TCM-Formeln verbessern Entzündungen und kolonische Schäden bei DSS-induzierter Kolitis
Die schützende Wirksamkeit von TCM-Formeln wurde zunächst anhand von Körpergewichtsveränderungen bewertet. Im Vergleich zu den Kontrollen zeigte die UC-Modellgruppe einen anhaltenden Gewichtsverlust. BJQF, BSF, JPF und QCF verminderten alle signifikant den DSS-induzierten Gewichtsverlust (Abbildung 1A). Die HE-Färbung zeigte intakte kolonische Mukosa und keine Entzündungen in den Kontrollen. Im Gegensatz dazu wiesen die Kolonproben der Modellgruppe schwere epitheliale Veränderungen, Zerstörung der Krypten sowie umfangreiche Infiltration von Entzündungszellen in Mukosa und Submukosa auf. Alle TCM-Behandlungen förderten die Geweberegeneration und verringerten die Entzündung, wobei BJQF die deutlichste Verbesserung zeigte (Abbildung 1B–C). Die quantitative histologische Bewertung bestätigte, dass TCM die histopathologischen Schäden signifikant verbesserte (p < 0,05).
BJQF, BSF, JPF und QCF senkten das Serum-IL-1β (Abbildung 1D) und TNF-α (Abbildung 1F) in unterschiedlichem Ausmaß. Die IL-10-Spiegel in den Behandlungsgruppen erreichten zwar nicht die Kontrollwerte, waren jedoch signifikant höher als in der Modellgruppe (Abbildung 1E). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass TCM-Formulierungen die DSS-induzierte intestinale Entzündung hemmen.

Abbildung 1: Therapeutische Wirkungen von BJQF und seinen zerlegten Teilformeln auf DSS-induzierte Kolitis bei Ratten. (A) Dynamische Veränderungen des Körpergewichts im Verhältnis zum Ausgangswert in jeder Gruppe über den 10-tägigen Versuchszeitraum; (B) Quantitative histologische Bewertung der Kolon-Gewebeproben aller experimentellen Gruppen; (C) Repräsentative mit Hämatoxylin-Eosin (HE) gefärbte Kolon-Gewebeschnitte jeder Gruppe (Maßstab = 200 µm); (D–F) Serumkonzentrationen entzündungsfördernder Zytokine in jeder Gruppe: (D) IL-1β, (E) IL-10, (F) TNF-α. Die Daten sind als Mittelwert ± SD angegeben. *p < 0,05, **p < 0,01, ****p < 0,0001. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
Die TCM-Behandlung verändert die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft im Darm von UC-Ratten
Nach der Qualitätsfilterung wurden pro Probe durchschnittlich 68.450 ± 28.297 hochwertige, saubere Reads erhalten. Die TCM-Behandlung veränderte die bakterielle α-Diversität (Chao1-Index, Abbildung 2A). BJQF senkte die erhöhte α-Diversität bei UC-Ratten signifikant (p(FDR) < 0,05). Unter den Teilformeln verringerte JPF die Diversität signifikant (p(FDR) < 0,05), während BSF und QCF keine signifikante Wirkung zeigten. Bezüglich der β-Diversität zeigte die ungewichtete PCoA der UniFrac-Distanzen eine klare Trennung zwischen den Gruppen, was darauf hinweist, dass die TCM die gesamte mikrobielle Zusammensetzung veränderte (Abbildung 2B). Die hierarchische Clusterung zeigte zudem deutlich getrennte Cluster zwischen Modell- und Behandlungsgruppen (Abbildung 2C).
Insgesamt wurden 13 Stämme, 22 Klassen, 36 Ordnungen, 65 Familien und 158 Gattungen nachgewiesen. Auf Stammebene dominierten Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Verrucomicrobia und Proteobacteria (>99 % Gesamtanteil, Abbildung 2D). Firmicutes dominierten in den Kontrollen (86,98 %), nahmen bei Colitis ulcerosa (CU) signifikant ab (p(FDR) < 0,05) und wurden durch TCM wiederhergestellt (p(FDR) < 0,05), wobei BJQF den stärksten Effekt zeigte. Bacteroidetes und Proteobacteria waren bei CU signifikant erhöht und wurden durch alle TCM-Formulierungen umgekehrt. Auf Gattungsebene (Anteil >1 %, Abbildung 2E) dominierte Lactobacillus in den Kontrollen (59,77 %), war bei CU deutlich reduziert (3,57 %, p(FDR) < 0,05) und wurde durch TCM wiederhergestellt (p(FDR) < 0,05). BJQF und JPF zeigten stärkere Effekte auf die Wiederherstellung von Lactobacillus. CU erhöhte außerdem Bacteroides, Ruminococcus_2, Bifidobacterium und Blautia und verringerte Enterorhabdus und Corynebacterium_1 – vieles davon wurde durch TCM umgekehrt. Insgesamt besserten alle Formulierungen die mit CU assoziierte mikrobielle Dysbiose, wobei BJQF und JPF die ausgeprägtesten Effekte zeigten.

