背景:肠道微生物群是人体中最大的微生物群落,一个正常人微生物群Talazoparib体内实验剂量估计含有3.8×1013个细菌,数量超过人类体细胞,在遗传水平上,肠道微生物群包含的基因大约是人类基因组的30倍。作为一个可与人类代谢酶库相媲美的丰富转化库,肠道酶拥有巨大的代谢潜力。摄入的外来生物可以通过抑制或促进细菌的生长来影响肠道微生物群的组成。更为重要的是,肠道菌产生的多种酶系会代谢内源物及外源物,从而改变其在宿主体内的生物活性。由肠道菌酶代谢产生的多种代谢物也会影响肠道微生物群与宿主之间的相互作用。食品、药品及环境污染物中均含有硝基芳香族化合物,肠道菌硝基还原酶在硝基芳香族化合物的代谢中扮演了重要角色。肠道菌硝基还原酶代谢硝基芳香族化合物,将其原有的硝基转化成相应的羟胺或氨基,生成反应性的氮羟基中间体以及芳香胺,这些产物可以与DNA相互作用,产生毒性和诱变作用。抑制肠道细菌硝基还原酶是防止肠道DNA损伤的一种有效途径。目的:本研究旨在研究桑白皮天然产物对肠道菌硝基还原酶的抑制活性及抑制机制,并进一步在分子及细胞层面探究了天然产物对CB1954的毒性代谢产物的抑制作用,以期从天然产物对肠道菌代谢酶调控作用的角度阐明Alpelisib作用中草药的肠道作用靶点,并为中草药缓解肠道损伤提供理论支撑。方法:体外重组表达两种肠道菌硝基还原酶(Ec Nfs A和Ec Nfs B),通过筛选桑白皮天然产物中的有效抑制成分,对半数抑制浓度、抑制动力学参数、协同及拮抗效应进行测定,通过分子模拟对接进一步研究抑制剂作用模式。此外,通过模仿硝基还原酶代谢化疗药物CB1954引发肠道毒性的致病过程,借助SOS显色反应评价DNA损伤,以此测定桑白皮天然产物对肠道损伤的缓解作用。结果:结果表明,桑白皮中的异戊二烯类黄酮化合物以不同的方式有效地抑制肠道硝基还原酶的活性。其中,桑黄酮G、桑黄酮A、桑根酮醇A和桑黄酮C对两种肠道菌硝基还原酶具有双重抑制作用;桑辛素、桑色素、桑根酮C为Ec Nfs A的选择性抑制剂;桑黄酮H和桑黄酮E仅对Ec Nfs B有抑制作用。上述黄酮类化合物的抑制作用均高于阳性抑制剂(双香豆素)。抑制动力学分析表明,除桑色素和桑黄酮C外,其他的黄酮类化合物均通过竞争方式抑制肠道菌硝基还原酶介导的呋喃西林还原。分子模拟对接表明,这些天然存在的硝基还原酶抑制剂主要通过氢键和疏水相互作用与靶酶紧密结合,进而阻碍底物与酶的相互结合。HPLC分析表明,桑白皮中黄酮类成分亦可抑制硝基还原酶催化还原CB1954为毒性代谢产物,且通过SOS反应验证了上述抑制剂可以通过降低硝基还原酶活性减少CB1954产生的药物毒性。结论:本研究首次仔细研究了桑白皮中主要成分对肠道菌硝基还原酶(Ec Nfs A和immune synapseEc Nfs B)的抑制作用和抑制机制。桑白皮可以通过抑制肠道细菌硝基还原酶的活性来减少肠道中硝基化合物的活化,在硝基还原酶代谢CB1954的研究中证明了桑白皮黄酮类成分能够有效抑制毒性代谢产物的产生,并减少由这些代谢产物引发的细菌SOS反应。总之,桑白皮中的黄酮类化合物可以作为肠道菌硝基还原酶的天然抑制剂,并可以减少由药物代谢引发的肠道DNA损伤,这为减少由肠道菌酶代谢引起的肠道毒性提供了新的思路及有效药物。