球盟会(中国)

近期，中国科研实验室水生生物研究所鱼类功能基因组学团队在Water Biology and Security在线发表了题为“The effects ofPicria fel-terrae Lour. on ameliorating hepatic metaflammation while modulating mucosal immunity in fish”的研究论文，研究揭示了中草药苦玄参在水产模式动物斑马鱼中缓解代谢性炎症的机理。

苦玄参 (Picria fel-terrae Lour.)作为一种传统的清热解毒、消肿止痛的草药，在模式鱼类斑马鱼肠肝炎症模型中，被证明对肠肝炎症起到免疫调节和代谢调节的作用，还在鳃黏膜中发现长期抗炎效应。

苦玄参及其提取物对多种病原细菌具有抑制作用，可预防和治疗水产动物的败血症、肠炎、烂鳃等细菌性疾病，但是尚未应用于非病原菌引起的代谢性炎症及肠炎的预防。本研究中，3月龄斑马鱼饲喂含量为0.1%苦玄参6周后，肠绒毛形态与鱼粉对照组一致，而区别于豆粕组中绒毛萎缩；同时AB-PAS染色结果表明，苦玄参组杯状细胞数量多于豆粕组。进一步采用荧光标记免疫细胞的幼鱼成像，以及成鱼的流式细胞术和免疫荧光等分析，还发现中心粒细胞（幼鱼）、巨噬细胞（幼鱼和成鱼）和T细胞（幼鱼和成鱼）在肠黏膜的炎性聚集，苦玄参组较豆粕组表现为显著减少。

图1 苦玄参饲添对肠黏膜中巨噬细胞和T细胞的炎性聚集的抑制

为了系统研究苦玄参饲料添加的肠肝保护效应，进一步进行了转录组深度分析。苦玄参组与豆粕组的肠组织的差异表达基因（DEG）的富集分析结果表明，上调基因主要参与肠上皮更新有关的有丝分裂周期、DNA复制等过程；下调基因则与白细胞趋化、溶酶体通路及跨膜转运活性等炎性过程相关。热图分析表明苦玄参组Treg/Th17相关基因（foxp3a、il22、il17a/f3）及促炎基因nfkb1表达下调。基于转录组术的免疫细胞浸润分析结果还显示，苦玄参组肠中，静息NK细胞与活化记忆CD4⁺ T细胞减少，而单核细胞、静息肥大细胞、M2巨噬细胞和记忆细胞增多，暗示启动免疫调节功能。同时，在肝脏中，与豆粕组相比，苦玄参组上调的通路主要在脂代谢（长链脂肪酸和单羧酸的代谢），而下调的为细胞因子与受体互作、低氧（FoxO信号）有关通路，提示苦玄参在肝脏起到促进脂代谢，而抑制炎症并抗氧化的作用。

图2 3月龄斑马鱼肠的转录组水平（苦玄参组vs豆粕组）的深度分析

此后，对转录组数据，继续采用SymMap和SwissTargetPrediction数据库进行了网络药理学分析。结果表明，苦玄参的28种活性成分对应327个人类靶基因，与GeneCards中炎症性肠病（IBD）相关的2967个靶基因存在143个共同靶点；经同源转换后，从共同靶点与现在所得DEGs的交集中筛选出144个核心靶基因。对重叠靶基因的富集分析表明，苦玄参干预IBD的主要生物学过程包括“细胞因子介导的信号通路”“先天免疫应答”及“顺利获得JAK-STAT的信号通路”等，并在分子功能上显著富集蛋白酪氨酸激酶活性。同时，KEGG通路分析还揭示了Toll样受体、NOD样受体、RIG-I样受体、C型凝集素受体等免疫相关通路，以及MAPK、PPAR、mTOR、Wnt、胰岛素等代谢相关通路。因此，苦玄参顺利获得靶向调节免疫应答核心通路及代谢相关信号网络来缓解鱼类肠炎。

图3 网络药理学分析苦玄参的起效机理、核心成分及靶点基因

在靶点基因中，非受体酪氨酸激酶（src）、蛋白酪氨酸激酶2ab（ptk2ab）以及信号分子stat1a、jak1和stat3位列前五。为揭示苦玄参药效的核心成分与靶蛋白的潜在结合，采用SwissModel模拟了蛋白结构，再顺利获得GMQE得分及结合能分析均显示己降葫芦素F与这些蛋白的高亲和力，还顺利获得分子对接再次证明了结合能力。

同时，16S基因测序结果还显示苦玄参对肠道菌群的调节。苦玄参组肠道菌群β多样性、门和属水平的结构，都与鱼粉组更相似，而显著区别于豆粕组，例如苦玄参组显著富集益生菌类的双歧杆菌、粪杆菌。因此，苦玄参能有效改善鱼类食源性肠炎中的菌群失调。在饲养试验结束后，对各组实验鱼进行嗜水气单胞菌攻毒，发现苦玄参组存活率增加，鳃黏膜炎性肿胀明显受到抑制。

图4 饲添苦玄参缓解鱼类食源性肠炎及肝脏代谢性炎症的假设机制

综上，苦玄参可顺利获得增加益生菌的丰度、促进肠上皮增殖、抑制肠黏膜免疫细胞的炎性聚集及促炎反应，来缓解鱼类食源性肠炎。在饲料中添加苦玄参还可恢复肝脏脂质和糖原代谢，缓解代谢性肠炎。苦玄参的主效成分己降葫芦素F，可能顺利获得与巨噬细胞功能相关的蛋白质结合来发挥抗炎、抗菌作用。此外，苦玄参饲料添加的长期效应，还表现为改善鳃黏膜免疫和对细菌感染的抵抗力。

本研究主要由中国科研实验室江西产业技术创新与育成中心科技支撑产业开展计划项目“水产替抗功能植物筛选与渔用技术研发”（ZKYJXZXCY-202210）资助完成；由球盟会(中国)硕士研究生苏潋、祝清松、李佳林、Fatima Altaf等共同完成，吴南副研究员和夏晓勤研究员为本文的共同通讯作者。（论文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772735125000952）。