脓毒症相关性脑病（SAE）是脓毒症常见的神经系统并发症，在重症监护室的患者中广泛存在，与较高的发病率和死亡率相关，从而对人类健康构成重大威胁。由于SAE发病机制的复杂性，迄今为止仍然缺乏有效的治疗方案，包括药剂和治疗方式。 黄藤素(巴马汀) 在调节炎症、改善脓毒症方面表现出独特的功效。然而，黄藤素治疗SAE的确切功能及其潜在机制尚未阐明。本研究首先通过行为实验、存活率分析、组织学分析、免疫荧光染色、ELISA分析来评估黄藤素对SAE小鼠的功效，接着采用定量玻璃小鼠炎症芯片观察黄藤素对SAE小鼠炎症风暴的影响，进一步采用实时定量和蛋白质印迹分析来检查Notch1/核因子-κB(NF-κB)通路中相关靶标的表达。最后，我们进行基于脑组织代谢组学的分析，以检测差异表达的代谢物和代谢途径，同时对粪便样本进行微生物16S rRNA分析和非靶向代谢组学分析，以鉴定与SAE相关的特定菌群和代谢物，从而进一步研究黄藤素对SAE小鼠的作用机制。结果表明，黄藤素显著改善LPS诱导的SAE小鼠的神经功能，减少脑组织细胞凋亡，并降低炎症细胞因子水平。同时，我们的研究结果还证明了黄藤素在调节Notch1/NF-κB通路的关键成分、增强紧密连接蛋白的表达、改善肠道通透性、促进有益菌（如毛螺旋菌属NK4A136）的生长、抑制有害菌（如埃希杆菌-志贺菌属）的增殖以及缓解代谢紊乱等方面的潜力。本研究结果证实了黄藤素治疗SAE的疗效，为进一步探索SAE治疗以及黄藤素的进展和研究奠定了坚实的基础。

　　黄藤素(巴马汀)是一种异喹啉生物碱（图1），可在包括黄连在内的多种植物中找到。该化合物具有抗炎、免疫增强、抗肿瘤和降血糖活性等药理特性。先前的一项研究表明，黄藤素(巴马汀)可以抑制炎症因子的释放，以治疗脓毒症。此外，黄藤素(巴马汀)具有良好的神经保护作用，可抑制乙酰胆碱酯酶、丁酰胆碱酯酶和神经氨酸酶-1的活性，用于治疗阿尔茨海默病。黄藤素(巴马汀)治疗SAE的作用和机制尚未研究。因此，在本研究中，我们整合了16S rRNA和代谢组学分析，以阐明黄藤素(巴马汀)在LPS诱导的SAE小鼠中的作用及其机制。同时，我们还确定了黄藤素(巴马汀)治疗SAE是否主要涉及Notch1/NF-κB信号通路，并系统地探讨了其抗炎机制。

　　为了评估SAE模型是否成功建立，我们对小鼠的神经反射行为进行了评估。与对照组相比，LPS和黄藤素组（1.25、2.5和5.0mg/kg）的小鼠神经系统评分和神经反射（包括耳廓反射、翻正反射、角膜反射、缩回反射和尾反射）显著下降（p0.01）。此外，如图2A-F所示，其余组之间没有统计学上的显著差异。

　　在旷场试验中，与对照组相比，LPS组穿过中央网格的小鼠数量和活动时间均显著减少（p0.01）。然而，给予2.5mg/kg黄藤素能够逆转这种效应，而5.0mg/kg黄藤素仅增加了穿过中央网格的小鼠数量。如图2G和H所示，我们在1.25mg/kg黄藤素中没有观察到显著效果。

　　存活分析被用于评估黄藤素对SAE小鼠的效果。结果显示，对照组小鼠在5天内的存活率为100%，表明它们是正常的。相比之下，LPS组小鼠从第1天到第4天开始死亡，最终存活率为10.27%。与LPS组相比，黄藤素组（1.25、2.5和5.0mg/kg）的生存曲线相对平坦，最终存活率分别为26.46、56.18和33.22%，表明2.5mg/kg黄藤素对SAE小鼠具有显著的治疗效果。同时，我们对1.25、2.5和5.0mg/kg剂量的黄藤素组进行了统计分析。结果表明，与给予1.25或5.0mg/kg黄藤素剂量的组相比，给予2.5mg/kg黄藤素剂量的组在存活率百分比方面表现出显著差异。2.5mg/kg黄藤素的治疗效果显著优于1.25和5.0mg/kg黄藤素（如图2I所示）。

