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鼻渊净胶囊为纯中药内服制剂[批准文号:总制字(2016)F405004],由苍耳子、辛夷、连翘、白芷、羌活、野菊花等六味中药组成,具有散风消炎、宣通鼻窍、稀化鼻窦与气管粘稠分泌物的功效,主要用于鼻渊的治疗。由于该制剂原有质量标准制定年代久远,质量控制仅有白芷一味药材的薄层鉴别,主要药味均无含量测定项,不能较好地反映制剂质量,本课题组前期对其原有的工艺参数进行了优选[1],并进行了质量标准研究。新的质量标准增加了辛夷、连翘、羌活、野菊花四味药的薄层定性鉴别,并建立了辛夷中木兰脂素、连翘中连翘苷、白芷和羌活中欧前胡素、野菊花中蒙花苷等主要成分的HPLC含量测定[2],本研究在此基础上,建立了鼻渊净胶囊的HPLC指纹图谱,拟从多成分角度对其质量进行全面控制,进一步保证制剂的质量均一和临床用药安全。
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Agilent 1260高效液相色谱仪,含G1329A自动进样器、G4212B DAD检测器(美国,Agilent公司);JM-B2102型电子天平(余姚市纪铭称重校验设备有限公司);FA1605型电子天平(上海横平仪表厂);KH-100B型超声波清洗器(昆山和创超声仪器有限公司)。
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10个批次(标记为S1~S10)的鼻渊净胶囊样品(批号:150901、150902、150904、150905、150910、150913、150916、150920、150921、150923,本院制剂室自制);连翘苷(批号:110753-201314)、蒙花苷(批号:110805-200508)、木兰脂素(批号:110780-201007)、欧前胡素(批号:111730-201307)、异欧前胡素(批号:111640-201005)等对照品,购自中国食品药品检定研究院;乙腈为色谱纯;水为自制纯水;其他试剂均为国产分析纯。
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取鼻渊净胶囊内容物适量,研碎,精密称取粉末约1 g置于具塞锥形瓶中,加入甲醇20 ml,称定重量,超声处理(功率250 W,频率40 kHz)30 min,冷却,加甲醇补足损失重量,摇匀,微孔滤膜滤过,取续滤液,即得。
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分别取紫花前胡苷、连翘苷、蒙花苷、木兰脂素、欧前胡素和异欧前胡素对照品各10 mg,精密称定,分别置10 ml容量瓶中,加甲醇定容至刻度,摇匀。分别精密量取1 ml,置10 ml容量瓶中,加甲醇定容至刻度,摇匀,即得。
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分别取野菊花、连翘、苍耳子、辛夷、羌活、白芷单味药材适量,按照鼻渊净胶囊的制备方法及供试品溶液的制备方法,制备各单味药的样品溶液。
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色谱柱:Agilent SB-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流动相:乙腈(A)-水(B)梯度洗脱:0~5 min,20% A;5~15 min,20%~30% A;15~35 min,30%~40% A;35~50 min,40%~50% A;50~70 min,50%~55% A;70~80 min,55% A;流速:1.0 ml/min;检测波长210 nm;进样量10 μl。
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精密度试验:取鼻渊净胶囊S1号样品(批号:150901)胶囊内容物,按“2.1”项下方法制备供试品溶液,用“2.2.1”项下的色谱条件测定,连续进样6次,记录指纹图谱,以峰9为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间及相对峰面积。
重复性试验:取鼻渊净胶囊S1号样品(批号:150901)胶囊内容物,共6份,按“2.1”项下方法制备供试品溶液,用“2.2.1”项下色谱条件测定,记录各共有峰的保留时间和峰面积,以峰9为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间及相对峰面积。
稳定性试验:取同一S1号样品(批号:150901)的供试品溶液,分别在0、2、4、8、12 h依法进样测定,以峰9为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间及相对峰面积。
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取鼻渊净胶囊S1~S10号共10批样品,按“2.1”项下方法制备供试品溶液,用“2.2.1”项下色谱条件测定,将图谱导入“中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版”进行分析。
根据10批供试品溶液的色谱峰生成参照图谱,选择参照图谱中峰面积大于500且分离度较好的峰为共有指纹峰,分析确定鼻渊净胶囊的共有指纹峰。
釆用国家药典委员会《中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版》评价10批鼻渊净胶囊的图谱的相似性,并进行综合评价。
