医研三人行2025年8月29日
各位热爱科研的小伙伴们，今天为大家推介发表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》杂志的研究性文章。该文章由中国工程院院士、中国医学科学院药物研究院院长 蒋建东和中国医学科学院药物研究所药代室主任王琰团队完成，主要从事抗病毒、抗代谢性疾病和抗肿瘤的新药研究；药物代谢、药动学与药物分析研究。文章题为“Bacteroides fragilis-derived succinic acid promotes the degradation of uric acid by inhibiting hepatic AMPD2: Insight into how plant-based berberine ameliorates hyperuricemia”。本文报道了首次揭示小檗碱通过重塑肠道菌群升高脆弱拟杆菌来源的琥珀酸，进而抑制肝脏 AMPD2 活性，从而阻断尿酸合成并降低血尿酸，为高尿酸血症提供了全新“肠-肝轴”治疗机制与候选药物，并且围绕：小檗碱；高尿酸血症；肠道菌群；AMPD2；琥珀酸；尿酸合成；肠-肝轴；脆弱拟杆菌等关键词展开研究。https://wxa.wxs.qq.com/tmpl/pl/base_tmpl.html
背景：近几十年来，受生活方式改变影响，高尿酸血症及痛风的患病率显著上升。目前临床推荐的高尿酸血症治疗药物存在不良反应（如黄嘌呤氧化酶抑制剂可能增加心血管风险、促尿酸排泄药易诱发肾结石、重组尿酸酶存在免疫原性），限制了其临床应用，因此亟需开发安全有效的治疗药物。同时，肠道菌群在高尿酸血症中起重要作用，但其具体参与尿酸代谢的菌群种类及机制尚不明确。小檗碱（BBR）作为传统中药活性成分，因生物利用度低而在肠道蓄积，可通过调控肠道菌群改善多种代谢性疾病，但其在高尿酸血症中的作用及机制尚未明确。
腺苷一磷酸脱氨酶 2（AMPD2）：是肝脏中尿酸合成通路的一个关键限速酶。它负责将AMP转化为IMP，是尿酸合成的源头之一。
琥珀酸（Succinic acid）：脆弱拟杆菌（有益菌）的代谢产物，可通过提高磷酸盐水平抑制 AMPD2，是连接肠道菌群与肝脏尿酸合成的关键代谢物。
肠 – 肝轴（Gut–liver axis）：肠道与肝脏通过代谢产物、信号分子实现的双向调控通路，本研究中小檗碱通过该轴实现 “菌群 – 代谢物 – 酶” 的跨器官尿酸调控。
目的：揭示小檗碱改善高尿酸血症的作用及机制，明确肠道菌群及其代谢产物在其中的角色，为高尿酸血症的治疗提供新的候选药物及作用靶点。
方法：1. 动物实验：建立慢性（高嘌呤饮食+腹腔注射草酸氧钾）和急性（黄嘌呤+腹腔注射草酸氧钾）高尿酸血症ICR小鼠模型、果糖诱导高尿酸血症ICR小鼠模型、谷氨酸钠诱导高尿酸血症C57BL/6小鼠模型，以及高尿酸血症相关性肾病SD大鼠模型（10%酵母粉+0.15%腺嘌呤饲料），分别给予小檗碱（100 mg/kg、200 mg/kg）、脆弱拟杆菌（1×10¹⁰ CFU/天）、琥珀酸钠（200 mg/kg）干预，通过LC-MS/MS检测血浆尿酸及嘌呤代谢通路关键产物（AMP、IMP、肌苷、次黄嘌呤、黄嘌呤）水平，检测肝脏AMPD2活性及磷酸盐水平，结合HE染色观察肾脏病理变化。
2. 细胞实验：在HEK 293T细胞中加入小檗碱（80 μmol/L）或不同浓度琥珀酸（0.156~10 mmol/L），通过CCK8检测细胞活力，LC-MS/MS检测嘌呤代谢产物及ATP、磷酸盐水平，验证琥珀酸对AMPD2及尿酸合成通路的调控作用。
3. 临床研究：纳入22名受试者（8例高尿酸血症患者、14例非高尿酸血症志愿者，均合并高脂血症），口服小檗碱（0.5 g，每日2次）干预6个月，定期检测血尿酸、血肌酐、血尿素氮（BUN）水平，通过16S rRNA基因测序分析粪便肠道菌群组成（拟杆菌、严格梭菌1型等），并进行菌群丰度与尿酸水平的相关性分析。
