江 駿，陳 利，李 眾，劉金閣，齊 天，周婷婷

（1.海軍軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學院, 上海 200433；2.上海市藥物（中藥）代謝產物研究重點實驗室, 上海 200433）

0 引言

藥物在體內的跨質膜運輸，大部分由藥物轉運體介導。這些藥物轉運體一般分為溶質載體（SLC）家族和ATP 結合盒（ABC）家族。這些轉運體不僅介導治療藥物的跨膜轉運，還轉運各種內源性化合物。因此，除了參與藥物的處理，使其產生臨床療效或毒性外[1]，這些轉運蛋白還通過調節(jié)內源性化合物的轉運在維持細胞穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用。轉運體是體內位于細胞膜上的功能性膜蛋白，是介導物質和能量跨膜轉運的關鍵結構，在藥物的吸收、分布、代謝、排泄動力學過程中發(fā)揮重要作用。近年來，許多研究表明，多數藥物性損傷可能與機體某部位上轉運蛋白的表達改變有關。轉運體是體內位于細胞膜上的功能性膜蛋白，是介導物質和能量跨膜轉運的關鍵結構。轉運體的異常表達或功能缺失是引起藥物毒性的重要原因之一。

藥物的吸收主要在腸道中進行，其中，腸道轉運體發(fā)揮著重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群可以通過影響腸道轉運體蛋白的表達來影響吸收轉運。同時，中藥成分也可以通過調控腸道菌群來影響腸道轉運體。明確中藥和腸道菌群對轉運體表達的影響，有利于提高藥物的安全性和有效性，指導臨床合理用藥。

在我國，中醫(yī)藥已有幾千年的應用歷史，在改善人體亞健康、防治重大疾病等方面發(fā)揮重要作用。有研究表明，中藥（天然藥物提取物和中草藥配方）可以顯著改善腸道菌群的組成和代謝功能，有助于維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，從而調節(jié)物質代謝與吸收轉運。例如，冬凌草素[2]被證明可以通過改變腸道微生物群和促進肝尿素循環(huán)來減少肝損傷；化瘀排痰方、葛根芩連湯可顯著上調Claudin-1、occludin和ZO-1 的表達，修復腸黏膜屏障，防止慢性炎癥的發(fā)生[3]。

人體腸道中的腸道菌群是腸道微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。研究發(fā)現(xiàn)胃腸道中至少包含9 個細菌門，其中，雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、擬桿菌屬、腸桿菌屬、腸球菌屬、梭菌屬等為胃腸道主要的優(yōu)勢菌屬。正常情況下[4]，一個組合合理、協(xié)調平衡的胃腸道菌群生態(tài)體系具有重要的生理作用，包括生物屏障作用、營養(yǎng)代謝作用、免疫作用、抗衰老及抗腫瘤作用等。因此，人類腸道微生物群已經成為控制腸道屏障和新陳代謝的關鍵[5]。目前已有一些研究對腸道菌群如何調控藥物代謝進行了探索，但其具體機制仍不清楚。本綜述旨在介紹中藥使用過程中，中藥成分如何影響腸道菌群，以及腸道菌群對轉運蛋白的影響，揭示腸道菌群直接或間接發(fā)揮作用影響轉運體的表達。

1 腸道菌群調節(jié)腸道吸收轉運的機制

腸道菌群已被證實會影響多種口服藥物的藥動學過程，其除了直接影響藥物的腸道代謝轉化外，還可以通過調節(jié)轉運體的表達和活性，間接影響藥物作用。

1.1 腸道菌群影響緊密連接蛋白的表達

緊密連接蛋白是上皮細胞和內皮細胞中細胞間連接復合體的最頂端成分。它們分離頂端和基底外側細胞表面域（柵欄功能），并抑制溶質和水通過細胞旁空間流動（屏障功能）[6]。其由整合膜蛋白claudins、occludin 和連接黏附分子（JAM）以及許多外周膜蛋白形成，包括膜相關鳥苷酸激酶（MAGUK）家族、ZO-1、ZO-2、ZO-3、具有反向取向的膜相關鳥糖苷酸激酶1（MAGI-1）、細胞極性分子ASIP/PAR-3、PAR-6 和非典型蛋白激酶C（PKC）[7]。Occludin 是首個被報道的緊密連接的整合膜蛋白，并且在最頂端的基底外側膜上表達最普遍。此外，occludin 還直接參與緊密連接屏障和柵欄功能[8]。

