枸杞多糖组分在环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠中的差异性免疫调节作用：重塑肠道菌群与宿主代谢

本研究针对枸杞多糖（LBPs）结构复杂、活性成分不明的问题，通过分级乙醇沉淀获得不同组分，利用免疫抑制小鼠模型结合多组学技术，揭示LBP3（阿拉伯半乳聚糖）通过显著提升乙酸/丙酸浓度、促进双歧杆菌/乳杆菌等有益菌增殖，并上调肌苷、十五烷酸等代谢物水平，从而发挥最强免疫调节作用，为LBPs精准开发提供理论依据。

　　

免疫系统如同人体健康的守卫军，而肠道菌群则是这支军队的重要“后勤部队”。近年来，科学家们发现肠道微生物与免疫功能之间存在千丝万缕的联系，通过调节肠道菌群来改善免疫力已成为研究热点。在众多天然活性物质中，植物多糖因其出色的免疫调节能力备受关注，但它们的复杂结构就像一把把形状各异的钥匙，如何找到最适合打开免疫之锁的那一把，成为研究者面临的重要挑战。

枸杞作为药食同源的明星植物，其核心活性成分——枸杞多糖（Lycium barbarum polysaccharides, LBPs）虽然具有多种健康功效，但以往研究多集中于粗提物，其具体哪些组分起作用、为何起作用等关键问题一直模糊不清。特别是在免疫抑制状态下，不同结构的多糖组分如何通过调控肠道菌群发挥功效，更是一个待解之谜。

为了解决这一难题，来自西北大学食品科学与技术学院的研究团队在《Food Chemistry: Molecular Sciences》上发表了一项开创性研究。他们通过精巧的分级乙醇沉淀技术，从枸杞粗多糖中分离出三种结构各异的多糖组分（LBP1、LBP2和LBP3），并利用环磷酰胺（cyclophosphamide, CTX）诱导的免疫抑制小鼠模型，深入探究了这些组分的免疫调节效果及其作用机制。

研究团队运用了多学科交叉的技术方法：通过建立CTX诱导的免疫抑制小鼠模型进行体内功能评价；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析免疫相关细胞因子表达；利用气相色谱（GC）技术定量粪便短链脂肪酸（SCFAs）水平；通过16S rRNA高通量测序解析肠道菌群组成结构；并采用液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）技术进行血清非靶向代谢组学分析。

研究结果令人振奋。在免疫功能方面，各种LBP组分均能不同程度地缓解CTX引起的体重下降，保护免疫器官。其中LBP3效果最为显著，使胸腺指数和脾指数恢复至正常水平。在血清细胞因子方面，LBP3干预将白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平恢复至正常范围，表现出最强的免疫刺激作用。

在氧化应激和炎症反应方面，研究发现LBP3能显著降低CTX引起的丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性升高，提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低丙二醛（MDA）水平，表明LBP3在缓解CTX诱导的肝功能障碍方面潜力最大。在脾脏基因表达方面，各种LBP组分均能显著上调IL-6和TNF-α表达，而只有LBP3能显著恢复IL-1β表达。

对空肠组织的分析显示，CTX处理导致严重的空肠病变，包括绒毛萎缩、结构解体以及杯状细胞数量和黏液覆盖的显著减少。LBP干预后，肠道黏膜损伤得到不同程度恢复，表现为更长更厚的绒毛、更有序的排列以及增加的杯状细胞数量和黏液覆盖。

在短链脂肪酸（SCFAs）产生方面，CTX处理显著降低了小鼠粪便中各种SCFAs的浓度。各种LBP组分干预均能显著提高总SCFAs浓度，但对单个SCFAs产生的影响不同。LBP1和LBP2显著提高了异丁酸和正丁酸浓度，而CTX+LBP3组的乙酸和丙酸浓度显著高于其他LBP干预组。

