肠道微生态与大黄毒副反应相关性及干预策略研究*

阮兴秋，严 晶，孙志广△

1南京中医药大学，江苏 南京200032；2玉林市红十字会医院

大黄是一味常用中药，张景岳称其为药材四维之一，属中药中的泻下药，是蓼科植物掌叶大黄Rhei Radix et Rhizoma唐古特大黄或药用大黄的干燥茎及根茎。大黄性寒，味苦，归脾、胃、大肠、肝、心包经，主要功效是攻下积滞，泻火解毒，利湿退黄，逐瘀通经［1］。大黄主要药效活性成分为蒽醌类、蒽酮类、二苯乙烯类、鞣质和多糖等［2］，由于其具有调节免疫、调整肠胃紊乱功能、抗炎、抗病原微生物、清除氧自由基、抗肿瘤、保护心脑血管等药理作用［3］，因此被广泛应用于各科疾病的治疗中。近年来，对大黄不良反应的报道日渐增多，但其毒副反应的具体机制仍未明确，而且相关毒理研究报道也很少，因此为了临床中正确合理使用大黄，探讨其毒性相关机制是临床研究的重要工作之一。同时，随着对肠道微生态的深入研究，发现肠道微生态不但在人体健康中发挥着重要的作用，而且肠道微生态与药物代谢、药效及毒理作用具有密不可分的联系［4-5］。现从肠道微生态角度来探讨大黄毒性。

1 中医学对大黄毒性与肠道微生态相关性的论述

《本草纲目》载：“大黄乃足太阴、手足阳明、手足厥阴五经血分之药，凡病在五经血者，宜用之。若在气分用之，是谓诛伐无过矣……凡病在气分，及胃寒血虚，并妊娠产后，并勿轻用。其性苦寒，能行元气、耗阴血故也。”［6］《本草经疏》云：“大黄禀地之阴气独厚，得乎天之寒气亦深，故其味至苦，其气大寒而无毒……以其损伤胃气故也。故伤寒家，调胃承气汤中用甘草以和之，正谓是也。轻发误投，多致危殆，戒之！”［7］《本草蒙筌》载：“味苦，气大寒。味极厚。阴中之阴，降也。无毒……仍导瘀血，更滚顽痰。破坚积聚止疼，败痈疽热毒消肿。勿服太过，下多亡阴。戒之！”［8］《本草新编》载：“大黄，味苦，气大寒，阴中之阴，降也，无毒……此药有勇往直前之迅利，有推坚荡积之神功，真定安奠乱之品，祛邪救死之剂也。但用之必须看症甚清，而后下药甚效，否则，杀人于眉睫也……况大黄以祛除，未免损伤肠胃之气。”［9］《景岳全书》载：“味苦，气大寒。气味俱厚，阴中之阴，降也。有毒。其性推陈致新，直走不守，夺土郁壅滞，破积聚坚，疗瘟疫阳狂，除斑黄谵语，涤实痰，导瘀血，通水道，退湿热，开燥结，消痈肿。”［10］由此可知，古代药书大多认为大黄的苦寒性味易致人耗伤元气及阴血。脾胃为后天之本，气血化生之源，由于大黄苦寒易于败胃，久服以后，会损伤胃肠之气，最终导致“亡阴”。归根到底还是由于久服，苦寒性味改变胃肠道内微生物环境（脾胃之气），胃肠道内菌群有可能出现结构功能改变或者菌体移动位置，导致胃肠功能紊乱。