腸道菌群與腸黏膜機械屏障中緊密連接蛋白的表達關系密切。腸道菌群失調后，會引起腸黏膜緊密連接蛋白Claudin-1、occludin 和ZO-1 的表達降低，緊密連接被破壞，發(fā)生腸黏膜細胞核易位等現(xiàn)象[9]。研究發(fā)現(xiàn)，劇烈運動可引起胃腸痙攣、腹瀉等腸道癥狀，這可能是由于運動引起體溫升高導致腸道熱損傷和菌群變化[10]，使得腸道中有害菌直接與腸上皮細胞表面分子結合，改變緊密連接蛋白occludin、ZO-1 等的表達，破壞緊密連接結構，損害細胞骨架，從而增大細胞間“空隙”，增加細胞旁通透性，損傷腸黏膜屏障，引發(fā)內毒素血癥。瘤胃球菌已被證明可以促使杯狀細胞分泌黏蛋白，阻止有害細菌的入侵[11]。類副桿菌作為有益微生物，可以降低促炎細胞因子的水平，形成穩(wěn)態(tài)定植以維持腸黏膜屏障[12]。這些益生菌[13]是維持腸道細菌之間生物對抗性的主要菌種，有助于腸道兼性細菌的生長，增強細胞免疫和體液免疫，減少腸上皮細胞的炎癥反應，增強腸道防御功能，并在調節(jié)腸道菌群組成方面發(fā)揮重要作用。

1.2 腸道菌群影響外排轉運蛋白的表達

外排轉運蛋白，如P-糖蛋白、ABCB1 或MDR1，可以主動將廣泛的化學性化合物泵出細胞，保護腸黏膜免受異生物質和代謝產物（包括藥物）的影響。缺乏P-糖蛋白，可導致異生物質在細胞的積累和毒性增加，并伴有嚴重的副作用。腸道細菌可以調節(jié)宿主P-糖蛋白的功能[14]。例如，阿克曼菌可以參與腸道炎癥的調節(jié)[15,16]，通過上調短鏈脂肪酸（SCFA）的產生使得小鼠腸道中P-gp的表達下降。革蘭陰性腸桿菌和克雷伯菌可產生外膜囊泡（OMV），其作用于TL 受體，改變CYP3A 和P-gp的表達[17]。Caco-2 單層膜和葡聚糖硫酸鈉誘導結腸炎小鼠模型實驗顯示，嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌通過磷酸肌苷3-激酶和ERK1/2 MAPK 途徑刺激P-gp 活性，同時可使回腸和結腸中mdr1a/P-gp mRNA 和蛋白表達增加2～3 倍[18]。腸道菌群通過影響外排轉運蛋白的表達來影響腸道的吸收轉運功能，為之后中藥成分調控腸道菌群來影響腸道吸收轉運奠定基礎。

2 中藥經由腸道菌群調節(jié)吸收轉運的機制

中藥通過腸道菌群發(fā)揮吸收轉運的調節(jié)作用，主要包括改變腸道菌群組成、影響腸道菌群代謝以及影響腸道屏障功能3 種途徑。

2.1 中藥成分通過改變腸道菌群組成影響吸收轉運

臨床無菌模型和糞便移植療法證明，腸道菌群可以靶向細菌，達到中醫(yī)治療疾病的目的，主要體現(xiàn)在中藥有效成分對腸道菌群結構、組成和代謝產物的影響。例如，白藜蘆醇可以重塑不同水平腸道菌群的多樣性和組成[19]。在門水平上，厚壁細菌數量顯著增加，擬桿菌數量顯著減少;在科水平上，丹毒科增加;在屬水平上，奧氏菌含量增加。白蘆醇通過豐富以上腸道菌群的結構，從而影響腸道屏障的緊密連接功能[19]，同時通過下調炎癥因子（IL-1、TNF- α、MyD88 和TLR-4）改善肝臟炎癥，進而改進吸收轉運的功能。雞腿菇多糖是食用菌Coprinus comatus的多糖提取物，已被證明具有類似益生元的作用，可以增加腸道微生物群的多樣性（厚壁菌和乳酸菌科相對豐度顯著較高）[20]，通過豐富厚壁菌增加緊密連接蛋白和乳酸桿菌來激活P-gp活性，從而影響腸道吸收轉運。此外，人參提取物和酸棗種子（GS）顯著提高了大鼠乳酸菌和雙歧桿菌的相對豐度，降低了鏈球菌、大腸桿菌-志賀桿菌、絨毛桿菌和腸球菌的相對豐度，提示GS 提取物可能通過平衡腸道微生物群的結構和多樣性[21]進而恢復吸收轉運的功能，是一種有前景的酒精性肝?。ˋLD）治療藥物。