4. 微生物实验：培养脆弱拟杆菌（ATCC 25285），通过粪菌移植实验验证其对高尿酸血症模型小鼠尿酸水平的影响，气相色谱（GC）检测粪便中短链脂肪酸（琥珀酸、丙酸）含量。
结果：1. 小檗碱的降尿酸作用：在慢性/急性高尿酸血症小鼠模型中，小檗碱呈时间和剂量依赖性降低血尿酸水平（高剂量组2周内尿酸降低54%），效果与阳性药苯溴马隆相当；临床研究中，22名受试者干预6个月后血尿酸平均降低11.34%，其中高尿酸血症患者降低11.00%，非高尿酸血症志愿者降低12.70%。
2. 小檗碱对肠道菌群的调控：动物模型和临床样本均显示，小檗碱可提高拟杆菌丰度（患者组干预后拟杆菌丰度增加268%）、降低严格梭菌1型丰度；相关性分析表明，拟杆菌丰度与血尿酸呈显著负相关（R²=0.3046，P=0.077），严格梭菌1型丰度与血尿酸呈显著正相关（R²=0.2719，P=0.0128）。
3. 脆弱拟杆菌及琥珀酸的作用：脆弱拟杆菌移植可显著降低高尿酸血症模型小鼠血尿酸水平，同时增加粪便琥珀酸含量；琥珀酸钠干预可降低模型动物血尿酸，抑制肝脏AMPD2活性（减少AMP向IMP转化），降低下游次黄嘌呤、黄嘌呤生成，且在细胞实验中可恢复果糖诱导的磷酸盐消耗，逆转ATP异常升高。
4. 小檗碱的肾脏保护作用：高尿酸血症肾病大鼠模型中，小檗碱可降低血肌酐、BUN及氧化三甲胺（TMAO）水平，减轻肾脏空泡变性及尿酸盐结晶沉积，效果优于阳性药非布司他。
结论：小檗碱可通过“肠-肝轴”改善高尿酸血症：一方面重塑肠道菌群（升高拟杆菌、降低严格梭菌1型），促进拟杆菌产生琥珀酸；另一方面，琥珀酸通过提高肝细胞磷酸盐水平（AMPD2内源性抑制剂），抑制肝脏AMPD2活性，减少嘌呤代谢通路中尿酸的生成。此外，小檗碱还具有良好的肾脏保护作用，是治疗高尿酸血症的潜在有效药物。
图形摘要
图1 小檗碱（BBR）显著改善ICR小鼠慢性/急性高尿酸血症
(A) 高嘌呤饮食诱导慢性高尿酸血症模型的实验分组及方案。(B) 治疗1周（左）和2周（右）后的血浆尿酸水平（n=10）。(C) 黄嘌呤诱导急性高尿酸血症模型的实验分组及方案。(D) 黄嘌呤诱导模型中动物的血浆尿酸水平（对照组：n=7；模型组：n=9；小檗碱100 mg/kg组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=8；苯溴马隆组：n=8）。(E) 黄嘌呤诱导模型中动物的肾重/体重比值（对照组：n=10；模型组：n=11；小檗碱100 mg/kg组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=10；苯溴马隆组：n=10）。(F) 黄嘌呤诱导模型中动物的血浆肌酐水平（n=6）。(G、H) 小檗碱单次口服给药组的实验分组及方案（G）和血浆尿酸水平（n=5）（H）。(I) 小檗碱多次口服给药后血浆次黄嘌呤水平（n=6）。(J) 小檗碱多次口服给药后血浆尿酸水平（n=6）。
图2 小檗碱（BBR）改变慢性高尿酸血症动物模型的肠道菌群组成
(A) 对照组与模型组（左）、模型组与小檗碱组（右）的主成分分析（PCA）差异。(B) 门水平肠道菌群的组成差异。(C) 疣微菌门（Verrucomicrobia）相对丰度的变化。(D) 放线菌门（Actinobacteria）相对丰度的变化。(E) 属水平肠道菌群的热图分析。(F) 科里obacteriaceae_UCG-002属相对丰度的变化。(G) 拟杆菌属（Bacteroides）相对丰度的变化。
图3 小檗碱（BBR）改变高尿酸血症患者的肠道菌群组成
