耳菇多糖通过调节肠道菌群和代谢对急性肺损伤的保护作用

《Food Frontiers》：Protective Effects of Auricularia auricula Polysaccharides on Acute Lung Injury by Regulating Intestinal Flora and Metabolism

急性肺损伤（ALI）的防护机制研究：Auricularia auricula多糖通过肠-肺轴调节肠道菌群及代谢。该研究证实不同剂量AAP可显著降低肺水肿指数（W/D比3.5-4.0 vs LPS组5.2）、支气管肺泡灌洗液蛋白漏出量（493-567 vs LPS组616 μg/mL），并剂量依赖性抑制TNF-α（56-142 vs LPS组184 pg/mL）、IL-1β（42-45 vs 73 pg/mL）和IL-6（6-15 vs 31 pg/mL），同时提升抗氧化酶活性（GSH-Px 56.0-56.1 U/mg prot vs LPS组41.4；SOD 212-233 vs 186 U/mg prot）。通过16S rRNA测序和代谢组学分析发现，AAP通过选择性刺激益生菌增殖（如Faecalibaculum、Turicibacter等），调控肠道菌群组成和代谢通路（如嘌呤代谢、脂质代谢、维生素B6代谢），进而改善ALI相关生化参数，验证了肠-肺轴介导的肺保护机制。

　　急性肺损伤（ALI）是一种严重威胁全球健康的呼吸系统疾病，目前尚缺乏完全安全有效的药物治疗手段。本研究聚焦于探讨一种名为木耳多糖（AAP）的天然成分对LPS诱导的ALI的保护机制，旨在为开发新型功能性膳食补充剂提供理论依据和数据支持。通过实验，我们发现AAP在不同剂量下（100、200和400 mg/kg）能够有效减轻ALI症状，包括减少肺水肿、降低支气管肺泡蛋白漏出、抑制促炎性细胞因子的释放，并恢复抗氧化能力。这些发现不仅揭示了AAP对ALI的潜在保护作用，还指出其可能通过调节肠道菌群和相关代谢通路，从而影响肺部健康。

### 木耳多糖的背景与研究意义

木耳，又称木耳或黑木耳，是一种广泛用于药用和食用的大型真菌，被认为是全球四大可食用菌之一。中国是木耳的主要生产国，其年产量占全球总产量的90%以上，尤其以陕西秦巴山区为主要产区。该地区独特的自然环境，如亚热带季风气候和充沛的降雨量，赋予木耳独特的营养价值和生物活性成分。研究表明，木耳富含多种生物活性物质，如多糖、多酚和甾醇，其中多糖是其最主要的活性成分之一。这些多糖不仅具有降血脂、降血糖、抗肿瘤、抗氧化、抗凝血和抗菌等作用，还能增强人体免疫力。鉴于其天然性和安全性，木耳多糖成为探索ALI治疗的潜在天然替代品。

ALI通常由多种因素引起，包括肺炎、严重脓毒症、烟雾或有毒气体吸入、创伤或药物滥用等。这些因素会导致宿主异常的炎症反应和免疫功能障碍，进而引发肺部损伤。当前，临床治疗ALI主要依赖抗生素，但长期使用可能产生副作用，而许多患者更倾向于使用天然疗法。因此，寻找安全有效的天然保护剂成为当前研究的重点。本研究首次系统性地评估了不同剂量的AAP对ALI的保护作用，不仅关注其对肺部生理参数的影响，还进一步研究了其对肠道菌群和代谢通路的调控作用，为ALI的预防和治疗提供了新的思路。

### 实验设计与方法

为了系统评估AAP对ALI的保护作用，本研究采用了一种基于肠道菌群与代谢通路调控的实验设计。实验对象为6-8周龄、体重20-22克的雄性C57BL/6J小鼠，这些小鼠在特定无病环境中适应饲养一周后，被随机分为六个组。其中，C1为对照组，C2为LPS模型组，C3、C4、C5分别为100、200和400 mg/kg AAP干预组，C6为5 mg/kg地塞米松（DEX）阳性对照组。在实验第8至21天，C3至C5组小鼠每日接受AAP灌胃处理，C1、C2和C6组则接受等量生理盐水灌胃。第22天，C6组小鼠通过腹腔注射LPS建立ALI模型，而其他五组小鼠则注射等量生理盐水。实验结束后，对各组小鼠进行组织取样和相关指标检测。

在肺部生理指标方面，我们主要关注肺湿干比（W/D ratio）、支气管肺泡灌洗液（BALF）中的蛋白含量以及肺部组织的病理变化。肺湿干比是评估肺水肿程度的重要指标，而BALF蛋白含量反映了肺部屏障功能的破坏情况。此外，通过HE染色和免疫组化（IHC）检测，我们能够观察肺组织的形态学变化和炎症反应的强度。在代谢通路方面，我们利用16S rRNA测序和非靶向代谢组学分析，探讨AAP对肠道菌群组成和代谢产物的影响，进一步揭示其通过“肠-肺轴”对肺部的保护机制。

### 实验结果与分析

实验结果显示，不同剂量的AAP干预均能显著改善ALI症状。首先，肺湿干比作为衡量肺水肿的指标，在LPS组显著升高，而在AAP干预组则明显降低，表明AAP具有缓解肺水肿的能力。此外，BALF蛋白含量在LPS组也显著增加，而在AAP干预组中有所下降，尤其是高剂量AAP组和DEX组的蛋白含量与对照组接近，表明AAP能够有效减少肺部通透性增加带来的损伤。

