绣球菌可溶性膳食纤维(ScDF)的结构特性与铅毒性拮抗作用：基于小鼠模型的多靶点机制解析

本研究系统解析了绣球菌可溶性膳食纤维(ScDF)通过β-(1→3,6)-葡聚糖主链与葡萄糖醛酸分支形成的多孔网络结构，证实其兼具铅离子(Pb2+)吸附（体外结合率达40%）和代谢调控双重功能。通过建立铅暴露小鼠模型，发现ScDF能显著降低肝脏铅蓄积（p<0.01），促进尿铅排泄，并通过增加益生菌Ligilactobacillus和短链脂肪酸(SCFAs)如丁酸(3.89倍)的产生，修复肠道屏障(ZO-1/Occludin)，为天然膳食成分拮抗重金属毒性提供了新策略。

　　

Highlight

本研究首次揭示绣球菌可溶性膳食纤维(ScDF)通过独特的β-(1→3,6)-葡聚糖主链与葡萄糖醛酸分支形成的三维网络结构，在拮抗铅毒性中发挥多靶点作用。

Structural characterization and physicochemical properties of ScDF

如图1A所示，ScDF呈现三种分子量组分：5644.2 kDa（形成β-(1→3,6)糖苷键三维网络）、464.1 kDa和176.7 kDa（多分散性多糖链）。原子力显微镜(AFM)显示其表面粗糙多孔（图1C），这种特殊形貌赋予其优异的水分/葡萄糖/胆固醇吸附能力。核磁共振(NMR)分析证实其富含葡萄糖醛酸的吡喃糖结构，羧基可作为Pb²⁺结合位点。

Conclusion

ScDF通过双重机制拮抗铅毒性：①物化吸附：多孔结构直接捕获Pb²⁺，使肝脏铅蓄积降低40%；②生物调控：提升产丁酸菌Lachnospiraceae_NK4A136_group（3.89倍丁酸增产）和Ligilactobacillus，抑制幽门螺杆菌(Helicobacter)定植，修复紧密连接蛋白(ZO-1/Occludin)表达的肠道屏障（p<0.01）。这种"结构-功能"协同效应使其成为兼具重金属螯合和代谢调节功能的天然拮抗剂。