2 现代医学对大黄毒副反应与肠道微生态相关性的研究

2.1 肝毒性目前有文献报道肠道微生态对化学药物的代谢有一定影响，一方面，丁酸、胆汁酸等代谢产物可以作为核受体的配体，因此它们可以间接影响药物代谢［6，11］。另一方面，肠黏膜及肠腔中的CYP450酶、Ⅱ相代谢酶及肠微生物酶、细菌膜转运蛋白等物质对药物的代谢发挥重要作用［12］。由田［13］虽然曾报道大黄对小鼠的肝细胞毒性，主要表现在肝细胞脂肪变性以及过量大黄诱导肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）参与肝脏的毒害过程，但是归根到底还是因肠道菌群失调所致。由于经过肝脏代谢的口服药物，需要通过胃肠道吸收，而胃肠道吸收过程中需要依赖肠黏液、肠黏膜及肠道微生物所富含的酶发挥代谢作用［14-15］。正是某些还原酶的代谢被大黄过量使用所致肠道内的菌种数量或者组成发生变化所影响，最终导致“肠-肝轴”与宿主免疫系统及其他炎症细胞因子相互作用，形成放大环路，对肝脏产生一定毒性副作用［16-17］。有研究［17-18］报道，为了推测大黄素对肝脏潜在的毒性影响，通过以胆红素代谢的UDP-葡萄糖醛酸转移酶（glucuronosyltransferase 1A1，UGT1A1）介导为切入点，观察大黄素对该酶的代谢作用。由于胆红素是人体内一种非常重要的内源性物质，主要通过肝脏的唯一代谢酶UGT1A1代谢为水溶性结合型葡萄糖醛酸结合物，从而外排至胆汁中。在这个过程中有可能肠道微生物的代谢物影响胆汁酸使得UGT1A1活性被抑制，可导致胆红素肝内堆积，继而引发肝毒性。有文献［19］证实肠道菌群影响肝功能作用主要通过肠-肝轴参与胆汁酸及其受体FXR、TGR5的代谢途径，从而调控糖脂代谢和胃肠激素释放等来实现。

2.2 胃肠道反应胡平等［20］报道，30名受试者，连续5天服用大黄，每天3次，每次3 g，结果所有受试者均出现腹泻、腹痛、呕吐、恶心、肠鸣等一系列严重胃肠道反应，其中3例由于严重腹泻、恶心、呕吐必须卧床休息。表面上看是由于大黄过于苦寒造成脾胃寒虚所致，实质上还是由于大黄蒽醌类物质的泻下作用破坏了肠道微生物稳态，使菌群结构改变或者移位。有临床研究证实，芦荟大黄素苷本身没有致泻作用，由于人粪便中的细菌Eubacterium可水解芦荟大黄素苷的C-C糖苷键，增加大肠内水含量而具有显著的致泻作用［21］。同样也有临床报道大黄内的蒽酮苷类化合物番泻苷本身无致泻作用，然而经过肠道内双歧杆菌分泌的β-D-葡萄糖苷酶水解后生成由小肠所吸收的番泻苷元，甚至产生最强致泻作用的代谢产物-大黄酸蒽酮［22］。

2.3 继发性便秘虽然现代临床研究［23］表明，大黄中的蒽醌类有刺激性泻下作用，但是其所含鞣酸及其他成分又有收敛止泻的作用。《中药辞海》认为，大黄含有鞣质，该类成分主要具有收涩、止血、抑菌、抗病毒等作用。如果久服大黄反而会出现继发性便秘，这是由于蒽醌代谢转化蒽酮产生泻下作用使得肠道菌群紊乱，大量的有益菌属被排出，使得肠道内微生态平衡被打破，短时间内调节肠道正常蠕动的菌群难以恢复平衡，某些有害菌种伺机破坏肠道黏膜屏障，使得肠壁神经感受细胞应激性降低、肠蠕动功能减慢，从而出现排便困难，最终导致继发性便秘［24］。

