姜黄素是从姜黄根中提取的，在古印度医学中因其在包括胃肠道在内的各种病理状况中的抗炎作用而得到认可。尽管缺乏来自临床试验的令人信服的疗效证据，姜黄素补充剂仍然很受欢迎，并且新的配方不断被开发出来。这种疗效的缺乏主要归因于姜黄素固有的特性、肠道吸收低和快速的II相代谢所导致的低全身生物利用度。先前的研究表明，摄入不同剂量的姜黄素后，大量姜黄素以非结合（活性）形式留在肠道中（未发表数据）。这种相对高浓度的活性姜黄素可能对胃肠道产生局部有益作用。迄今为止，已在患有克罗恩病或溃疡性结肠炎患者的临床研究中调查了姜黄素的作用，然而没有一项研究将姜黄素作为唯一治疗方法，仅作为现有已获批药物（如美沙拉嗪和柳氮磺吡啶）的附加治疗。
对肠道菌群的兴趣持续增长，临床研究已将肠道菌群的改变与溃疡性结肠炎和克罗恩病联系起来。与内镜下无肠道炎症的儿科患者相比，在诊断时，儿科溃疡性结肠炎患者中梭菌目的成员丰度降低。梭菌目与维持肠道屏障功能和诱导免疫耐受有关，因此当其减少时可能对肠道炎症产生负面影响。此外，已鉴定出14个属与儿科克罗恩病相关。在这14个属中，丰度增加最大的是聚集杆菌属，它与黏膜模式识别受体的减少有关，而丰度减少最大的是罗斯氏菌属，它通过产生丁酸盐来改善上皮屏障。虽然姜黄素已被广泛研究其全身作用，但其对肠道菌群的影响尚未得到充分研究。一些研究表明姜黄素可能影响肠道菌群组成，例如在一项为期8周的试验中，姜黄和姜黄素补充剂分别使细菌多样性增加了7%和69%，而安慰剂组则下降了15%。然而，样本量小限制了这些发现。在另一项研究中，用姜黄素治疗的糖尿病肾病患者表现出有益细菌（如拟杆菌门、双歧杆菌和乳杆菌）丰度增加，暗示了潜在抗炎作用，但这些变化不具有统计学显著性。
虽然关于肠道菌群对各种疾病影响的知识不断增多，但姜黄素对肠道菌群的影响需要更多研究。在这项研究中，我们旨在使用16 S rRNA测序评估长期补充姜黄素对处于缓解期的溃疡性结肠炎或克罗恩病患者以及健康个体肠道菌群多样性和组成的影响。此外，我们研究了姜黄素诱导的肠道菌群变化是否会影响与溃疡性结肠炎和克罗恩病相关的临床和生化指标。
结果部分显示，共有29名男性参与者在提供知情同意后入组研究；10名参与者进入克罗恩病组，10名参与者进入溃疡性结肠炎组，9名健康志愿者。由于粪便钙卫蛋白升高，一名溃疡性结肠炎组参与者和一名克罗恩病组参与者在首次访视后被排除。此外，克罗恩病组中有一名参与者在第4周访视后、第8周访视前因带状疱疹诊断而需要后续医疗被排除。所有直至退出时的可用数据均被用于分析。基于胶囊计数的依从性控制显示，姜黄素组参与者对补充方案的依从性>90%。参与者的平均年龄、体重、身高和BMI的详细信息已提供。参与者于2021年11月至2022年11月间入组。其中，28名参与者为荷兰国籍，一名参与者为英国国籍。所有参与者均居住在荷兰的阿姆斯特丹和乌得勒支地区。根据食物日记，大多数参与者之间的饮食摄入总体相似，并且研究组之间也相似。大多数参与者食用包含碳水化合物、纤维和脂肪的多样化饮食，并定期摄入水果和蔬菜。总体上，克罗恩病和溃疡性结肠炎参与者的饮食更多样化，而健康参与者组中的一些参与者偶尔食用更多快餐。液体摄入量在不同研究组之间相似，主要包括水、茶、咖啡和/或果汁。各组之间的身体活动也一致，主要是每天步行或骑自行车30至60分钟。
在临床参数方面，克罗恩病患者的临床化学参数在整个研究期间保持在各自的参考范围内。基线时的中位Harvey-Bradshaw Index评分为0，所有克罗恩病患者的评分均低于参考限度5。在为期8周的姜黄素摄入期间，HBI评分没有发生显著变化，并保持在5以下，表明处于缓解期。溃疡性结肠炎患者的粪便钙卫蛋白和血液临床化学参数在8周姜黄素摄入期间保持在各自的参考范围内，并且没有观察到显著变化。基线时的Simple Clinical Colitis Activity Index评分在参考范围内，并且姜黄素摄入在8周期间没有显著改变SSCAI。健康参与者的临床及生化参数在整个8周姜黄素摄入期间未观察到显著变化，所有参数均保持在参考范围内。