Abbildung 2: Zusammensetzung der Darmmikrobiota in den Gruppen. (A) Index der bakteriellen α-Diversität, bewertet mittels Chao 1 (p(FDR) < 0,05 gegenüber Modell); (B) PCoA der UniFrac-Distanzen basierend auf der OTU-Zusammensetzung und -Häufigkeiten in verschiedenen Gruppen; (C) Hierarchische Clusteranalyse basierend auf der Distanzmatrix; (D) Relative Häufigkeit auf Phylum-Ebene (p(FDR) < 0,05 gegenüber Modell); und (E) Relative Häufigkeit auf Gattungsebene (p(FDR) < 0,05 gegenüber Modell). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
LEfSe identifiziert mit Colitis ulcerosa und Traditioneller Chinesischer Medizin assoziierte differentielle Taxa
Die LEfSe-Analyse wurde durchgeführt, um taxonomische Gruppen zu identifizieren, die in den verschiedenen Gruppen unterschiedlich angereichert sind (LDA > 3, p < 0.05, Abbildung 3). Zu den UC-angereicherten Taxa gehörten Bacteroidaceae, Bacteroides, Clostridiales, Clostridia, Bacteroidia, Bacteroidales, Bacteroidetes, Faecalibaculum und Ruminococcaceae hauptsächlich von Bacteroidetes und Firmicutes. Nach der TCM-Behandlung gehörten die meisten BJQF-angereicherten Taxa zu Firmicutes, wobei lediglich Bifidobacteriaceae, Bifidobacterialesund Bifidobacterium von Actinobakterien. BSF-angereicherte Taxa waren ebenfalls hauptsächlich Firmicutes. JPF-angereicherte Taxa wie Turicibacter und Dorea gehörte zu Firmicutes. QCF wies die stärkste Anreicherung von Verrucomicrobia (einschließlich Akkermansia), was auf eine hohe Empfindlichkeit dieses Phylums gegenüber der QCF-Intervention hinweist. Im Allgemeinen Firmicutes war der am stärksten ansprechende Phylum auf BJQF, BSF und JPF.

Abbildung 3: LEfSe identifizierte die am stärksten unterschiedlich abundanten OTUs in verschiedenen Gruppen. Signifikante Unterschiede in den LDA-Scores (p < 0,05) ergaben sich zwischen Klassen (Kruskal-Wallis-Test) und zwischen Unterklassen (Wilcoxon-Test). Unterschiedliche Taxa wurden basierend auf einem LDA-Schwellenwert von > 3 und einem statistischen Signifikanzniveau von 0,05 bestimmt. (p: Stamm c: Klasse o: Ordnung f: Familie g: Gattung). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
Die TCM-Intervention normalisiert das Profil der fäkalen Gallensäuren bei UC-Ratten
Angesichts der gestörten Gallensäureabsorption bei entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) verwendeten die Autoren LC-MS/MS, um fäkale Gallensäuren (BAs) zu quantifizieren. Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) zeigte eine deutliche Trennung zwischen Kontroll- und Modellgruppen, während sich alle Behandlungsgruppen näher an den Kontrollen gruppierten, was auf eine teilweise Normalisierung des Gallensäurestoffwechsels hindeutet (Abbildung 4A). Die stärksten Veränderungen in der Modellgruppe waren erhöhte LCA-3S und verminderte GDCA (Abbildung 4B). Nach der Behandlung waren die stärksten Anstiege bei ILCA (BJQF), GCDCA (BSF), DLCA (JPF) und GCDCA (QCF) zu verzeichnen; die stärksten Abnahmen zeigten sich bei TLCA-3S (BJQF), LCA-3S (BSF), LCA-3S (JPF) und TLCA-3S (QCF) (Abbildung 4C–F). Violin-Diagramme veranschaulichten gemeinsame differentielle Gallensäuren über alle Gruppen hinweg (Abbildung 5). Bemerkenswerterweise erhöhten alle TCM-Formulierungen 23-DCA, 3-oxo-DCA und DLCA und verringerten HCA, LCA-3S, TCA sowie TLCA-3S.