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精密度试验结果显示各共有峰平均相对保留时间的RSD为0.62%,平均相对峰面积的RSD为1.17%,在该方法下的精密度良好;重复性试验结果显示各共有峰平均相对保留时间的RSD为0.29%,平均相对峰面积的RSD为1.15%,在该方法下重复性良好;稳定性试验结果显示各共有峰平均相对保留时间的RSD为0.90%、平均相对峰面积的RSD为1.10%,样品在12 h内稳定。
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以批号150901(S1)的指纹图谱作为参照谱,多点校正,采用中位数法生成对照指纹图谱,结果见图1。
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分析结果确定鼻渊净胶囊有20个共有指纹峰,其中峰9为鼻渊净胶囊的指标成分木兰脂素,该峰吸收信号最强、保留时间适中,峰形较好且稳定,故将其作为参照峰。鼻渊净胶囊指纹图谱见图2。
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比较10批鼻渊净胶囊的色谱图,以木兰脂素峰(峰9)的保留时间和色谱峰面积为1,分别计算各共有峰的相对保留时间和相对峰面积,结果见表1和表2。
表 1 10批次鼻渊净胶囊指纹图谱共有峰的相对保留时间
峰号 批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0.135 0.145 0.140 0.138 0.138 0.138 0.139 0.138 0.145 0.146 2 0.238 0.238 0.239 0.237 0.239 0.239 0.240 0.238 0.238 0.238 3 0.371 0.370 0.371 0.376 0.371 0.371 0.372 0.371 0.371 0.371 4 0.409 0.408 0.409 0.409 0.409 0.409 0.411 0.409 0.410 0.409 5 0.430 0.430 0.431 0.430 0.431 0.430 0.432 0.430 0.431 0.431 6 0.520 0.520 0.521 0.520 0.521 0.520 0.522 0.520 0.521 0.521 7 0.801 0.801 0.802 0.801 0.801 0.801 0.800 0.801 0.800 0.801 8 0.953 0.953 0.953 0.953 0.953 0.953 0.952 0.953 0.952 0.953 9 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 10 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 11 1.094 1.093 1.094 1.107 1.093 1.094 1.095 1.094 1.094 1.094 12 1.158 1.157 1.157 1.157 1.157 1.157 1.159 1.158 1.158 1.158 13 1.200 1.200 1.200 1.199 1.199 1.199 1.201 1.199 1.201 1.200 14 1.238 1.237 1.237 1.238 1.237 1.237 1.237 1.237 1.239 1.238 15 1.345 1.344 1.344 1.345 1.341 1.344 1.346 1.344 1.347 1.345 16 1.510 1.509 1.509 1.509 1.509 1.509 − − 1.512 1.509 17 1.596 1.595 1.596 1.583 1.595 1.596 1.585 1.581 1.599 1.595 18 1.625 1.625 1.626 1.619 1.626 1.627 − − 1.628 1.624 19 1.684 1.683 1.684 1.684 1.683 1.684 − − 1.687 1.683 20 1.748 − 1.749 1.748 1.748 1.748 1.751 1.746 1.752 1.749 表 2 10批次鼻渊净胶囊指纹图谱共有峰的相对峰面积
峰号 批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0.053 0.043 0.267 0.293 0.113 0.173 0.117 0.183 0.070 0.075 2 0.046 0.022 0.146 0.163 0.025 0.124 0.082 0.076 0.044 0.046 3 0.022 0.019 0.018 0.044 0.061 0.029 0.027 0.031 0.022 0.022 4 0.077 0.040 0.122 0.189 0.054 0.111 0.094 0.107 0.072 0.074 5 0.122 0.015 0.032 0.039 0.156 0.223 0.190 0.114 0.113 0.120 6 0.066 0.089 0.038 0.073 0.156 0.198 0.102 0.127 0.063 0.063 7 0.068 0.100 0.032 0.071 0.115 