(A) 22名受试者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的尿酸水平。(B) 8名高尿酸血症患者的尿酸水平。(C) 14名非高尿酸血症志愿者的尿酸水平。(D) 22名受试者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的肌酐水平。(E) 22名受试者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的血尿素氮（BUN）水平。(F) 入组时高尿酸血症患者与非高尿酸血症志愿者的拟杆菌属（Bacteroides）丰度。(G) 入组时高尿酸血症患者与非高尿酸血症志愿者的严格梭菌1型（Clostridium_sensu_stricto_1）丰度。(H) 非高尿酸血症志愿者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的拟杆菌属丰度（n=7）。(I) 高尿酸血症患者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的拟杆菌属丰度（n=13）。(J) 受试者拟杆菌属丰度与尿酸水平的相关性分析。(K) 非高尿酸血症志愿者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的严格梭菌1型丰度（n=12）。(L) 高尿酸血症患者接受小檗碱治疗2、4、6个月后的严格梭菌1型丰度（n=7）。(M) 受试者严格梭菌1型丰度与尿酸水平的相关性分析。
图4 脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）及其代谢产物琥珀酸显著降低高尿酸血症动物模型的血浆尿酸水平
(A) 脆弱拟杆菌在果糖诱导高尿酸血症模型中研究的实验分组及方案。(B) 脆弱拟杆菌处理的高尿酸血症模型动物的尿酸水平（对照组：n=9；模型组：n=9；脆弱拟杆菌组：n=8；脆弱拟杆菌+小檗碱组：n=8）。(C) 脆弱拟杆菌处理的高尿酸血症模型动物粪便中的琥珀酸含量（n=5）。(D) 脆弱拟杆菌处理的高尿酸血症模型动物粪便中的丙酸含量（n=5）。(E) 琥珀酸含量与尿酸水平的相关性分析。(F) 丙酸含量与尿酸水平的相关性分析。(G) 琥珀酸钠在果糖诱导高尿酸血症模型中研究的实验分组及方案。(H) 果糖诱导高尿酸血症模型中琥珀酸钠给药后的尿酸水平（对照组：n=8；模型组：n=8；小檗碱200 mg/kg组：n=7；琥珀酸钠组：n=8；阳性对照组：n=8）。(I) 果糖诱导高尿酸血症模型中琥珀酸钠给药后的肝脏磷酸盐水平（n=8）。(J) 基于肌苷生成速率评估的腺苷一磷酸脱氨酶2（AMPD2）活性（n=6）。(K-O) 血浆中腺苷一磷酸（AMP）（n=8）（K）、肌苷一磷酸（IMP）（对照组：n=8；模型组：n=8；小檗碱200 mg/kg组：n=7；琥珀酸钠组：n=8；阳性对照组：n=8）（L）、肌苷（对照组：n=8；模型组：n=8；小檗碱200 mg/kg组：n=7；琥珀酸钠组：n=8；阳性对照组：n=8）（M）、次黄嘌呤（n=8）（N）和黄嘌呤（对照组：n=8；模型组：n=8；小檗碱200 mg/kg组：n=7；琥珀酸钠组：n=8；阳性对照组：n=8）（O）的水平。
图5 小檗碱（BBR）通过肠道琥珀酸降低体内肝脏腺苷一磷酸脱氨酶2（AMPD2）活性并提高磷酸盐水平，从而抑制尿酸合成通路
(A) 谷氨酸钠诱导高尿酸血症模型的实验分组及方案。(B) 血浆尿酸水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(C) 尿酸合成通路示意图。(D) 血浆腺苷一磷酸（AMP）水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(E) 血浆肌苷一磷酸（IMP）水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(F) 血浆肌苷水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(G) 血浆次黄嘌呤水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(H) 血浆黄嘌呤水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(I) 肝脏匀浆中的腺苷一磷酸脱氨酶2（AMPD2）活性（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(J) 肝脏磷酸盐水平（对照组：n=8；模型组：n=9；小檗碱200 mg/kg组：n=9；琥珀酸钠组：n=12；阳性对照组：n=8）。