Abbildung 4: TCM-Formulierungen regulierten DSS-induzierte Gallensäurestörungen im UC-Modell. (A) PCA-Plot der Gallensäuren der Gruppen Kontrolle, Modell, BJQF, BSF, JPF und QCF. (B) Balkendiagramm der Faltänderung Modell im Vergleich zu Kontrolle. (C) Balkendiagramm der Faltänderung BJQF im Vergleich zu Modell. (D) Balkendiagramm der Faltänderung BSF im Vergleich zu Modell. (E) Balkendiagramm der Faltänderung JPF im Vergleich zu Modell und (F) Balkendiagramm der Faltänderung QCF im Vergleich zu Modell. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 5: Violin-Plot der differentiellen BAs in jeder Vergleichsgruppe. (A) Differentielle BAs in BJQF im Vergleich zur Modellgruppe. (B) Differentielle BAs in BSF im Vergleich zur Modellgruppe. (C) Differentielle BAs in JPF im Vergleich zur Modellgruppe und (D) Differentielle BAs in QCF im Vergleich zur Modellgruppe. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
Korrelation zwischen fäkalen Gallensäuren und der Häufigkeit von Darmmikroben
Eine Spearman-Korrelationsanalyse wurde zwischen differenziellen Stämmen und differenziellen Gallensäuren durchgeführt (Abbildung 6A–F, Abbildung 7A–D). Chord-Diagramme zeigen Korrelationen mit |r| ≥ 0,8 an (Abbildung 6B, 6D, 6F). Beim Vergleich Modell vs. Kontrolle zeigte 23-DCA eine positive Korrelation mit Saccharibacteria und Firmicutes sowie eine negative Korrelation mit Proteobacteria und Bacteroidetes (Abbildung 6B). Beim Vergleich BJQF vs. Modell war Proteobacteria assoziiert mit TLCA-3S, LCA-3S, TCA, α-MCA, 6,7-DKLCA, HCA, CDCA und THCA (Abbildung 6D). Beim Vergleich BSF vs. Modell waren Proteobacteria positiv korreliert mit TDCA, 6,7-DKLCA und LCA-3S; Saccharibacteria waren positiv korreliert mit GUDCA und 23-DCA (Abbildung 6F).

Abbildung 6: Korrelationen zwischen differentiellen Gallensäuren (BAs) im Stuhl und der Häufigkeit differentieller Bakterien auf Ebene der Phyla. (A, C, E) Spearman-Korrelationsanalysen für die Gruppen Kontrolle vs. Modell, BJQF vs. Modell und BSF vs. Modell, jeweils. (B, D, F) Entsprechende Sehnendiagramme, die starke Korrelationen (|r| ≥ 0,8) für die Gruppen Kontrolle vs. Modell, BJQF vs. Modell und BSF vs. Modell veranschaulichen, jeweils. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
Chord-Diagramme zeigen Korrelationen mit |r| ≥ 0,8 an (Abbildung 7B, 7D). Beim Vergleich JPF vs. Modell war Saccharibacteria negativ assoziiert mit TLCA-3S, LCA-3S und HCA sowie positiv korreliert mit 23-DCA (Abbildung 7B). Beim Vergleich QCF vs. Modell war Saccharibacteria negativ korreliert mit HCA, CA, LCA-3S, THCA und TLCA-3S sowie positiv korreliert mit 23-DCA (Abbildung 7D). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass unterschiedliche TCM-Formeln das Bakterien–BA-Interaktionsnetzwerk über spezifische Muster modulieren.

Abbildung 7: Korrelationen zwischen differentiellen Gallensäuren (BAs) im Stuhl und der Häufigkeit differentieller Bakterien. (A, C) Spearman-Korrelationsanalysen für die Gruppen JPF vs. Modell und QCF vs. Modell, jeweils. (B, D) Entsprechende Sehnendiagramme, die starke Korrelationen (|r| ≥ 0,8) für die Gruppen JPF vs. Modell und QCF vs. Modell veranschaulichen. Rote Farbe zeigt positive Korrelationen an, blaue Farbe negative Korrelationen. p < 0,05, p < 0,01. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
VERFÜGBARKEIT VON DATEN:
Alle Rohdaten wurden in der NCBI Sequence Reads Archive (SRA)-Datenbank hochgeladen (Zugriffsnummer: PRJNA749732). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/PRJNA749732