0.130 0.087 0.118 0.068 0.069 8 0.308 0.420 0.392 0.319 0.347 0.370 0.359 0.327 0.296 0.308 9 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 10 0.341 0.227 0.203 1.426 0.452 0.248 0.252 0.293 0.338 0.334 11 0.163 0.274 0.230 0.095 0.095 0.209 0.235 0.178 0.170 0.162 12 0.168 0.202 0.125 0.075 0.099 0.116 0.046 0.057 0.160 0.164 13 0.031 0.016 0.026 0.045 0.037 0.025 0.028 0.029 0.033 0.033 14 0.092 0.122 0.066 0.038 0.066 0.099 0.010 0.015 0.091 0.093 15 0.024 0.027 0.028 0.023 0.046 0.039 0.029 0.069 0.020 0.019 16 0.046 0.037 0.029 0.007 0.032 0.037 − − 0.046 0.046 17 0.224 0.290 0.203 0.333 0.150 0.201 0.074 0.120 0.220 0.220 18 0.046 0.053 0.033 0.018 0.019 0.036 − − 0.049 0.048 19 0.031 0.031 0.021 0.012 0.009 0.021 − − 0.033 0.031 20 0.183 − 0.083 0.232 0.040 0.117 0.235 0.337 0.174 0.1867 -
指纹相似度在0.9~1.0之间,各批次之间的相似性较强,说明鼻渊净胶囊的制备工艺及样品分析方法稳定可行,相似度结果见表3。
表 3 10批次鼻渊净胶囊HPLC指纹图谱相似度
样品 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 对照图谱 相似度 0.979 0.952 0.966 0.951 0.932 0.959 0.936 0.920 0.949 0.948 1.000 -
采用对照品对照法对共有峰进行确认,取“2.1”项下配制的各对照品溶液,按照“2.2.1”项下色谱条件进行检测,在对照品溶液保留时间处,供试品溶液的色谱峰与对照品色谱峰的在线UV图一致,由此来判断共有峰化学成分的归属。通过此方法,判断4号峰为连翘苷,5号峰为蒙花苷,9号峰为木兰脂素,15号峰为欧前胡素,17号峰为异欧前胡素(见图3)。
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采用各单味药阳性对照试验,取“2.1”项下各单味药材溶液,按照“2.2.1”项下的色谱条件进行测定。通过比较各色谱峰的保留时间和UV光谱图,对鼻渊净胶囊样品中共有峰的来源进行追溯。结果表明,峰1、2、4、6、7来自连翘,峰5来自野菊花,峰8~13来自辛夷,峰15、17、20来自白芷,其中峰17、20为羌活和白芷的共有峰。
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在预实验中,曾尝试多种不同的溶剂系统作为流动相,分别考察了甲醇-水、乙腈-水、甲醇-磷酸、乙腈-乙酸、乙腈-磷酸,发现选用甲醇-水时,基线总是漂移;选用乙腈-水时,乙腈比甲醇的洗脱效果更明显,且加入酸溶液并不能改善峰型、基线平稳,各峰的峰型和分离度均良好,故选择乙腈-水作为流动相。经过对供试品采用DAD检测器进行全波长扫描发现,在210 nm波长下供试品溶液图谱的信息量较多、各吸收峰强度较大,故最终选择210 nm作为鼻渊净胶囊HPLC指纹图谱的检测波长。
对中成药的评价需要全面方能准确反映制剂质量。本研究采用HPLC法,建立了以木兰脂素为参照物的鼻渊净胶囊的指纹图谱,标定了21个共有指纹峰,指认了5个成分,10批次样品指纹图谱整体的相似性结果在0.9以上。在此次建立的鼻渊净胶囊HPLC-UV指纹图谱中,苍耳子药材的特征性成分表达很少,可能是因为其特征性成分在该波长下紫外吸收较少,或者是受其他成分的影响未能表达,此不足考虑在以后的研究中运用液质联用技术对其成分进行分析与检测来弥补[21-22],从而为鼻渊净胶囊的质量评价提供更全面可靠的依据。
Study on HPLC fingerprints of Biyuanjing capsules
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摘要:
目的 建立鼻渊净胶囊的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱。 方法 采用Agilent SB-C18(4.6 mm×250 mm,5 µm)色谱柱,乙腈-水为流动相、以1.0 ml/min流速行梯度洗脱,检测波长210 nm,柱温30 ℃,洗脱时间为80 min。采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2004A版)对检测出色谱进行指纹图谱相似度评价。 结果 建立了鼻渊净胶囊的HPLC指纹图谱,确定了20个共有峰,15个峰归属到各药材,其中5个峰确认了化学成分;10批样品的指纹图谱的整体相似度与对照图谱比较,均在90%以上。 结论 所建立的鼻渊净胶囊指纹图谱有助于从整体上控制该制剂的质量。 