石斛花源阿拉伯半乳聚糖样多糖TF112调控肠道菌群并促进维生素K1、A及B6合成的机制研究

本研究针对阿拉伯半乳聚糖(AG)与人类肠道菌群(HGM)互作机制不明的科学问题，从药用植物铁皮石斛(Dendrobium officinale)花中分离纯化出新型AG样多糖TF112(Mw 54.7?kDa)，解析其由鼠李糖(Rha)、半乳糖醛酸(GalA)、半乳糖(Gal)和阿拉伯糖(Ara)构成的特异结构。研究发现拟杆菌属(Bacteroides spp.)可降解TF112为单糖/寡糖，重塑小鼠肠道菌群并显著提升粪便中维生素K1、A、B6水平，为中药多糖-菌群-维生素代谢轴研究提供新范式。

　　

论文解读
在人体这个"超级生物体"中，肠道微生物的数量甚至超过人体自身细胞的十倍。这些看不见的"房客"不仅参与消化吸收，更与免疫调节、神经信号传导等生理过程密切相关。近年研究发现，糖尿病、克罗恩病乃至阿尔茨海默病等重大疾病均伴随肠道菌群紊乱。而饮食成分，尤其是复杂多糖，正是调控菌群平衡的关键钥匙。其中，阿拉伯半乳聚糖(AG)作为植物多糖的典型代表，虽已知能被肠道菌群降解，但其是否通过重塑菌群促进维生素合成仍是未解之谜。

聚焦这一科学盲区，中国研究团队选择传统中药铁皮石斛花为研究对象。这种兰科植物富含多糖类活性成分，但此前从未发现AG样结构。研究人员采用离子交换与凝胶渗透色谱技术，从5公斤原料中分离出16.62毫克高纯多糖TF112。通过质谱与核磁共振分析，揭示其独特结构：以1,2,4-Rha与1,4-GalA交替形成主链，并在Rha的O-4位连接三种分支结构，包括→1)-Gal-(4→1)-Gal、→1)-Ara及阿拉伯半乳聚糖聚合物。

关键实验技术
研究团队运用DEAE Sepharose? Fast Flow和Sephacryl S-100 HR色谱系统进行分级纯化，采用高效凝胶渗透色谱测定分子量(M_w 54.7?kDa)，通过CMC衍生化结合GC-MS分析单糖组成。利用宏基因组测序(数据存档PRJNA1180707)追踪小鼠肠道菌群变化，并采用HPLC定量粪便维生素含量。

研究结果

1. TF112的降解特性：作为唯一碳源时，TF112可显著促进拟杆菌属(Bacteroides spp.)生长，被其表面内切糖苷水解酶降解为Gal、Ara及三种寡糖。
2. 菌群重塑效应：小鼠实验显示TF112改变肠道菌群组成，上调拟杆菌属丰度，同时下调厚壁菌门比例。
3. 维生素增产：处理组粪便中维生素K1(叶绿醌)、维生素A(视黄醇)和维生素B6(吡哆醇)含量显著提升，证实菌群代谢重编程与维生素合成的关联。

结论与意义
该研究首次从铁皮石斛花中发现具有特殊分支结构的AG样多糖TF112，阐明其通过"拟杆菌属降解-菌群重塑-维生素合成"三阶段作用机制。这不仅拓展了中药多糖结构多样性的认知边界，更创新性揭示AG样多糖可通过特定菌群代谢网络促进维生素生成，为开发基于"膳食多糖-菌群-宿主健康"轴的精准营养干预策略提供理论依据。相关成果发表于《Carbohydrate Polymers》，为中药现代化研究开辟了微生物组学视角的新路径。