2.4 肾毒性自从2011年国际透析大会上提出“肠肾综合症”的概念之后，肠道与肾脏之间的关系一直被科研工作者广泛关注。医学界进而提出“肠-肾轴”理论，该理论认为肾脏与肠道的联系是相互影响的，一方的功能发生损害能通过多种途径影响另外一方的正常功能［25］。肠道菌群及其代谢产物在其中起重要的媒介作用。雷荣辉等［26］提出，通过1H-NMR代谢组学技术研究，发现大黄素的肾毒性机制可能与肠道菌群有密切关系，实验发现连续给予大鼠1500 mg/kg的大黄素16天，可引起大鼠肾功能损害。其机制可能是因为大黄素导致肠道内菌群的紊乱与肠交感神经的刺激，进而导致肠道内一系列的损伤，如肠壁通透性增加、肠黏膜炎症增加、上皮细胞的异常表现等进一步导致尿中代谢毒物增加，尿液中乳酸、糖和氨基酸水平及肾脏中醋酸盐和肌酐、肌酸升高。另有其他文献报道大黄蒽醌存在肾毒性［27-28］，主要以口服被吸收的形式产生。由此可推测，大黄肾毒性与肠道菌群存在一定相关性，原因可能是胃肠道口服吸收过程中，胃肠道微环境发生变化，使得肠道菌群产生某些酶，如硝基还原酶、偶氮还原酶等，这些酶在大黄的生物转化中发挥重要作用，导致大黄毒性产生［29］。

2.5 致癌性1984年，有学者［30］指出大黄的致癌性与肠道菌群有关。DUFOURP等［31］指出，给小鼠长期（16周）服用大黄结合型蒽醌成分番泻苷A可损坏其肠黏膜，破坏其肠壁结构，增加致癌风险。Mahesh课题组指出，肠道致癌模式很大程度上由肠道微生物所介导，并明确提出肠黏膜屏障损伤和肠道微生物稳态的失衡相互影响，最终可导致结肠癌［32-36］。韦忠红［37］明确指出，由大黄有效成分番泻苷A引起的Akkermansia丰度骤增以及产丁酸菌降低，破坏了肠道黏膜屏障功能，使肠道微生态失衡，诱发了机体长期低水平的慢性炎症进而发生结肠癌。而且研究中指出番泻苷A使得丁酸减少，诱导白介素细胞17（interleukin-17，IL-17）、干扰素γ（interferon-γ，IFN-γ）、巨噬细胞炎症蛋白2（Macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）等多种促炎因子水平升高，使得Thl以及Thl7细胞数量增多，最终导致结肠隐窝上皮细胞的异常增殖，从而导致结肠癌的风险增加［38］。

2.6 生殖毒性卢宁等［38］，刘梦杰等［39］指出大黄具有明显生殖毒性，长期高剂量给药大黄水提取物可使大鼠子宫和卵巢指数下降，同时使其子宫内膜出现水肿，子宫内膜腺体数量削减，肌纤维由密致疏；卵巢中各级卵泡数、卵母细胞颗粒层数以及黄体数均明显减少，闭锁卵泡数增多，卵泡内细胞排列无序，伴着用药时间的不断延长毒性进一步加重，以给药60天大剂量组损伤最为严重［40］。归根到底还是过量大黄导致肠道微环境改变，使得有益菌与有害菌比例发生变化，导致肠壁通透性增加，有害菌伺机进入全身循环激活免疫系统，影响胰岛素受体功能正常分泌，血清中过多的胰岛素可以和胰岛素样生长因子共同作用，从而影响卵泡的异常发育，最终导致生殖毒性［41］。

3 干预策略研究

综上所述，虽然目前也有学者提出大黄毒性与本身遗传毒性有密切关系，但缺乏临床大数据的验证。传统分析大黄毒性产生原因不外乎都是认为与口服剂量、时间有关，然而随着对肠道微生态的深入研究发现，肠道菌群可以影响药物的代谢及口服生物利用度［42-43］。由此我们可以推断大黄毒性机理与肠道微生态有密切关联。因此，对于大黄毒性干预策略的研究重点不应止于探讨大黄本身毒性，而且要重点关注肠道微生态对大黄毒性影响，另辟新的预防干预思路。具体提出以下几点建议：

3.1 严格统一规范大黄品种和质量众所周知，中药材市场某些药材商为了巨大的经济利益，经常鱼目混珠，以次充好，往往容易出现中毒事件。由此可见，国家或者当地有关行政机构出台有关法律政策，严格规范大黄品质是避免中毒事件发生的最重要的举措，也是应用与研究大黄的根本前提。