Abstract:Objective To establish a HPLC fingerprints of Biyuanjing capsules. Methods The column was Agilent SB-C18(4.6mm×250 mm, 5 µm). The mobile phase was acetonitrile-water with gradient elution at a flow rate of 1.0 ml/min. The detection wavelength was 210 nm. The detection time was 80 min. Results The HPLC fingerprints of Biyuanjing capsules were established. Twenty common peaks were confirmed, of which, 15 peaks were belonging to each crude drug and 5 peaks were identified as chemical components. The overall similarity of the fingerprints of 10 batches of samples was above 90% comparing with the control. Conclusion This method can be used for the quality control of Biyuanjing capsules. -
Key words:
- Biyuanjing capsules /
- fingerprints /
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phillyr /in - linarin /
- magnolin /
- imperatorin /
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isoimperatorin
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慢性脑缺血(CCI)是指各种原因引发的长期大脑血灌流量不足,在血管性痴呆和阿尔茨海默病等神经系统疾病的发展过程发挥重要作用[1-2]。长期慢性脑缺血会导致慢性神经炎症、海马自噬异常、脑部神经元凋亡[3-4],为此,CCI已经严重威胁人类的健康。肠道被称为人类的“第二大脑”,肠道微生物参与周围神经系统和中枢神经系统的双向调节,并通过脑-肠互动(即脑-肠轴)与机体的神经系统密切相关[5]。研究证明中枢系统疾病会导致肠道菌群失调[6],患者发生脑卒中后,不仅会出现胃肠道并发症,还会发生肠道菌群失调,例如肠道菌群中的阿克曼菌属(Akkermansia)会发生变化[7]。同时,肠道菌群失调也推动了脑卒中等疾病的发展,文献报道厚壁菌门增加与认知功能损伤有一定的关联[8-9]。因此,肠道菌群参与了脑部神经系统疾病的进展。中药复方虎杖清脉饮是上海市著名中医脉管病专家奚九一教授数十年临床诊治经验的总结,临床上对辩证属“热郁毒聚,脉滞络痹”的脑小血管损伤疗效显著。有报道虎杖清脉饮通过调节p38和NF-κB信号通路,抑制高糖诱导的人视网膜毛细血管内皮细胞的损伤[10],提示虎杖清脉饮具有抗炎和抗凋亡作用。然而,虎杖清脉饮对慢性脑缺血的治疗作用缺乏临床前研究,作用机制尚不清楚。因此,本实验研究虎杖清脉饮对慢性脑缺血小鼠认知功能的影响,并基于肠道菌群角度初步探讨其作用机制,为防治慢性脑缺血提供新的思路。
1. 材料
1.1 动物
24只C57BL/6J雄性小鼠(20±5) g,购自常州卡文斯实验动物有限公司(动物合格证号:202112546)。饲养于海军军医大学药学系动物房,饲养条件为温度(24 ± 2) ℃,相对湿度70 %,每天光照时间为08:00至20:00,自由进食饮水。所有操作均符合海军军医大学实验动物伦理要求。
1.2 药物及试剂
虎杖清脉饮由上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院提供。由虎杖、垂盆草、豨莶草、连翘、黄芪、鸡血藤和川芎七味常用中药制备[10]。所有药品粉碎成粗粉,蒸馏水浸泡,煮沸2次,每次40 min,合并滤液,浓缩至0.675 g/ml。银杏叶提取物由上海阿拉丁生物化学技术有限公司提供。
1.3 仪器与设备
Morris 水迷宫(上海奥尔科特生物科技有限公司);组织脱水机、包埋机(武汉俊杰电子有限公司);倒置生物显微镜(日本尼康);病理切片机(上海俫卡仪器有限公司);DYY-6C 型核酸电泳仪、ND2000 型光度计、9700 型PCR 仪、Quantus™型高灵敏荧光计、Miseq PE300测序平台(美吉生物公司)。
2. 方法
2.1 双侧颈总动脉狭窄模型(BCAS)的建立及动物分组
24只小鼠适应性饲养7 d后,随机分为4组:假手术组、模型组、阳性药组(银杏叶提取物)、虎杖清脉饮组,每组6只。小鼠腹腔注射1 %戊巴比妥钠(10 ml/kg)麻醉,并暴露颈总动脉(CCAs)。在体视显微镜下,将微型弹簧圈(钢丝直径0.08 mm,线圈内径0.18 mm,螺距0.5 mm,总长度2.5 mm)螺旋旋转固定在双侧颈总动脉上致颈总动脉狭窄使脑慢性灌注不足,建立BCAS模型。然后缝合手术部位,并对术后小鼠进行护理,直到它们意识清醒。造模6 w后,各组开始进行灌胃给药12 w。阳性药组给予银杏叶提取物(GBE)30 mg/kg,虎杖清脉饮组(HZQMY)给予虎杖清脉饮13.5 mg/kg,假手术组(Sham)和模型组(BCAS)给予等量生理盐水处理。