在微生物组分析方面，共99个样本产生了2,715个不同的ASV。一个克罗恩病基线样本和一个第8周溃疡性结肠炎样本因数据不足被排除。计算并可视化了α和β多样性指标，以观察姜黄素对不同参与者组肠道菌群的影响。α多样性分析显示，各组间、各时间点或其交互作用在观察到的物种总数上没有显著差异。与健康参与者相比，处于缓解期的溃疡性结肠炎和克罗恩病参与者的香农指数有降低趋势，但不具有统计学显著性。最后，溃疡性结肠炎和克罗恩病参与者似乎共享相似的遗传多样性微生物群。然而，整体上各组的多样性均呈下降趋势。因此，虽然未观察到α多样性的显著差异，但健康参与者往往表现出略高的多样性指标。基于Bray-Curtis相异性和PERMANOVA分析，在时间上和组间观察到微生物群落组成的显著差异。在时间上也观察到特定的组交互作用。最显著的全局组独立变化出现在第4周，但微生物组在第8周恢复到基线水平。重要的是，研究设计仅解释了微生物组成变化的9%。大多数微生物组方差属于个体间差异。多级PCA图证实了姜黄素影响了所有组的微生物群组成，在第4周沿PC1向右明显偏移。然而，这种暂时性效应在8周姜黄素摄入后减弱，并趋于回返。在健康参与者组中观察到最显著的微生物组组成变化，而在溃疡性结肠炎和克罗恩病参与者中变化不那么显著。更具体地说，与基线相比，第4周时仅有三个ASVs显著增加。这些类群与Faecalibacterium和Roseburia faecis属相关。然而，这些ASVs的丰度似乎在8周姜黄素治疗后恢复到基线值。此外，我们观察到ASVX_197在溃疡性结肠炎患者中特异性富集，并且持续存在。
在血浆、尿液和粪便姜黄素浓度方面，非结合的（活性）姜黄素的血浆浓度低于最低定量限，而活性姜黄素在尿液中的浓度接近最低定量限。粪便中活性、非结合的姜黄素水平在第4周时比血浆水平高6,000倍，并且这一比率维持到第8周。在经β-葡萄糖醛酸酶处理样品以评估总姜黄素后，在任何时间点各组之间均未观察到血浆姜黄素或姜黄素代谢物水平的显著差异。混合效应分析也未显示各研究组在不同时间点尿液中所有化合物的浓度存在显著差异。血浆和尿液中姜黄素水平保持稳定，尽管浓度较低，但似乎在4周后已达到稳态水平。
讨论部分指出，每日两次服用3克姜黄素维持8周，对处于缓解期的克罗恩病和溃疡性结肠炎患者以及健康个体的肠道微生物组组成和多样性产生适度且短暂的影响。更详细地说，姜黄素摄入4周后对微生物群落组成产生了显著影响，但这种效应并未持续，整体β多样性在8周后恢复到基线值。这种β多样性的暂时性变化和恢复对于所有组都是相似的，这表明处于缓解期的患者和健康个体之间的肠道菌群反应是相似的。尽管在8周后未观察到显著差异，但与基线相比，治疗4周后所有组中的三个ASVs显著增加。这些类群与Faecalibacterium和Roseburia faecis属相关。Faecalibacterium是一种产生丁酸盐的重要属，可能具有潜在的健康益处。然而，临床试验结果不一，并未证实短链脂肪酸对溃疡性结肠炎有显著的临床效果。由于在检测到的2,715种不同ASVs中，只有3种ASV（或0.1%）受到姜黄素可能效应的影响，这些结果应谨慎解读。参与者组中使用各种药物可能可以解释克罗恩病或溃疡性结肠炎参与者观察到的物种多样性较低。尽管每天施用6克高剂量姜黄素，我们仍然观察到相对较低的总血浆和尿液姜黄素浓度。非结合的活性姜黄素在血浆中的水平仍低于最低定量限，预计不会产生全身效应。相比之下，我们在粪便样本中的测量结果，作为肠道浓度的替代指标，显示出非常高的非结合姜黄素腔内暴露。这表明，如果姜黄素与有益的健康效应相关，这些效应很可能源于其高肠内暴露。此外，与其他研究一致，我们的研究证实每日6克的剂量是安全的。虽然这项研究为姜黄素对肠道菌群的影响提供了有价值的见解，但必须承认其局限性。相对较小的样本量以及仅关注欧洲裔男性限制了其普适性。我们的研究组在年龄和BMI方面显示出显著差异，这可能影响了我们的结果。此外，组内使用不同药物是一个不容忽视的潜在混杂因素。尽管只有处于缓解期的克罗恩病或溃疡性结肠炎患者被纳入当前研究，但涉及活动性克罗恩病或溃疡性结肠炎患者的研究可能有助于确定姜黄素是否能影响临床生化参数和临床活动指数。此外，重要的是要注意收集的尿液和粪便样本应被视为姜黄素浓度的定性（而非定量）测量。最后，虽然观察到的几个ASVs的变化具有统计学显著性，但其生物学意义仍然有限。没有安慰剂或对照组的局限性使得微生物群变化的短暂性和8周后恢复到基线的现象表明，仅靠姜黄素不太可能诱导肠道菌群组成产生持久的变化。总之，尽管存在高浓度的非结合活性姜黄素腔内浓度，我们的研究表明，每天补充6克姜黄素连续8周并未显著影响克罗恩病、溃疡性结肠炎患者或健康志愿者的肠道微生物组α或β多样性。尽管在4周后观察到微生物组成的初始变化，但这些变化并未持续。肠道菌群在8周后适应并恢复到基线值。因此，姜黄素作为有益补充剂用于调节菌群的潜力仍不确定。
方法与材料部分详细描述了研究设计、参与者、纳入排除标准、粪便取样、肠道微生物组分析（包括DNA提取、16S rRNA测序和数据分析）、HPLC-MS/MS分析以及样本量计算和统计分析的方法。
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