在病理分析方面，HE染色显示LPS组肺组织出现明显的病变，包括肺泡壁增厚、出血和肺泡内红细胞聚集等。而AAP干预组，尤其是高剂量组，肺组织的病理特征显著改善，接近对照组水平。IHC结果显示，LPS组的髓过氧化物酶（MPO）表达水平显著上升，这与中性粒细胞浸润和炎症程度密切相关。而AAP干预组的MPO表达水平显著下降，表明其能够有效抑制炎症反应。

在代谢和抗氧化指标方面，LPS组的抗氧化酶活性（如谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px和超氧化物歧化酶SOD）显著降低，而MDA含量（脂质过氧化产物）则显著升高。这表明LPS诱导了严重的氧化应激。相比之下，AAP干预组的GSH-Px和SOD活性显著恢复，而MDA含量大幅降低，尤其是在高剂量组，AAP的抗氧化效果甚至优于DEX。这些结果进一步验证了AAP对ALI的保护作用，表明其能够通过抑制氧化应激，减轻肺部损伤。

此外，16S rRNA测序分析显示，LPS组的肠道菌群组成发生了显著变化，某些有害菌如拟杆菌属（Bacteroides）、罗氏菌属（Roseburia）和脱硫弧菌属（Desulfovibrio）的丰度显著上升，这些菌群可能与肠道炎症和肺部损伤有关。而AAP干预组的菌群组成与对照组更为接近，尤其是低剂量和中剂量组，显示出AAP对肠道菌群的调节作用。在高剂量组，AAP不仅抑制了有害菌的增殖，还显著促进了有益菌如Turicibacter、Bifidobacterium和Lactobacillus的生长，这些菌群在调节肠道微生态、促进短链脂肪酸（SCFAs）生成方面具有重要作用。

在代谢组学分析中，我们发现LPS组与对照组在代谢特征上存在显著差异，而AAP干预组则在多个代谢通路上表现出与对照组相似的特征。具体而言，AAP干预组的代谢产物如肌苷（inosine）、鸟苷（guanosine）、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢通路均受到调控，这些代谢产物与肺部炎症和氧化应激密切相关。此外，AAP干预组在维生素B6代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢等通路上也表现出显著的代谢恢复，这可能与AAP的抗炎和抗氧化作用有关。

### 机制探讨与结论

通过Spearman相关性分析，我们发现AAP干预组的有益菌群与肺部炎症和氧化应激指标呈负相关，而有害菌群则与这些指标呈正相关。这表明，AAP通过调节肠道菌群的组成，间接影响了肺部的生理状态。此外，代谢产物如肌苷、鸟苷和甘氨酸的水平变化也与肺部炎症和氧化应激呈负相关，进一步支持了AAP通过“肠-肺轴”机制对ALI的保护作用。

在进一步的机制探讨中，我们发现AAP的干预效果与剂量相关。低剂量AAP主要通过促进有益菌如Faecalibaculum、Muribaculum和Parasutterella的增殖，调节相关的代谢通路，从而改善肺部炎症和氧化应激。中剂量AAP则通过增加Faecalibaculum、Marvinbryantia、[Eubacterium]_siraeum_group、Akkermansia、Turicibacter和Bifidobacterium等有益菌的丰度，显著增强了抗氧化能力和抗炎作用。高剂量AAP则对Turicibacter、Bifidobacterium、Romboutsia、Lactobacillus和Limosilactobacillus等有益菌的增殖有更强的促进作用，并且在维生素B6代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢等通路上表现出更显著的调节效果。

这些结果表明，AAP通过调控肠道菌群和其代谢产物，影响肺部的生理状态，从而发挥抗炎和抗氧化作用，减轻ALI。具体而言，AAP的干预作用通过“肠-肺轴”实现，即肠道菌群的变化通过代谢产物的系统性分布，影响肺部的炎症反应和氧化应激水平。这种机制不仅揭示了AAP的多靶点调控能力，也为开发基于肠道菌群调节的新型抗ALI策略提供了理论支持。

### 未来研究方向与应用前景

本研究的结果表明，AAP具有作为天然膳食补充剂的潜力，用于预防和缓解ALI。然而，目前的研究仍处于初步阶段，未来需要进一步探索AAP对肺部下游信号通路的具体作用机制，以及其在不同人群中的应用效果。此外，AAP的剂量优化、作用靶点的进一步明确，以及其与其他天然成分的协同效应，都是值得深入研究的方向。

从应用角度来看，AAP作为一种天然成分，具有良好的安全性和可接受性，可能成为一种有效的膳食干预手段。未来，可以通过进一步的临床研究，评估其在人体中的实际效果，探索其作为功能性食品的开发潜力。同时，结合肠道菌群和代谢组学的多组学研究，有助于更全面地理解AAP的保护机制，并为个性化治疗策略的制定提供依据。

综上所述，本研究首次系统性地揭示了木耳多糖通过调控肠道菌群和相关代谢通路，对LPS诱导的急性肺损伤具有显著的保护作用。AAP的干预效果不仅体现在肺部生理指标的改善上，还体现在肠道菌群的调节和代谢产物的改变上。这些发现为开发基于“肠-肺轴”的新型治疗策略提供了重要的理论依据和实验支持，也为探索天然膳食成分在慢性炎症性疾病中的应用提供了新的视角。