2.2 水迷宫实验
Morris水迷宫实验分为前5 d的定位航行实验和第6 d的空间探索实验。定位航行实验:主要用于测试小鼠的空间学习能力。实验历时5 d,每天每只小鼠训练3次。训练时随机选择一个象限开始,按顺时针方向训练3次。每次将该象限的池壁中点作为入水点,将小鼠面向池壁轻轻放入水中,尽量保持每次入水方式的一致,减少人为影响。小鼠每次分别从不同象限入水寻找逃逸平台,若小鼠找到登上平台,并停留5 s以上,则计时结束,水迷宫装置自动记录小鼠从入水到寻台成功的时间,即为逃避潜伏期。如果在60 s后仍未登上平台,计时也将停止,将小鼠人为引上平台休息1 min,且当次的逃避潜伏期记录为60 s。
空间探索实验:主要用于测试小鼠的空间记忆能力。在定位航行实验结束的第2d,撤除平台,选择与第四象限最远的第二象限池壁中点为小鼠入水点,将小鼠面向池壁轻轻放入池中,使小鼠自由游泳60 s并记录这60 s内小鼠在原平台的停留时间、穿过原平台所在位置的次数作为判断小鼠空间记忆能力差异的指标。
2.3 LFB染色
治疗结束后,每组各取6只小鼠,用1 %戊巴比妥钠(10 ml/kg)腹腔注射麻醉,4 %多聚甲醛灌注后,取脑石蜡包埋,切片,厚度5 μm,用于LFB(Luxol Fast Blue stain)染色。将石蜡切片常规脱蜡至水,加入LFB染色液于60 ℃烤箱染色3 h。95 %乙醇洗去多余染色液,蒸馏水冲洗。Luxol分化液分化15 s,70 %乙醇分色。重复分化步骤,直至胼胝体和皮质之间形成鲜明对比。梯度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封片,在显微镜下采集图片。
2.4 肠道菌群测序分析
末次给药后禁食12 h,脱颈椎处死小鼠,处死方法符合动物福利伦理要求,无菌条件下取盲肠内容物,置于液氮中速冻保存。送至美吉生物技术股份有限公司进行DNA提取,合格样品进一步进行高通量测序。
2.5 数据处理与分析
运用美吉生物信息云(https://cloud.majorbio.com/)进行数据的处理,利用美吉生信云UParse软件(v7.0.1090)进行OTU(operational taxonomic units)分析、Alpha多样性分析、稀释曲线分析;利用美吉生信云tax_summary_a文件夹中的数据表和R语言(version 3.3.1)工具统计和作图进行物种组成分析;利用Qiime计算Beta多样性距离矩阵;利用美吉生信云进行线性判别分析(LEfSe),计算多级物种之间的差异。
2.6 统计分析
采用统计软件SPSS 19.0、GraphPad 9.0进行分析。符合正态分布的计量数据以(
$\bar{x}$ ±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)。以P<0.05表示有显著性差异,以P<0.01表示有极显著性差异。3. 结果
3.1 虎杖清脉饮对小鼠学习记忆能力和白质损伤的影响
如图1A所示,假手术组小鼠从水迷宫实验第1 d开始到第5 d,逃避潜伏期在不断减少。而模型组小鼠随天数的增加,找到平台的时长并没有明显缩短,并且与假手术组相比,第4天和第5天逃避潜伏期有显著性差异(P<0.05),各给药组小鼠逃避潜伏期在逐渐减少,第5天阳性药组、虎杖清脉饮组与模型组之间的逃避潜伏期差异有统计学意义(P<0.05)。如图1B所示,模型组小鼠的跨越平台次数显著少于假手术组(P<0.01)。而虎杖清脉饮组的跨越平台次数显著大于模型组(P<0.01)。如图1C所示,模型组小鼠的目标象限百分比显著少于假手术组(P<0.05),阳性药组和虎杖清脉饮组的目标象限百分比均显著大于模型组(P<0.05),提示虎杖清脉饮可以改善慢性脑缺血小鼠的学习记忆能力。如图1D所示,假手术组中,小鼠胼胝体的LFB染色,髓鞘排列整齐,无水肿、碎裂及空泡的形成。模型组,LFB着色浅,髓鞘崩解,部分髓鞘空泡化。经银杏叶提取物和虎杖清脉饮治疗,髓鞘病变减轻,染色加深,提示虎杖清脉饮可以改善慢性脑缺血小鼠的白质损伤。
3.2 小鼠肠道菌群物种注释与评估
各组小鼠肠道菌群优化后序列数目为964830,碱基数目为398083175,平均长度为412 bp,序列长度分布在400~440 bp内。图2A为3组小鼠肠道微生物等级丰度曲线,从丰度曲线可以看到各组在缓慢平稳下降,说明各组小鼠肠道菌群物种丰富度高并且分布均匀。图2B、2C所示,总物种曲线可分析样本包含的物种总和,共享物种曲线可分析样本共享物种数目,本研究各组总数目和共享项目增加或减少趋势均逐步减缓并趋于平坦,表明各组样本量满足评估物种丰富度和核心物种数的要求。
3.3 各组小鼠肠道菌群Alpha多样性分析
如图3A、3B、3C所示,丰富度实际观测值指数、物种丰富度ACE指数和物种丰富度Chao1指数可解释生物群落丰富度。相较于假手术组,模型组小鼠肠道菌群丰富度显著下降(P<0.05);相较于模型组,虎杖清脉饮组肠道菌群丰富度显著升高(P<0.05),说明虎杖清脉饮可以提升模型组小鼠肠道菌群的丰富度。如图3D所示,3组小鼠肠道菌群的Shannon均匀度测量指数无明显差异。综上,模型组慢性脑缺血小鼠菌群的物种丰富度明显下降,虎杖清脉饮可提升慢性脑缺血小鼠菌群的物种丰富度。
3.4 小鼠肠道菌群Beta多样性分析
通过主成分分析(PCA)各组小鼠样本菌群群落组成差异,运用反差分解,在图中通过距离反映不同组之间的组成差异,如样本物种组成越相似,反映在主成分分析图中的距离越近。假手术组和模型组聚集在一起,说明模型组对肠道菌群的影响较小。而虎杖清脉饮组与模型组距离较远,说明慢性脑缺血小鼠肠道菌群改变较小,虎杖清脉饮具有调控模型组小鼠肠道菌群组成的作用(图4)。