(K) 293T细胞中的尿酸水平（n=6）。(L) 293T细胞中的细胞内磷酸盐水平（n=6）。(M) 293T细胞中的三磷酸腺苷（ATP）水平（n=6）。(N) 293T细胞中的腺苷一磷酸（AMP）水平（n=6）。(O) 293T细胞中的肌苷一磷酸（IMP）水平（n=6）。(P) 293T细胞中的肌苷水平（n=6）。(Q) 293T细胞中的次黄嘌呤水平（n=6）。(R) 293T细胞中的黄嘌呤水平（n=6）。(S) 添加0.625或2.5 mmol/L琥珀酸的293T细胞内磷酸盐水平（n=6）。(T) 添加0.625或2.5 mmol/L琥珀酸的293T细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平（n=6）。(U) 琥珀酸通过提高细胞内磷酸盐水平抑制AMPD2的机制示意图。
图6 小檗碱（BBR）在高尿酸血症相关性肾病模型中表现出肾脏保护作用
(A) 高尿酸血症相关性肾病模型的实验分组及方案。(B) 血浆尿酸水平（n=7）。(C) 肾脏苏木精-伊红（HE）染色结果（比例尺：50 μm）。(D) 血浆肌酐水平（n=7）。(E) 血浆血尿素氮（BUN）水平（n=7）。(F) 血浆黄嘌呤水平（对照组：n=10；模型组：n=9；非布司他10 mg/kg组：n=10；小檗碱100 mg/kg组：n=10；小檗碱200 mg/kg组：n=9）。(G) 血浆氧化三甲胺（TMAO）水平（n=7）。
图7 基于肠道菌群介导的肝脏腺苷一磷酸脱氨酶2（AMPD2）抑制作用，小檗碱（BBR）是一种有潜力的高尿酸血症治疗药物
小檗碱治疗前（高尿酸血症状态）：血清尿酸水平升高；肝脏内，腺苷一磷酸（AMP）在腺苷一磷酸脱氨酶2（AMPD2，活性增强）作用下转化为肌苷一磷酸（IMP），IMP进一步生成肌苷、次黄嘌呤、黄嘌呤，最终生成尿酸；肠道菌群失衡（拟杆菌减少、梭菌增加），导致琥珀酸生成减少。小檗碱治疗后（高尿酸血症改善状态）：血清尿酸水平降低；肝脏内，AMPD2活性受抑制，AMP向IMP的转化减少，下游尿酸生成减少；肠道菌群恢复平衡（拟杆菌增加、梭菌减少），促进琥珀酸生成。
综上所述，本研究通过动物实验、细胞实验及临床研究证实，小檗碱可作为高尿酸血症的有效治疗候选药物：其通过 “肠 – 肝轴” 重塑肠道菌群，升高拟杆菌属（以脆弱拟杆菌为核心）丰度并促进其产生琥珀酸，该代谢产物进一步提高肝细胞内磷酸盐水平，抑制肝脏中腺苷一磷酸脱氨酶 2（AMPD2）的活性，减少腺苷一磷酸（AMP）向肌苷一磷酸（IMP）的转化，从而阻断下游次黄嘌呤、黄嘌呤及尿酸的生成；
同时，小檗碱可降低严格梭菌 1 型丰度，减少其对尿酸稳态的干扰，并能改善高尿酸血症相关肾损伤（降低血肌酐、减少肾脏尿酸盐结晶沉积），且无传统黄嘌呤氧化酶抑制剂（如非布司他）的心血管风险等副作用，为高尿酸血症治疗提供了 “肠道菌群 – 代谢产物 – 肝脏靶点” 的全新调控通路与安全替代方案。文章的创新点及启示01发现 “小檗碱 – 脆弱拟杆菌 – 琥珀酸 – 肝脏 AMPD2” 新通路，突破传统靶向黄嘌呤氧化酶的治疗模式，为降尿酸提供全新靶点。02首次证实脆弱拟杆菌移植可显著降尿酸，明确其为小檗碱调控肠道菌群的关键效应菌，填补肠道菌降尿酸机制空白。03揭示琥珀酸通过提高肝细胞磷酸盐水平抑制 AMPD2，阐明肠 – 肝轴调控尿酸的具体分子机制，丰富代谢性疾病跨器官调控理论。