此外，一些中藥[22]可以直接抑制微生物的生長。例如，肉桂精油可以抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。糞便微生物學結合16S rDNA 分析表明，加味逍遙散顯著改變了腸道微生物群的組成[23]，增加有益菌，減少有害菌的組成，并影響了11 種差異代謝產物（初級膽汁酸生物合成、苯丙氨酸代謝、泛酸和輔酶A 生物合成、代謝途徑、膽固醇代謝、膽汁分泌等），從而達到影響吸收轉運的目的。小檗堿是從草藥中提取的一種天然異喹啉生物堿,是黃連和小檗的主要活性成分。小檗堿處理后，大鼠腸道菌群的多樣性和豐富度發(fā)生了變化[24]，擬桿菌的豐度提高，乳酸菌顯著上調，變形桿菌和疣狀微生物的豐度降低。小檗堿通過重塑腸道菌群結構來改變緊密連接蛋白和外排轉運蛋白的表達，進而影響腸道吸收轉運功能。在沒食子酸（GA）對多重耐藥大腸桿菌的殺菌活性研究中表明，GA 具有殺菌活性，并能抑制細菌生物膜的形成。進一步的形態(tài)學改變和外排泵基因表達分析證實[25]，GA 損傷了大腸桿菌的外膜和內膜，并抑制了與膜通透性有關的acrA、acrB、tolC、acrD 和acrF 的mRNA 表達。Yang 等[26]發(fā)現(xiàn)，蘆丁可通過增加腸道菌中Bacillus、Bacteroides和Veillonella的豐度，促進β-葡萄糖苷酶活性,使其轉化成易吸收的代謝物。

腸道內產生的某些酶會使腸上皮受到損傷。白藜蘆醇、菊粉、大黃、槲皮素等的中藥制劑，如四脈丸、金芪降糖T 片、黃連解毒司等均可增加阿克曼菌的豐度，降低大腸桿菌的豐度。因為大腸桿菌不利于維持腸道屏障的完整性，其產生的代謝酶StcE 會分解黏蛋白[27]，增加腸道通透性，誘發(fā)腸道炎癥。上述的中藥成分可以降低大腸桿菌的豐度，從而維護人體的腸道屏障，進而改善吸收轉運功能。Shen 等[28]通過糞便溫孵人參皂苷Rb1 體外代謝研究和ABXco-2 細胞單層轉運研究，證明人參多糖（GP）減輕了葡聚糖硫酸鈉（DSS）引起的結腸炎樣癥狀，并通過增強微生物的糖基化、腸上皮細胞對Rb1 的吸收來提高Rb1 的全身暴露量。這些發(fā)現(xiàn)進一步證明了多糖與腸道菌群相互作用在中藥傳統(tǒng)湯劑整體效用中的重要作用。Guo 等[29]比較了對照組和偽無菌大鼠組給藥三七皂苷后的代謝產物數量，發(fā)現(xiàn)對照組有73 種代謝產物，偽無菌大鼠中僅檢測到11 種代謝產物，表明腸道菌群參與體內三七皂苷的生物轉化。Song 等[30]發(fā)現(xiàn)大黃提取物和大黃酸均可在腸道菌群介導下發(fā)生還原、水解或進一步乙酰化等生物轉化。Huang 等[31]也證明腸道菌群介導的大黃中蒽醌和蒽酮還原、水解、乙?；⒀趸?、去甲基化、甲基化、羥基化、脫羥基化等反應在其體內生物活性中起重要作用。

2.2 中藥成分通過腸道菌群代謝物影響吸收轉運

相關研究證明，腸道菌群[32]可以通過水解、氧化、還原和異構化反應產生低極性和相對穩(wěn)定的中藥代謝物，從而加速腸道吸收，提高中藥的生物利用度。例如，Racova 等[33]采用體外糞便培養(yǎng)方式研究黃酮類化合物的代謝產物，發(fā)現(xiàn)其主要代謝途徑為水解、去糖基化、羥基化等，隨后糞便細菌形成的代謝物被腸道酶進一步發(fā)生谷胱甘肽偶聯(lián)或葡萄糖醛酸化，表明腸道菌與黃酮類化合物的代謝存在聯(lián)系。有研究表明，腸道微生物代謝產物膽汁酸（BA）能通過抑制P-gp ATP 酶來調節(jié)P-gp 活性[34]，Telbisz 等[35]證明糖膽酸、?；悄懰岷湍懰岬榷喾NBA 可顯著降低基礎BCRP ATP 酶活性；短鏈脂肪酸丁酸鹽促進上皮屏障功能，通過誘導編碼緊密連接（TJ）成分的基因來鞏固腸道屏障[36]，從而影響腸道吸收轉運。當腸道微生物群發(fā)生紊亂時，腸道微生物群代謝物（短鏈脂肪酸、三甲胺N-氧化物、BA、脂多糖等）[37]會相應地發(fā)生變化，腸道屏障會被破壞。傳統(tǒng)中藥可以通過干預腸道微生物群代謝物來改善腸道環(huán)境，從而影響腸道吸收轉運。例如，生物堿（尤其是小檗堿）被證明可以調節(jié)膽固醇到BA 的轉化并促進糞便BA 排泄[38]。脾膽健清湯的主要成分為黃芪、黃連、黃芩、蒼術、丹參、荔枝。脾膽健清湯對糖尿病的臨床治療有良好的干預作用，對于吸收轉運功能有極大的影響。其作用機制為，在屬水平上，脾膽健清湯提高了乳酸菌、布魯菌、擬桿菌、脫硫弧菌和阿克曼菌的相對豐度，降低了普雷沃菌的相對豐度，從而增加短鏈脂肪酸的生成[39]。相關分析表明[40]，脾膽健清湯對色氨酸代謝、組氨酸代謝和三羧酸（TCA）循環(huán)途徑的調節(jié)作用與乳桿菌、擬桿菌和阿克曼細菌的豐度變化有關。因此，脾膽健清湯通過對腸道菌群代謝物的影響治療糖尿病，同時影響吸收轉運功能。