3.5 小鼠肠道菌群物种组成及差异分析
3.5.1 基于门水平差异性分析
门水平上,3组小鼠肠道中占主导地位的微生物主要有厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、脱硫菌门(Desulfobacterota)、髌骨细菌门(Patescibacteria)、放线菌门(Actinobacteriota),其中后壁菌门和拟杆菌门为优势门类(图5A)。由图5B所示,各组小鼠肠道菌群中髌骨细菌门
和弯曲菌门丰度有显著性差异(P<0.05)。如图5C所示,相较于假手术组,模型组疣微菌门丰度显著升高(P<0.05)。如图5D所示,相较于模型组,虎杖清脉饮组小鼠的疣微菌门丰度显著降低(P<0.05),髌骨细菌门丰度显著增加(P<0.05)。门水平差异性分析显示,慢性脑缺血小鼠疣微菌门丰富度增加;虎杖清脉饮降低慢性脑缺血小鼠疣微菌门和增加髌骨细菌门的群落丰度。 3.5.2 基于属水平差异性分析
属水平上,3组小鼠肠道中优势菌为毛螺菌科_NK4A136_group、norank_f_Muribaculaceae和乳杆菌属(Lactobacillus)等(图6A)。如图6B所示,3组小鼠的肠道菌群中,阿克曼菌属(Akkermansia)、绿脓杆菌(Turicibacter)、嗜木聚糖真杆菌属(Eubacterium_xylanoPhilum_group)、异杆菌属(Allobaculum)、丹毒荚膜菌属(Erysipelatoclostridium)、回肠杆菌(Ileibacterium)、乳酸球菌属(Lactococcus)群落丰度具有显著性差异(P<0.05,P<0.01)。如图6C所示,与假手术组相比,模型组阿克曼菌属、丹毒荚膜菌属丰度显著上升(P<0.05);嗜木聚糖真杆菌属、异杆菌属、绿脓杆菌、回肠杆菌和乳酸球菌属丰度显著下降(P<0.05,P<0.01)。如图6D所示,与模型组相比,虎杖清脉饮组的阿克曼菌属、丹毒荚膜菌属丰度显著下降(P<0.05);嗜木聚糖真杆菌属、异杆菌属、绿脓杆菌、回肠杆菌和乳酸球菌属丰度显著上升(P<0.05,P<0.01)。
3.6 各组小鼠肠道菌群LEfSe多级物种差异判别分析
如表1所示,LEfSe可以检测各组之间存在显著丰度差异特征。相较于假手术组,模型组疣微菌门(P_Verrucomicrobiota)、疣微菌纲(c_Verrucomicrobiae)、疣微菌目(o_Verrucomicrobiales)、阿克曼菌科(f_Akkermansiaceae)等相对丰度显著上调;嗜木聚糖真杆菌属(g_Eubacterium_xylanophilum_group)、罗氏菌属(g_Roseburia)、回肠杆菌属(g_Ileibacterium)等相对丰度显著下调,表明慢性脑缺血小鼠上述肠道菌群丰度发生显著性变化。
表 1 各组小鼠肠道菌群LEfSe多级物种差异判别分析菌群 模型组vs
假手术组虎杖清脉饮组vs
模型组疣微菌门(P_Verrucomicrobiota) ↑ ↓ 疣微菌纲(c_Verrucomicrobiae) ↑ ↓ 疣微菌目(o_Verrucomicrobiales) ↑ ↓ 克里斯滕菌目(o_Christensenellales) ↑ 阿克曼菌科(f_Akkermansiaceae) ↑ ↓ 克里斯滕菌科(f_Christensenellaceae) ↑ 粪芽孢菌属(g_Coprobacillus) ↑ ↓ 阿克曼菌属(g_Akkermansia) ↑ ↓ 嗜胆菌属(g_Bilophila) ↑ 克里斯滕菌属
(g_Christensenellaceae_R-7_group)↑ 丹毒荚膜菌属(g_Erysipelatoclostridium) ↑ ↓ 嗜木聚糖真杆菌属(g_Eubacterium_xylanophilum_group) ↓ 罗氏菌属(g_Roseburia) ↓ 未分类克里斯滕森菌科(g_unclassified_f_Christensenellaceae) ↓ 异杆菌属(g_Allobaculum) ↓ ↑ 理研菌属(g_Rikenella) ↓ 绿脓杆菌属(g_Turicibacter) ↓ ↑ g_Tyzzerella ↓ 回肠杆菌属(g_Ileibacterium) ↓ 蓝细菌纲(c_Cyanobacteriia) ↓ f_Tannerellaceae ↓ f_norank_o_Chloroplas ↓ g_norank_f_norank_o_Chloroplast ↓ 副杆菌属(g_Parabacteroides) ↓ o_PeptostrePtococcales-Tissierellales ↑ 髌骨细菌门(P_Patescibacteria) ↑ c_Saccharimonadia ↑ o_Saccharimonadales ↑ f_Saccharimonadaceae ↑ 丹毒丝菌科(f_Erysipelotrichaceae) ↑ 消化链球菌科(f_Peptostreptococcaceae) ↑ g_Candidatus_Saccharimonas ↑ g_UCG-005 ↑ g_Romboutsia ↑ 嗜木聚糖真杆菌属(g_Eubacterium_xylanophilum_group) ↑ g_norank_f_Atopobiaceae ↑ 安德克氏菌属(g_Adlercreutzia) ↑ 分节丝状菌属(g_Candidatus_Arthromitus) ↑ g_Lachnospiraceae_UCG-006 ↑ g_NK4A214_group ↑ 注:↑表示相对丰度增加,↓表示相对丰度降低。 