3.2 科学合理把控大黄量-效-毒关系虽然临床多次报道大黄的毒性与高效剂量有关，但是与口服时间长短有更加密切的关系。AMIRALI报道［44］，在大黄根对于雌性SD大鼠子宫、卵巢的亚急性毒性实验中，即使把大黄根剂量增加到400 mg/kg，大鼠的体质量、一般行为、血液学参数、血清生化指标（与肾脏和肝脏功能相关）也未发生显著变化。实验表明：虽然用高剂量大黄根，但并非长期使用，不会产生毒性。进一步来说，大黄毒性的产生与口服时效有关，也就是说大黄有效成分与肠道长时间接触后，肠道微生物产生化学效应，随后出现肠道菌群影响大黄有效成分的代谢以及对相关靶向器官的毒性效用。当然这些推测目前还缺乏有效的临床大数据的支撑，但是这也给我们今后科研工作对大黄毒理研究提出一个新的研究方向。

目前大多数临床研究表明：炮制大黄减毒的原理主要是通过改变大黄所含结合蒽酮化学结构来减轻其泻下作用。然而从临床用药辨证来说，治疗大肠阳明腑实证还是必须要用生大黄来攻下泄热，而炮制熟大黄主要取其活血化瘀的作用，大黄炭主要取其收敛止血作用。因此炮制不仅仅就是减轻大黄的毒性，而是临床辨证合理应用体现。临床中，只要病情需要还是不可避免使用生大黄，并且单纯高剂量使用生大黄并不会出现毒副作用，但是长时间使用，会破坏肠道微生态坏，损伤肠道屏障，易产生大黄毒性反应。《药性论》认为甘草为“诸药众中为君，治七十二种乳石毒，解一千二百般草木毒，调和使诸药有功，故号国老之名矣。”［45］由此可见，甘草具有“调和”的作用，体现在缓和药物烈性所致毒性。有文献报道［46］配伍甘草能够有效减轻大黄所致的小鼠结肠肿胀，降低小鼠结肠脏器系数，发挥减毒作用。由于甘草的有效成分可修复肠道黏膜屏障，使肠道微生物相互之间平衡而减轻大黄毒性反应。

LIN等［47］基于大黄毒性衰减机理研究，比较了大黄和大黄总游离蒽醌口服结肠定位给药颗粒（RTFAOCDD-GN）对大鼠体内大黄蒽醌类药物的药代动力学的影响，并解释了这些颗粒在蒽醌类药物产生泻药功效时可降低肾毒性的原因。结果表明，与大黄组相比，RTFA-OCDD-GN组大鼠血浆浓度时间曲线、最大血药浓度、生物半衰期、表观分布体积芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚显著降低，血药浓度高峰时间延长。同时，芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素的尿和粪中蒽醌原形排泄率均增加。这些结果提示口服结肠靶向给药技术使蒽醌苷元在口服后向结肠靶向释放。这使得蒽醌不仅能起到相应的通便作用，而且能避免肠道吸收，促进排泄。从而大大降低大黄的肾毒性。这一结果为大黄毒性减毒研究提供了新的方向。

4 小结

综上所述，本文初步探讨肠道微生态与大黄毒副作用具有密切的关联，为探索大黄毒性机理研究及减毒干预策略机制提供新思路；有利于建立大黄以及其蒽醌类成分的中成药的安全性评价体系，为大黄的“毒理”研究提供新的理论依据，同时保证大黄在临床中运用既能安全有效，又能规避潜在的毒副作用；有利于大黄新剂型的研发。尽管如此，目前肠道微生态与大黄毒性机理相关性研究还是存在许多不足之处。主要有以下几点：首先，缺乏有效临床动物模型去验证；其次，对于大黄毒性的研究临床更多关注其自身成分毒性探讨，缺乏临床大数据支持肠道微生态的理论观点；再次，对于肠道微生态影响大黄毒性机理方面的研究缺乏分子机制水平实验依据；最后，对于大黄毒性机理研究缺乏统一的评价标准体系。因此，在今后的科研工作中，我们应该学会借助培养组学、代谢组学、基因组学等多组学的相互配合完成大黄在人体肠道代谢机制的复杂拼图［48］。