一种水溶性的铁皮石斛多糖可通过肠道微生物群介导的自噬激活来减轻肝纤维化

《Phytomedicine》：A water-soluble Dendrobium officinale polysaccharide (DOPW) attenuates hepatic fibrosis via gut microbiota-mediated autophagy activation

　　•DOPW（256 kDa，葡萄糖：甘露糖=5:1）是从铁皮石斛中提取纯化的，具有剂量依赖性的抗肝纤维化作用。•DOPW通过抑制ERK1/2信号通路来激活肝星状细胞的自噬作用，从而减少肝纤维化中的细胞外基质沉积。•DOPW还能重塑肠道微生物群，增加产生短链脂肪酸的菌属数量（如拟杆菌属），并提升丁酸水平。•抗生素耗尽实验和粪便微生物移植实验表明，肠道微生物群对DOPW的疗效起着至关重要的作用。•DOPW能够增强肠道屏障的完整性，为开发针对肠道微生物群的肝纤维化治疗策略提供了科学依据。

引言
慢性肝损伤会在伤口愈合过程中引发肝纤维化作为修复反应，而这种病理状态表现为细胞外基质蛋白的过度积累（Dai等人，2023年）。若不进行有效干预，这种纤维化进程可能会发展成严重的临床后果，包括肝硬化、肝衰竭以及肝细胞癌（Dai等人，2023年；Hu等人，2025a年）。在这一病理过程中，纤维生成细胞的活化是一个关键环节，其中肝星状细胞是推动肝脏纤维化进展的主要细胞。当静息状态的肝星状细胞受到氧化应激、脂多糖以及转化生长因子-β1、白细胞介素-17和肿瘤坏死因子-α等炎症介质的刺激时，会转化为肌成纤维细胞（Seki和Schwabe，2015年）。一旦被激活，这些细胞就会分泌大量胶原蛋白和纤连蛋白等基质蛋白（Qin等人，2023年），进而促进细胞外基质的沉积（Dai等人，2023年）。鉴于其在纤维化形成过程中的核心作用，肝星状细胞已成为缓解肝纤维化的潜在治疗靶点。

铁皮石斛是一种多年生常绿草本植物，主要分布于亚洲热带地区和大洋洲（Zhou等人，2023年），其不同组织具有多种药用价值。从铁皮石斛茎部提取的铁皮石斛多糖是一种高分子量聚合物（>1×105 Da），由甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖等多种生物活性单糖组成（Wang等人，2024年）。这类天然大分子因其抗炎和抗纤维化作用而越来越受到关注（Wu等人，2023年）。例如，已有研究证明，铁皮石斛多糖可通过AhR/NOX4通路减轻氧化应激，从而缓解肾纤维化（Shi等人，2023b年）。此外，其抗炎作用被认为与抑制NF-κB信号通路以及激活Nrf2介导的抗氧化反应有关（Shang等人，2021年；Ye等人，2023年）。尽管有这些令人鼓舞的研究结果，但铁皮石斛多糖的治疗机制，尤其是在肝纤维化中的作用机制，目前仍不明确。这种机制理解的局限性部分可能源于粗提铁皮石斛多糖本身的物理化学特性，这些特性阻碍了对其结构与功能关系以及生物学靶点的深入研究。

一个主要的障碍是，粗提铁皮石斛多糖的水溶性较差，且由于其高分子量而具有复杂的结构。这些固有的物理化学限制长期以来一直妨碍着对其结构与功能关系的系统分析（Liang等人，2018年；Yu等人，2025年），更严重的是，也阻碍了对铁皮石斛多糖潜在治疗机制的研究。为克服这一限制，我们通过水提取后再经乙醇分级的方法，从铁皮石斛中分离出一种水溶性组分——铁皮石斛多糖水提物。该组分保留了具有生物活性的葡甘露聚糖主链，同时具备了显著改善的水溶性和结构稳定性。与粗提铁皮石斛多糖相比，铁皮石斛多糖水提物具有更好的物理化学性质和更高的结构均匀性，因此更适于用于机制研究，同时也能保留母体多糖的关键生物活性结构特征（Yu等人，2026年；Zhang等人，2026年）。不过，口服给药的铁皮石斛多糖水提物在上消化道中的吸收较差，能以近乎完整的状态到达结肠，在那里成为肠道微生物群可发酵的底物。这些微生物的代谢不仅会促进铁皮石斛多糖水提物的降解，还会大幅改变肠道微生物群的组成（Shi等人，2023a年；Yu等人，2024年；Zhao等人，2023年）。越来越多的证据表明，铁皮石斛多糖的生物活性与肠道微生物群的调节密切相关（Bu等人，2026年；Fang等人，2026年；Tao等人，2025年）。然而，肠道微生物群产生的代谢物是否就是铁皮石斛多糖水提物发挥抗肝纤维化作用背后的机制环节，目前仍不清楚。因此，铁皮石斛多糖水提物为阐明铁皮石斛多糖依赖肠道的药理机制提供了一个理想的模型组分。