相较于模型组,虎杖清脉饮组疣微菌纲(c_Verrucomicrobiae)、蓝细菌纲(c_Cyanobacteriia)、疣微菌门(P_Verrucomicrobiota)、阿克曼菌科(f_Akkermansiaceae)、阿克曼菌属(g_Akkermansia)、粪芽孢菌属(g_Coprobacillus)、丹毒荚膜菌属(g_Erysipelatoclostridium)、副杆菌属(g_Parabacteroides)等相对丰度显著下调;丹毒丝菌科(f_Erysipelotrichaceae)、消化链球菌科(f_PeptostrePtococcaceae)、绿脓杆菌属(g_Turicibacter)、异杆菌属(g_Allobaculum)、嗜木聚糖真杆菌属(g_Eubacterium_xylanophilum_group)等相对丰度显著上调。说明虎杖清脉饮通过调节嗜木聚糖真杆菌属、异杆菌属、绿脓杆菌、疣微菌、阿克曼菌和丹毒荚膜菌的丰度,达到治疗慢性脑缺血的治疗作用。
4. 讨论
慢性脑缺血会损害脑血管,导致患者身体残疾、认知障碍或抑郁样行为。慢性脑缺血(CCI)被认为是血管性痴呆的一个病理生理标志[1-2],它是血管认知障碍(VCI)最严重的阶段和形式,与推理、学习和记忆方面的问题有关[11-12]。
近年来,大量的研究展示了肠道微生物对人体的生长发育有重要作用,当肠道微生物失调时,可能造成神经功能缺陷,进而出现神经退行性疾病[13-14]。肠道微生物参与周围神经系统和中枢神经系统的双向调节,并通过脑-肠轴调节参与机体的免疫、代谢、神经、内分泌等系统,进而影响多种神经系统疾病的发生[15-16]。研究显示,神经类疾病如阿尔兹海默症、抑郁症、帕金森疾病等都存在宿主肠道菌群紊乱的现象,并且发现肠道菌群能通过神经内分泌和自主神经实现脑-肠信号转导,从而参与调节宿主的神经-内分泌-免疫网络,影响宿主的情绪、认知或行为改变[17]。
虎杖清脉饮由虎杖、垂盆草、豨莶草、连翘、黄芪、鸡血藤和川芎组成,虎杖为君药,《药性论》曰:“虎杖,压一切热毒”。虎杖性味苦,寒,在方中起清热解毒、凉血祛瘀的功效。虎杖对神经具有保护作用,如虎杖苷可通过调控lncRNA-MALAT1发挥脑微血管内皮细胞保护作用;虎杖苷可以激活SIRT1信号通路减轻大鼠创伤性脑损伤[18]。连翘[19]、垂盆草及豨莶草[20-21]共为臣药。连翘味苦,微寒,属于清热解毒药,《医学衷中参西录》:连翘具升浮宣散之力,可流通气血。垂盆草味甘、淡,性凉,豨莶草性味辛、苦,寒,二者具有清热解毒,祛风通络之功。三药联用助虎杖清热解毒,又能增强通络的作用。鸡血藤[22]、黄芪共为方中佐药。鸡血藤温而不烈,活血祛瘀兼有补血功效;黄芪甘温,具有益气扶正之功,治久病气虚。三者可治血瘀气虚兼症,并能制君药和臣药苦寒,保护脾胃。川芎[23]辛温,既能祛风,又能行气活血,引诸药上行巅顶,为佐而兼使之用。其中的川芎嗪、阿魏酸、藁本内酯等[24-25]化学成分有明显脑保护作用。诸药合用,共奏清热解毒、活血通络之功。本研究通过减少颈总动脉的血流量,成功建立慢性脑缺血小鼠的模型。
通过水迷宫实验和LFB染色表明虎杖清脉饮对小鼠慢性脑缺血具有保护作用,从肠道菌群的角度观察发现慢性脑缺血将会导致小鼠菌群的物种的丰富度有所下降,并且其中疣微菌门、阿克曼菌属和丹毒荚膜菌属相对丰度上升,而嗜木聚糖真杆菌属和异杆菌属的相对丰度下降;虎杖清脉饮具有增加小鼠肠道菌群物种丰富度的作用,以及回调因为慢性脑缺血而导致菌属变化的作用。阿克曼菌隶属于疣微菌门,是肠道微生物中唯一一个来自疣微菌门的细菌。阿克曼菌[26] 是一种以肠黏膜层中的黏蛋白为食,降解黏蛋白和黏液层。当艾克曼菌异常增加时,会导致肠道屏障的受损,进而诱发肠道炎症和LPS大量进入血液影响其他脏器。有相关文献报道[27] ,在中风患者的肠道艾克曼菌中异常增长。同时,丹毒荚膜菌[28]的丰度也随着帕金森患者胃肠功能障碍增加而增加,这与我们的实验结果相符。嗜木聚糖真杆菌和异杆菌[29-30] 属于短链脂肪酸产生菌,短链脂肪酸[31-32] 可以降低肠道的通透性以及加强肠道屏障的防御力,调节免疫细胞趋化性、活性氧(ROS)释放以及细胞因子释放而具有抗炎功能,短链脂肪酸也可以促进脑内海马神经的发生和延长。虎杖清脉饮减少阿克曼菌属的相对丰度;增加嗜木聚糖真杆菌属和异杆菌属的相对丰度,进而维持肠道屏障功能的完整性,降低机体内的炎症反应,保护血脑屏障[5]。综上所述,虎杖清脉饮对慢性脑缺血小鼠的治疗作用与其对慢性脑缺血小鼠肠道菌群失调的改善作用具有相关性。
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表 1 10批次鼻渊净胶囊指纹图谱共有峰的相对保留时间