　　我们通过病理观察评估黄藤素对SAE小鼠组织的影响。根据图3所示的结果，很明显，与对照组相比，LPS组的脑、小肠、肺和心脏的病理形态表现出显著的改变，但肝脏、肾脏和脾脏除外。例如，在SAE小鼠的脑组织中，我们观察到明显水平的神经元变性和核固缩，同时伴有明显的炎症细胞浸润（红色箭头：炎症浸润；绿色箭头：核固缩）。LPS组肠黏膜微绒毛结构明显受损，表现为微绒毛缺失，绒毛萎缩、变形、坏死（箭头：潘氏细胞；红色箭头：绒毛丧失；绿色箭头：绒毛变性和坏死）。LPS组小鼠肺组织显示肺泡间隔增厚、间质水肿明显、炎症细胞浸润，如红色箭头所示。在心脏组织中，LPS的刺激会导致心肌毛细血管出现明显的轻度充血表现，并伴随着心肌细胞间隙内炎症细胞的显著浸润。绿色箭头表示小鼠心脏存在心肌水肿、心肌间质增厚和水肿液积聚。此外，红色箭头表示心肌细胞变性和坏死，以及炎症细胞的局部浸润。值得注意的是，在给予2.5或5.0mg/kg剂量的黄藤素干预后，这些症状得到显著改善。

　　图3.黄藤素治疗后SAE的脑、肺、小肠、肝、心、脾、肾HE染色(×400)。比例尺=50μm。

　　为了评价黄藤素的抗炎作用，我们研究了黄藤素对SAE小鼠的抑制作用。ELISA分析结果显示，与对照组相比，LPS组血清IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10的水平显著升高（p0.01）。然而，给予2.5和5.0mg/kg黄藤素可显著降低血清中IL-1β、IL-6和TNF-α的水平（p0.01）。此外，在给予1.25、2.5和5.0mg/kg黄藤素时，血清IL-10的水平显著增加（p0.01）（补充图1）。

　　我们采用TUNEL染色评价黄藤素对SAE小鼠脑组织细胞凋亡的影响。与对照组相比，LPS组小鼠的凋亡细胞百分比显著增加（p0.01），而黄藤素可以逆转这种效应（p0.01）。此外，统计结果表明，2.5mg/kg剂量的黄藤素的效果明显优于1.25或5.0mg/kg剂量的黄藤素（如图4和补充图2所示）。

　　根据上述评估，与1.25和5.0mg/kg黄藤素治疗的SAE小鼠相比，2.5mg/kg黄藤素治疗的SAE小鼠的脑存活率和细胞凋亡显示出明显更优的结果。先前的研究表明黄藤素的浓度与特定的毒性和不利影响之间存在潜在的相关性。因此，我们推测给予5.0mg/kg浓度的黄藤素可能会对脓毒症小鼠有害和产生毒性，导致其功效降低和小鼠的死亡率增加。2.5mg/kg的黄藤素剂量已被确定对于治疗SAE是有效的。因此，我们利用该特定剂量来研究后续机制。

　　血脑屏障的低渗透性部分是由各种跨膜蛋白组成的紧密连接复合物，包括claudin-1、occludin和连接黏蛋白分子亚家族。在这项研究中，我们研究了用黄藤素治疗的SAE小鼠大脑中claudin-1和occludin的表达，同时，通过检测SAE小鼠小肠中claudin-1和occludin的表达水平来评估肠道通透性。免疫组织化学染色（图5A和B以及补充图3）、PCR（图5C和D）和蛋白免疫印迹（图5E-G）的结果表明，黄藤素可以显著逆转SAE小鼠小肠和大脑中的紧密连接相关蛋白表达的减少，包括claudin-1和occludin。

　　如图6A和B所示，LPS组中KC、IL-6、MCP-5、MIG、RANTES、Eotaxin、G-CSF、LIX、TARC、MCP-1、IL-10、IL-13、IL-1β、TNF-α、IFN-γ的水平显著升高，而2.5mg/kg黄藤素能显著降低SAE小鼠中KC、IL-6、MCP-5、MIG、RANTES、Eotaxin、G-CSF、LIX、TARC、MCP-1、IL-13、IL-1β、TNF-α和IFN-γ的水平，但IL-10的水平显著升高。此外,与LPS组相比,黄藤素组（2.5mg/kg）中IL-21、IL-15、MIP-1g、IL-2水平下调,而IL-12p70、IL-17、IL-3、GM-CSF、MIP-1α水平上调。TNFRI、Eotaxin-2、IL-7和IL-5水平在对照组、LPS组和黄藤素组中无统计学意义。然后，热图显示了每组中28种细胞因子的数据矩阵，其中颜色概述了数字差异（补充图4）。根据PCA分析，三组有明显的分离趋势（图6C）。这些结果表明，黄藤素可能会抑制SAE小鼠特征性炎症风暴相关细胞因子，使细胞因子水平维持在对机体有利的相对平衡状态，而不是抑制所有炎症细胞因子。此外，我们利用ROC曲线评估黄藤素对SAE潜在细胞因子的诊断和治疗能力，当ROC的AUC0.7时被认为具有良好的准确性（PMID：34970141）。根据经典的单变量ROC曲线种细胞因子（对照组与LPS组）的AUC大于0.7（补充图5A-T）。

　　根据分子对接，黄藤素-Notch1和黄藤素-NF-κB复合物的结合能分别为-6.5kcal/mol和-7.7kcal/mol。图7D显示，黄藤素通过与谷氨酸（GL。