肠道菌群分析结果更为精彩。研究发现CTX处理显著降低了独特操作分类单元（OTUs）数量，而各种LBP组分使独特OTU数量有不同程度恢复。在门水平上，肠道菌群主要由拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）组成。CTX显著增加了厚壁菌门和变形菌门的相对丰度，同时降低了拟杆菌门和疣微菌门（Verrucomicrobiota）的相对丰度。各种LBP干预逆转了这些变化，显著降低了厚壁菌门和变形菌门的相对丰度，同时增加了拟杆菌门的相对丰度。

在属水平上，与CTX组相比，各种LBP组分显著降低了Alloprevotella和Candidatus Saccharimonas的相对丰度，同时不同程度地增加了双歧杆菌（Bifidobacterium）、乳杆菌（Lactobacillus）、拟杆菌（Bacteroides）和Akkermansia的相对丰度。其中LBP3对促进这些有益菌增殖的效果最为显著。

血清代谢组学分析揭示了LBP3对宿主代谢的深刻影响。与CTX组相比，CTX+LBP3组有19种代谢物表现出显著差异，其中8种代谢物富集，11种减少。重要的是，LBP3干预显著逆转了CTX引起的肌苷、十五烷酸、丙酰肉碱和岩藻黄素的水平降低。KEGG代谢通路分析显示，这些代谢物主要映射到脂质代谢、氨基酸代谢和癌症概述等相关通路。

通过Spearman相关分析，研究人员发现显著改变的细菌相对丰度与免疫器官指数、脾脏相对基因表达水平、肝脏参数和SCFAs浓度密切相关。双歧杆菌、乳杆菌、拟杆菌和Akkermansia与免疫性状呈强正相关，而Alloprevotella和Candidatus Saccharimonas与免疫性状呈强负相关。

这项研究的结论部分指出，各种LBP组分有助于恢复体重、保护免疫器官、促进免疫相关细胞因子的分泌和缓解肝脏氧化应激。其中阿拉伯半乳聚糖组分LBP3显示出最高的免疫调节活性。各种LBP组分差异性改变了免疫抑制小鼠的肠道菌群组成和SCFAs产生，这可能是其免疫调节效果差异的关键因素。血清代谢组学进一步揭示，LBP3干预显著提高了代谢物水平，包括肌苷、十五烷酸、丙酰肉碱和岩藻黄素，这些变化与显著改变的微生物群落呈正相关。

讨论部分深入分析了这些发现的科学意义。研究表明，多糖结构的微小差异会显著影响其免疫调节效果。LBP3作为阿拉伯半乳聚糖，含有丰富的阿拉伯糖（Ara）和半乳糖（Gal），而LBP1和LBP2含有较高的半乳糖醛酸（GlaA）。这种结构差异决定了它们被不同肠道微生物利用的特异性，从而产生不同的SCFAs谱和菌群响应。

研究还揭示了微生物-宿主代谢互作的复杂网络。肌苷是Akkermansia muciniphila和Bifidobacterium pseudolongum产生的嘌呤代谢物，能够激活免疫细胞并促进代谢过程。十五烷酸是一种奇数碳链饱和脂肪酸，是Parabacteroides distasonis在菊粉代谢过程中产生的关键下游代谢物，能有效恢复肠道屏障功能。丙酰肉碱能清除超氧阴离子，防止亚油酸脂质过氧化。岩藻黄素显著增加Parabacteroides和拟杆菌的比例，从而增强与糖生物合成和代谢相关的肠道菌群功能。

这些发现不仅为LBPs的免疫调节机制提供了新的见解，也为开发基于阿拉伯半乳聚糖结构的靶向功能性食品或天然免疫调节剂提供了理论依据。未来研究将采用宏基因组学方法确定LBPs在免疫抑制小鼠中的物种水平效应，并通过粪便微生物移植验证这些发现。同时，进一步分离和纯化LBP3组分的初级侧链，阐明其在调节肠道菌群和促进靶向SCFA生产中的具体作用，将是一个重要方向。