峰号 批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0.135 0.145 0.140 0.138 0.138 0.138 0.139 0.138 0.145 0.146 2 0.238 0.238 0.239 0.237 0.239 0.239 0.240 0.238 0.238 0.238 3 0.371 0.370 0.371 0.376 0.371 0.371 0.372 0.371 0.371 0.371 4 0.409 0.408 0.409 0.409 0.409 0.409 0.411 0.409 0.410 0.409 5 0.430 0.430 0.431 0.430 0.431 0.430 0.432 0.430 0.431 0.431 6 0.520 0.520 0.521 0.520 0.521 0.520 0.522 0.520 0.521 0.521 7 0.801 0.801 0.802 0.801 0.801 0.801 0.800 0.801 0.800 0.801 8 0.953 0.953 0.953 0.953 0.953 0.953 0.952 0.953 0.952 0.953 9 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 10 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 1.046 11 1.094 1.093 1.094 1.107 1.093 1.094 1.095 1.094 1.094 1.094 12 1.158 1.157 1.157 1.157 1.157 1.157 1.159 1.158 1.158 1.158 13 1.200 1.200 1.200 1.199 1.199 1.199 1.201 1.199 1.201 1.200 14 1.238 1.237 1.237 1.238 1.237 1.237 1.237 1.237 1.239 1.238 15 1.345 1.344 1.344 1.345 1.341 1.344 1.346 1.344 1.347 1.345 16 1.510 1.509 1.509 1.509 1.509 1.509 − − 1.512 1.509 17 1.596 1.595 1.596 1.583 1.595 1.596 1.585 1.581 1.599 1.595 18 1.625 1.625 1.626 1.619 1.626 1.627 − − 1.628 1.624 19 1.684 1.683 1.684 1.684 1.683 1.684 − − 1.687 1.683 20 1.748 − 1.749 1.748 1.748 1.748 1.751 1.746 1.752 1.749 表 2 10批次鼻渊净胶囊指纹图谱共有峰的相对峰面积
峰号 批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0.053 0.043 0.267 0.293 0.113 0.173 0.117 0.183 0.070 0.075 2 0.046 0.022 0.146 0.163 0.025 0.124 0.082 0.076 0.044 0.046 3 0.022 0.019 0.018 0.044 0.061 0.029 0.027 0.031 0.022 0.022 4 0.077 0.040 0.122 0.189 0.054 0.111 0.094 0.107 0.072 0.074 5 0.122 0.015 0.032 0.039 0.156 0.223 0.190 0.114 0.113 0.120 6 0.066 0.089 0.038 0.073 0.156 0.198 0.102 0.127 0.063 0.063 7 0.068 0.100 0.032 0.071 0.115 0.130 0.087 0.118 0.068 0.069 8 0.308 0.420 0.392 0.319 0.347 0.370 0.359 0.327 0.296 0.308 9 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 10 0.341 0.227 0.203 1.426 0.452 0.248 0.252 0.293 0.338 0.334 11 0.163 0.274 0.230 0.095 0.095 0.209 0.235 0.178 0.170 0.162 12 0.168 0.202 0.125 0.075 0.099 0.116 0.046 0.057 0.160 0.164 13 0.031 0.016 0.026 0.045 0.037 0.025 0.028 0.029 0.033 0.033 14 0.092 0.122 0.066 0.038 0.066 0.099 0.010 0.015 0.091 0.093 15 0.024 0.027 0.028 0.023 0.046 0.039 0.029 0.069 0.020 0.019 16 0.046 0.037 0.029 0.007 0.032 0.037 − − 0.046 0.046 17 0.224 0.290 0.203 0.333 0.150 0.201 0.074 0.120 0.220 0.220 18 0.046 0.053 0.033 0.018 0.019 0.036 − − 0.049 0.048 19 0.031 0.031 0.021 0.012 0.009 0.021 − − 0.033 0.031 20 0.183 − 0.083 0.232 0.040 0.117 0.235 0.337 0.174 0.1867 表 3 10批次鼻渊净胶囊HPLC指纹图谱相似度
样品 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 对照图谱 相似度 0.979 0.952 0.966 0.951 0.932 0.959 0.936 0.920 0.949 0.948 1.000 -
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