《Food Bioscience》：Multi-omics studies in plant-derived polysaccharides targeting intestine health: Regulation mechanism and bioapplication
编辑推荐：
•本综述系统地阐述了植物多糖调控肠道稳态的四种经典机制。•本文全面评估了多组学技术在多糖-肠道健康研究中的应用概况与局限性。•已建立了机器学习驱动的多组学整合策略，用于高维数据挖掘与因果推断。•强调了糖组学在阐明植物多糖构效关系中的关键作用。•识别了核心挑战与未来方向，以推动
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本综述系统地阐述了植物多糖调控肠道稳态的四种经典机制。
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本文全面评估了多组学技术在多糖-肠道健康研究中的应用概况与局限性。
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已建立了机器学习驱动的多组学整合策略，用于高维数据挖掘与因果推断。
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强调了糖组学在阐明植物多糖构效关系中的关键作用。
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识别了核心挑战与未来方向，以推动植物多糖的精准营养应用。
引言
肠道健康在维持人体稳态中发挥着至关重要的作用。肠道微生物群与宿主免疫和代谢系统之间的复杂相互作用可显著影响其他器官的功能。基于此，围绕肠道微生物-宿主翻译后修饰轴，已发展出多种多器官双向通讯系统（Li等，2025a）。此外，肠道疾病已成为一个重大的全球健康问题，包括结直肠癌（CRC）和炎症性肠病（IBD）等病症（Body等，2021；Kuenzig等，2022）。因此，阐明肠道疾病的发病机制、开发安全有效的预防与干预策略以及维持肠道稳态，已成为食品科学、胃肠病学和营养学领域的首要研究任务。
植物提取物，尤其是含有多糖的提取物，在疾病的临床管理中发挥着重要作用。这些化合物具有复杂的结构并表现出显著的药理活性（Dou等，2026；Dou等，2025）。在肠道环境中，它们可被各种酶和微生物代谢为活性物质，如短链脂肪酸（SCFAs）（Yang等，2022a）。此外，植物多糖能够刺激肠道免疫系统，促进免疫因子的释放，从而增强对病原微生物的抵抗力，保护肠道健康（Zhang等，2022b）。植物多糖的结构多样性和多靶点特性使其成为治疗肠道疾病的有力候选物。
目前，传统的还原论方法被广泛应用于研究植物多糖肠道保护作用的机制。这些方法将复杂的主-微生物互作系统分解为孤立的靶点和通路进行分析，从而从实验数据中估算参数，探索单一或有限因素下的相互作用（Fang Ferric & Casadevall，2011）。然而，该方法存在诸多不足，包括难以在人体体内条件下获取某些参数、静态模型与实际动态系统之间存在显著差异，以及以宿主为中心的研究思路忽视了微生物生态学与体外和体内实验之间的脱节（Fang Ferric & Casadevall，2011；Wang等，2022c）。因此，这些模型在应用于明确界定的模型系统时往往受到限制。
然而，组学技术作为一种具有系统层面框架的范式转换工具，对于推进个性化营养和治疗方案设计至关重要。该技术领域涵盖微生物学、代谢组学等多个学科，在疾病研究和治疗中发挥着重要作用（Fiocchi，2023）。此外，新兴的分析技术，如单组学分析和多组学整合，对于阐明药物活性成分、靶点和疾病治疗方法至关重要（Hasin等，2017；Karczewski & Snyder，2018）。因此，越来越多的研究致力于将组学技术应用于肠道疾病的治疗，以及利用植物来源化合物增强肠道健康。植物多糖具有结构异质性，并通过涉及微生物代谢、代谢物产生和宿主反应的复杂相互作用影响肠道健康（Silva等，2024）。理解这些生物学效应需要系统的表征和研究方法。在此背景下，多组学方法为微生物群落、代谢过程、多糖结构和宿主反应提供了互补性的见解。此外，计算方法有助于数据整合、特征优先排序和假设生成，以阐明潜在机制。然而，目前该领域仍存在显著的研究空白：多组学整合的标准化方法学框架尚未建立；大多数研究仍局限于单一组学的碎片化分析或多组学数据的简单并列，缺乏深度整合和因果机制的探索。此外，多组学研究中高维和异构数据的分析缺乏针对性的指导，导致研究结果的可重复性和可比性较差。因此，本综述主要讨论结构特征明确、具有已记录肠道生物活性和支持性组学或机制证据的代表性多糖。同时，还纳入了一些具有显著构效参考价值的非植物来源天然多糖作为补充对比案例。本综述还重点关注多组学方法如何阐明植物多糖介导的肠道健康调控机制，强调构效关系（SAR）、微生物群介导的代谢、宿主反应和转化挑战。针对这些挑战，本文首先系统地阐述了植物多糖维持肠道稳态的核心靶点和调控通路。随后全面回顾了各种组学技术在该领域的应用特点、优势和局限性。文章总结了组学技术的最新研究进展和应用原理，最后探讨了多组学整合策略和机器学习（ML）解决方案。提出的挑战和未来发展方向可为植物多糖的机制研究和临床转化提供理论参考和方法学指导。
章节摘要
肠黏膜结构与植物多糖的靶向作用位点
肠道是人体重要的器官之一，通过其半透膜结构和各种分子组分促进必需营养物质的吸收，在免疫应答中发挥着关键作用，同时限制病原分子和细菌的进入（Barbara等，2021；Pellegrini等，2023）。肠黏膜主要由多层结构组成。外层黏液层与共生微生物群、抗菌肽
靶向肠道健康的植物多糖机制解构组学技术体系
植物多糖通过多维多面的整合过程调节肠道微环境。其作用机制涉及与宿主微生物群及相关代谢物的复杂相互作用网络。核心组学技术——包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和糖组学——为多糖在各个生物水平的结构特征和功能关系提供了关键见解，
挑战与未来方向
尽管单组学和多组学技术的联合应用显著推进了对植物多糖调控肠道健康机制的理解，但许多挑战仍然存在。例如，分析构效关系、整合异构数据集、建立机制联系以及将临床前研究结果转化为人群层面的应用仍是亟待解决的问题。这些挑战不仅源于分析平台之间的差异
结论
植物多糖作为天然的"生态调节剂"，调节着涉及肠道微生物重塑、肠屏障修复、免疫稳态和跨器官代谢通讯的复杂相互作用网络。它们已成为维持肠道健康和干预肠道相关疾病的重要候选物。近年来，组学技术的突破将植物多糖与肠道健康的研究从
作者贡献声明
张文：方法学、调查研究、形式分析、数据整理。林业豪：数据整理。周思悦：数据整理。张敏：撰写——审阅与编辑、方法学、概念构思。Peter Moyle：撰写——审阅与编辑、方法学、概念构思。Zyta Maria Ziora：撰写——审阅与编辑、方法学、概念构思。Abdi Wira Septama：撰写——审阅与编辑、方法学、概念构思。陈海霞：撰写——审阅与编辑、指导、资源、项目
未引用参考文献
La等，2023；Van Pee等，。
致谢：
本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：32372245）和天津市科学技术基金（项目编号：22JCYBJC00160）的资助。
许一东|张文|林业豪|周思悦|张敏|Peter Moyle|Zyta Maria Ziora|Abdi Wira Septama|陈海霞