为此，我们从铁皮石斛中分离并纯化了铁皮石斛多糖水提物。该物质保留了母体多糖的核心结构特征，如较高的分子量，同时还具备更好的水溶性和与肠道相互作用的潜力。在本研究中，我们首先系统地分析了铁皮石斛多糖水提物的结构与物理化学性质，包括其均匀性、分子量、单糖组成以及糖苷键类型，随后利用体内和体外肝纤维化模型评估了其抗纤维化效果。我们推测，铁皮石斛多糖水提物是通过调节肠道微生物群以及微生物群产生的代谢物来发挥抗纤维化作用的，尤其是通过增加产生短链脂肪酸的菌群数量，进而促使特定微生物代谢物的生成，尤其是丁酸。此外，我们认为这些微生物代谢物可能调控与肝星状细胞活化及自噬相关的信号通路，从而有助于减轻肝纤维化。为了验证这一假设，我们采用了多组学分析方法来研究肠道微生物群的重组以及微生物产生的代谢物，随后通过粪便微生物移植实验和药物干预实验，进一步确认肠道生态系统在铁皮石斛多糖水提物介导的肝脏保护作用中的关键作用，同时建立肠道微生物群调节与肝纤维化减轻之间的机制联系，从而为揭示铁皮石斛多糖水提物的抗纤维化作用机制提供依据，也为未来将其作为针对慢性肝病的肠道微生物群靶向干预手段奠定科学基础。

试剂与抗体
铁皮石斛干茎（批次编号230108-01）购自中国浙江省乐清市的浙江天峰堂生物科技有限公司，其真伪已在浙江省中医药大学中药鉴定科进行了鉴定。本研究使用的其他试剂和材料包括：普鲁兰标准品（P-5、P-10、P-20、P-50、P-100、P-200、P-400和P-800）（日本东京Shodex公司提供）；单糖标准品：甘露糖、鼠李糖、半乳糖。

均匀性与分子量
粗提铁皮石斛多糖是通过热水提取和酒精沉淀法从铁皮石斛茎部中提取的。随后，用水溶性强的DEAE Sepharose? Fast Flow弱阴离子交换色谱柱对铁皮石斛多糖水提物进行纯化。最终得到的铁皮石斛多糖水提物为白色绒毛状粉末，相对于原料的得率为11.20%。检测未发现蛋白质，其总碳水化合物含量为84.99%。高效液相色谱分析显示该物质仅有一个尖锐峰，其分子量经测定为256 kDa。

讨论
肝纤维化是慢性肝损伤所引发的进行性病理反应，往往最终会导致肝硬化或肝细胞癌，由于目前尚无获批的抗纤维化疗法，这一问题给全球公共卫生带来了巨大负担（Yang等人，2023b年）。在各种潜在的治疗药物中，从铁皮石斛中提取的多糖——铁皮石斛多糖水提物，展现出了良好的抗炎和抗纤维化特性（Fu等人，2023年；Zhang等人，2024a年；Zhang等人，2024b年）。

结论
总之，本研究表明，铁皮石斛多糖水提物通过以肠道-肝脏轴为中心、依赖于肠道微生物群的机制发挥保肝和抗纤维化作用。它似乎通过增加产生短链脂肪酸的菌属数量，如拟杆菌属、双歧杆菌属和普雷沃氏菌属，来重塑肠道微生物群，进而提高丁酸水平并增强肠道屏障的完整性。由此产生的肠道信号与抑制肝脏中的ERK1/2活性相关。

缩写
3-MA：3-甲基腺嘌呤
AA：乙酸
ALT：丙氨酸氨基转移酶
α-SMA：α-平滑肌肌动蛋白
Ara：阿拉伯糖
AST：天冬氨酸氨基转移酶
BA：丁酸
BCoA：丁酰辅酶A
BSA：牛血清白蛋白
CA：己酸
CCl4：四氯化碳
CCK-8：细胞计数试剂8
Col1a1：I型胶原α1亚基
CQ：氯喹
DEGs：差异表达基因
DOP：铁皮石斛多糖
DOPW：铁皮石斛多糖水提物
ECM：细胞外基质
ELISA：酶联免疫吸附试验

资金支持
本研究得到了浙江省自然科学基金（项目编号LZ22H270001）的支持。

作者贡献说明
Ying Zhu：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、软件使用、资源提供、方法设计、研究实施、数据整理、概念构思、资金获取。
Xinyi Ding：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、软件使用、方法设计、概念构思。
Xingxing Wang：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、软件使用、方法设计、概念构思。
Chenyang Zhou：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、资源提供、方法设计、研究实施、数据整理、概念构思；Xinyi Ding：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、软件使用、方法设计、概念构思；Xingxing Wang：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、方法设计、概念构思；Chenyang Zhou：撰写与修订、初稿撰写、可视化分析、验证、监督、资源提供、方法设计、研究实施、数据整理、概念构思。

利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢
我们感谢浙江省中医药科学院医学研究中心公共平台的技术支持。同时，也要感谢第一作者家长的无私支持，他们不仅在物质上给予大力帮助，还在精神上给予鼓励，为这项研究的完成做出了重要贡献。特别感谢已毕业的中药学硕士耿世玉。

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