2.3 中藥成分通過調節(jié)腸道屏障影響吸收轉運

腸黏膜屏障是存在于腸道中的一種高選擇性的功能屏障系統(tǒng)，可以防止有害物質，如病原微生物和內毒素通過腸黏膜，同時選擇性地吸收腸內營養(yǎng)物質。也在免疫防御和維持腸黏膜完整性方面發(fā)揮重要作用[41]。腸黏膜損傷、炎癥因子升高與代謝性疾病（糖尿病、酒精性脂肪肝等）有關。中藥通過增加腸道黏液和緊密連接蛋白來減輕代謝性炎癥[42]，進而改善吸收轉運功能。許多研究表明，中藥可以通過改善腸黏膜微循環(huán)、修復腸黏膜完整性、降低腸黏膜通透性來維持機械屏障功能。一項研究表明[43]，黃芩苷可提高糞便中丁酸鹽的水平，丁酸鹽水平的增加可提高UC 大鼠ZO-1、Occludin和Muc2 的表達，調節(jié)Th17/Treg 平衡，減少腸黏膜損傷，增強腸道屏障功能，從而影響腸道吸收。姜黃多糖（TPS）是從中國植物藥姜黃中提取的,在用TPS 處理的UC 小鼠中，盲腸色氨酸分解代謝產物吲哚-3-乙酸（IAA）及其配體芳烴受體（AhR）的表達顯著增加。據推測，TPS 通過激活AhR 上調上皮緊密連接蛋白腸屏障功能發(fā)揮保護作用，從而影響腸道吸收功能[44]。單寧酸和黃連素是從中草藥（大黃和黃連）中提取的兩種活性成分，可以恢復緊密連接相關蛋白的表達，對UC 發(fā)揮治療作用，增強腸道屏障功能，對腸道吸收產生影響[45]。白頭翁湯（PD）是臨床上常用于治療UC 的中藥配方，PD能緩解UC 小鼠的癥狀，PD 高劑量治療組（PDHT）效果最佳。PDHT 組中[46]Occludin、Occluden 小帶-1 （ZO-1）、Claudin1、Claudin5、G 蛋白偶聯(lián)受體43（GPR43）蛋白的表達水平以及ZO-1和Occludin mRNA 的相對表達量均顯著升高，從而增強腸道屏障的功能，對腸道吸收轉運產生影響。

3 總結與展望

近年來，隨著腸道微生物在健康調控和代謝控制中的作用逐步得到確認，腸道微生物相關健康科學得到了飛速發(fā)展。利用中藥優(yōu)化腸道菌群結構進而提升人類健康水平以及探究腸細胞上機械屏障和外排轉運蛋白對腸道吸收轉運機制的影響具有重要意義。腸道菌群對轉運蛋白的影響呈現(xiàn)雙面性，了解腸道菌群對轉運蛋白的影響可能有助于開發(fā)毒性較小的轉運蛋白調節(jié)劑，指導臨床合理用藥。例如，Ghosh 等[47]研究腸道微生物代謝物尿石素對逆轉5-氟尿嘧啶耐藥結腸癌的影響和機制時發(fā)現(xiàn)，尿石素及其結構類似物能下調MDR5、BCRP、MRP1 和MRP2 等藥物轉運蛋白的表達和活性，使結腸癌細胞化學敏化，5-氟尿嘧啶的外排減少，有利于癌癥治療。

然而，尚有一些問題值得進一步探討。首先，中藥優(yōu)化腸道菌群結構、調節(jié)腸道機械屏障和外排轉運蛋白是否能提高合理用藥的效率；其次，具體調節(jié)機制仍需要深入挖掘；最后，除了轉運體表達外，是否有其他腸道內成分可以起到影響藥物排出的作用。另外，腸道菌群除了受中藥成分影響外，與日常生活方式、運動習慣、飲食結構也有很大關系，需要進一步的研究。