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Rhubarb extract relieves constipation by stimulating mucus production in the colon and altering the intestinal flora - 16/04/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.111479 
Chen-Chen Gao a, 1, Guang-Wen Li a, 1, Tian-Tian Wang a, Lei Gao b, Fei-Fei Wang d, Hong-Wei Shang c, Ze-Jun Yang d, Yue-Xin Guo e, Bo-Ya Wang f, Jing-Dong Xu a,
a Department of Physiology and Pathophysiology, Basic Medical College, Capital Medical University, Beijing 100069, China 
b Department of Bioinformatics, College of Bioengineering, Capital Medical University, Beijing 100069, China 
c Experimental Center for Morphological Research Platform, Capital Medical University, Beijing 100069, China 
d Department of Clinical Medicine, Basic Medical College, Capital Medical University, Beijing 100069, China 
e Department of Oral Medicine, Basic Medical College, Capital Medical University, Beijing 100069, China 
f Undergraduate Student of 2018 Eight Program of Clinical Medicine, Peking University Health Science Center, Beijing 100081, China 

Correspondence to: Department of Physiology and Pathophysiology, School of Basic Medical Science, Capital Medical University, Beijing 10069, China.Department of Physiology and Pathophysiology, School of Basic Medical Science, Capital Medical UniversityBeijing10069China

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Abstract

Background

Constipation, mainly characterized by the difficulty in defecation, is a clinical symptom caused by a variety of factors. It can be manifested as normal or slow colonic transport abnormalities, which can occur alone or concurrently with defecation disorders. As there is not uniform definition and assessment standard, no clear plan could be used for the treatment of constipation. Although rhubarb, a traditional Chinese medicine, plays a therapeutic role in diseases involving constipation symptoms, the detailed mechanism of it in treating constipation remains unclear.

Methods

A model of constipation-induced by diphenoxylate was prepared. Immunofluorescent staining was used to detect the expression of mucin 2 (MUC2), calnexin and chymase in colon. Western blotting was used to detect changes of tryptase and calnexin in the colon. And real-time polymerase chain reaction (PCR) was utilized to detect the changes of immunoglobulin-binding protein (Bip), X-box binding protein 1 (Xbp1) and C/EBP homologous protein (CHOP) of colonic goblet cells in mRNA levels. ELISA and biochemical kits were utilized to detect the changes of MUC2, Trefoil factor 3 (TFF3), acetylcholine, histamine and C-C motif chemokine ligand 5 (CCL5) in the colon. And the changes of colonic mucosa and intestinal flora of constipation model mice caused by rhubarb extract (RE) were analyzed to identify the mechanism of RE on the treatment of constipation.

Results

RE promotes the secretion of colonic mucus by recruiting mast cells and enhancing the content of histamine and Ach in the mice colon. In the process, RE causes up-regulation of Bip and CHOP mRNA expression and down-regulation of Xbp1 and Xbp1s mRNA expression that induces ER stress of colonic epithelium associated with changes in the intestinal flora diversity and short-chain fatty acids content.

Conclusion

RE could relieve constipation by promoting the secretion of colonic mucus via mast cells activation and improving the intestinal microenvironment.

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Graphical Abstract

Rhubarb extract promotes the secretion of colonic mucus by recruiting mast cells to accumulate in the colon and stimulate the submucosae nervous system to release Ach. In the process, rhubarb extract induces endoplasmic reticulum stress of colonic mucosal goblet cells and causes changes in the intestinal flora and short-chain fatty acids, which improve constipation.



ga1

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Highlights

Rhubarb extract increases mast cells aggregation and goblet cells secretion in colon.
Rhubarb extract induces endoplasmic reticulum stress in colon goblet cells.
Rhubarb extract affects the composition of intestinal microorganisms in mice.
Rhubarb extract improves the intestinal barrier effect through the colonic flora.

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Keywords : Rhubarb extract, Colonic mucus, Constipation, Intestinal flora, Short-chain fatty acids


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Vol 138

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