基于功能微生物组学的红花黄色素治疗冠心病血瘀证的作用机制研究

Safflower yellow as the main active constitute from the florets of Carthamus tinctorius has an exact effect on blood stasis syndrome of coronary heart disease (BSS-CHD), with detailed mechanisms unclear. Modern research indicates that gut microbiota is closely associated with the generation and development of CHD. Our previous research revealed that safflower yellow could alleviated lipid metabolism disorders via the modulation of gut microbiota. Thereby, we will apply functional microbiomics to explore the underlying mechanism of safflower yellow on BSS-CHD from the perspective of gut microbiota-dependent pathway. Firstly, metagenomic high-throughput sequencing technology would be adopted to study the modulation of gut microbial structure and function by safflower yellow in the animal model of BSS-CHD. Then, targeted metabolomics and molecular biology technologies would be integrated to investigate the regulation of gut microbiota-dependent pathways (e.g. active functional molecules and metabolic enzymes) by safflower yellow. Finally, fecal microbiota transplantation would be employed to verify the regulation of gut microbiota and gut microbiota-dependent pathways by safflower yellow at the level of causality. The study of this program would not only discover the underlying mechanism of safflower yellow on BSS-CHD, but also lay a solid scientific foundation for traditional Chinese medicine to treat BSS-CHD from the aspect of gut microbiota.

红花黄色素是活血化瘀中药红花的主要效应物质，治疗冠心病血瘀证疗效确切，但其作用机制尚不清楚。现代研究显示肠道菌群与冠心病发生发展密切相关，项目组前期研究也发现红花黄色素具有调节肠道菌群改善脂质代谢紊乱作用。鉴于此，本项目拟基于功能微生物组学，从心-肠轴依赖肠道菌群的代谢通路角度，探究红花黄色素治疗冠心病血瘀证的作用机制。主要开展如下工作：（1）采用宏基因组高通量测序技术，研究红花黄色素对冠心病血瘀证模型动物肠道菌群结构和功能的干预作用；（2）整合靶向代谢组和分子生物技术，研究红花黄色素对依赖肠道菌群的代谢通路（活性功能分子和代谢酶）的调控作用；（3）应用粪菌移植方法，结合效应评价，验证红花黄色素干预的粪菌对肠道菌群及活性功能分子的调控作用，从因果关系层面揭示红花黄色素通过靶向调控依赖肠道菌群的代谢通路治疗冠心病血瘀证的作用机制，为从肠道菌群论治冠心病血瘀证的中药作用原理提供科学依据。

红花黄色素是活血化瘀中药红花的主要效应物质，治疗冠心病血瘀证疗效确切，但其作用机制尚不清楚。根据冠心病血瘀证的病理特征（心脉瘀阻），本课题采用高脂饲料喂养复合冠脉结扎手术诱导的冠心病血瘀证大鼠模型，以心肌酶谱、炎症指标、血脂和血液流变学等血液分析指标为综合评价参数，通过多指标综合指数法进行效应整合，比较分析红花黄色素对冠心病血瘀证的整体效应。结果表明，红花黄色素能显著降低冠心病血瘀证大鼠心肌酶和血脂水平，抑制炎症反应，改善心肌梗死面积以及肠道屏障完整性。红花黄色素治疗冠心病血瘀证呈现出明显的剂量依赖性，在剂量为100 mg·kg-1时，总药效效应值明显优于其他剂量组（25、50 mg·kg-1）。.通过16S rRNA扩增子测序和PICRUSt 2功能预测技术分析各组大鼠粪便中肠道菌群结构组成和功能。研究结果发现，红花黄色素不但能够调节冠心病血瘀证大鼠肠道菌群的结构组成，而且能够调控肠道菌群中参与糖酵解/糖异生相关基因，进而影响与肠道菌群功能相关的氨基酸代谢、碳水化合物代谢、糖脂代谢和能量代谢等代谢通路。通过UPLC-TQ-MS/MS法测定红花黄色素对冠心病血瘀证大鼠生物样本中菌群源代谢物氨基酸、三甲胺、氧化三甲胺及短链脂肪酸的水平变化。结果发现，红花黄色素能够逆转冠心病血瘀证大鼠氨基酸代谢紊乱和血清氧化三甲胺的水平。重要的是，红花黄色素可能通过调节肠道菌群，增加短链脂肪酸水平和紧密连接蛋白Occludin的表达，改善冠心病血瘀证模型大鼠受损的肠道屏障，有效抑制LPS产生和循环，减轻循环和心肌炎症反应，发挥心脏保护作用。.进一步探究了天然深共熔溶剂90%氯化胆碱-葡萄糖（v/v, 90% GCH）作为红花黄色素主要活性成分HSYA的给药载体可行性。结果表明，90% GCH增加HSYA在体内的口服生物利用度，相对口服生物利用度为326.08%。在体原位肠灌流分析发现，90% GCH HSYA溶液显著提高了HSYA小肠吸收速率常数，其中空肠吸收速率提高约2.95倍。.综上，本课题揭示了红花黄色素通过靶向调控依赖肠道菌群的代谢通路治疗冠心病血瘀证的潜在作用机制，为从肠道菌群论治冠心病血瘀证的中药作用原理提供科学依据。

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