基于多组学整合的鬼臼毒素肠道毒性机制研究：肠道菌群-短链脂肪酸-炎症介质互作网络解析

本研究针对鬼臼毒素(PPT)临床应用的肠道毒性限制问题，通过16S rRNA测序、靶向代谢组学和炎症因子检测等多组学技术，揭示了PPT通过改变肠道菌群组成（降低乳杆菌属/Lactobacillus，增加埃希菌-志贺菌属/Escherichia-Shigella）、抑制UPPS酶表达、减少短链脂肪酸(SCFAs)生成并激活TNF-α/IL-6炎症通路诱发肠毒性的分子机制，为临床防治PPT相关肠损伤提供了新靶点。

　　

鬼臼毒素（Podophyllotoxin, PPT）是从鬼臼属植物提取的天然木脂素，具有显著的抗病毒和抗肿瘤活性，临床上用于治疗尖锐湿疣、肾母细胞瘤等疾病。然而其严重的肠道毒性（表现为腹泻、结肠损伤等）极大限制了临床应用，且毒性机制尚未阐明。目前关于PPT的研究多聚焦于其衍生物的抗癌作用，对基础肠毒性机制的探索仍属空白。随着微生物组学的发展，肠道菌群与药物毒性的关联日益受到关注，但PPT如何通过"菌群-代谢-免疫"网络诱发肠损伤仍是未解之谜。

为解决这一科学问题，河南科技大学第一附属医院的研究团队在《Toxicology》发表最新成果。研究采用Sprague-Dawley大鼠模型，通过体重监测、粪便形态学评估和组织病理学分析确认PPT肠毒性表型；结合3D重建技术首次实现结肠损伤的空间可视化；运用16S rRNA测序解析菌群变化，靶向代谢组检测短链脂肪酸(SCFAs)，并联合炎症因子阵列揭示分子互作网络。

3.1. PPT暴露诱导肠毒性

研究显示20 mg/kg剂量PPT给药4天后，大鼠出现体重显著下降（P<0.001）、腹泻（Bristol评分升高）及结肠水肿等典型毒性症状。病理学检测发现结肠系数增加（P<0.01），证实PPT成功诱导肠毒性模型。

3.2. 组织病理学结果

HE染色显示PPT组结肠隐窝上皮细胞局灶性坏死（51/51例）和固有层损伤（100%发生率）为主要病理特征。创新性采用连续切片3D重建技术，首次发现PPT组黏膜厚度（P<0.01）和隐窝深度（P<0.05）显著增加，并在空间分布上呈现200μm处厚度峰值的动态变化规律。

3.3. PPT暴露改变肠道菌群组成

16S rRNA测序揭示PPT组菌群α多样性改变（Shannon指数P<0.05），健康菌群指数GMHI显著降低（P<0.001）。具体表现为有益菌如乳杆菌属（Lactobacillus）减少，而致病菌埃希菌-志贺菌属（Escherichia-Shigella）增加4.8倍。功能预测显示细菌上皮侵袭和脂多糖(LPS)生物合成通路激活（P<0.001），同时Undecaprenyl-diphosphate synthase（UPPS）酶表达受抑。

3.4. PPT暴露影响SCFAs和炎症细胞因子

靶向代谢组检测发现PPT组乙酸、丙酸、丁酸等6种SCFAs显著减少（P<0.01），其中丁酸降幅达68%。炎症因子检测显示促炎因子TNF-α、IL-6和IFN-γ水平显著升高（P<0.05），抗炎因子IL-10同步增加，提示机体代偿性反应。

3.5. 共现网络分析

Spearman分析构建的互作网络显示：埃希菌-志贺菌属与TNF-α（r=0.613）、IL-6（r=0.632）呈正相关，而乳杆菌属与这些促炎因子负相关。丁酸水平与乳杆菌属（r=0.656）、芽孢杆菌属（Bacillus）丰度正相关，与IL-10负相关（r=-0.500），揭示"菌群-代谢-免疫"三重调控机制。

该研究创新性提出PPT肠毒性的分子机制模型：PPT通过抑制UPPS酶干扰菌群平衡，促使埃希菌-志贺菌定植并激活LPS/TLR4通路，触发TNF-α/IL-6炎症风暴；同时减少丁酸等SCFAs生成，破坏肠屏障功能，最终导致结肠上皮损伤。研究首次整合3D病理重建与多组学技术，为临床防治PPT毒性提供了菌群干预（如益生菌补充）和抗炎治疗（如TNF-α抑制剂）的新策略。

局限性包括单剂量设计、缺乏肠道局部炎症指标验证等。未来研究可拓展剂量效应关系，并开展粪菌移植等干预实验验证因果关联。该成果不仅为PPT临床安全用药提供理论依据，也为其他植物毒素的毒性机制研究提供了多组学整合分析范式。