肠道菌群来源的代谢物介导茯苓多糖衍生物对抗氧化应激的保护作用

《Food Bioscience》：Gut microbiota-derived metabolites mediate the protective effects of Poria cocos polysaccharide derivatives against oxidative stress

　　

摘要

氧化应激是许多慢性疾病的共同病理基础，受肠道菌群密切调节。本研究调查了碱溶性茯苓多糖（APCP）衍生物，包括葡萄糖酸水解上清多糖（s-GA-PCP）和沉淀多糖（p-GA-PCP），对小鼠 D-半乳糖诱导的氧化应激的保护作用。给予 s-GA-PCP 和 p-GA-PCP 可改善体重、摄食量和器官指数，并减轻心脏、大脑、肝脏和皮肤等多个器官的组织病理损伤。两种衍生物均恢复了 SOD、CAT 和 GSH-Px 的活性，降低了血清和组织中的 MDA 水平，并上调了肝脏 Nrf2 蛋白表达。与 p-GA-PCP 相比，s-GA-PCP 表现出更优越的疗效，联合组未观察到协同效应。16S rRNA 测序显示，给予 s-GA-PCP 重塑了肠道菌群，特异性富集了小鼠乳杆菌（Lactobacillus murinus）和假长双歧杆菌（Bifidobacterium pseudolongum）。体外利用L. murinus或B. pseudolongum发酵 s-GA-PCP 产生了缓解 H₂O₂诱导的 HepG2 细胞氧化损伤的益生后元。血清代谢组学鉴定出不同的代谢物谱，与 s-GA-PCP 处理的小鼠相比，L-缬氨酸等代谢物在小鼠中富集。生物活性化合物筛选进一步证实，L-缬氨酸等代谢物显著降低了 ROS 并增强了抗氧化酶活性。这些发现表明，APCP 衍生物通过重塑肠道菌群和激活 Nrf2 通路来缓解氧化应激，突显了其作为氧化应激相关疾病功能性食品配料的潜力。

引言

当活性氧（ROS）的生成速率超过机体抗氧化系统的清除能力时，过量的 ROS 会破坏细胞内氧化还原稳态，导致 DNA、蛋白质和脂质等生物大分子发生氧化损伤。这种病理过程被定义为氧化应激（Zorov 等，2014）。自 20 世纪 50 年代提出自由基理论以来，现代分子和细胞生物学的发展使人们对氧化应激的理解从简单的生化现象深化为疾病发生、发展和预后的核心病理机制（Dai 等，2025）。氧化应激的病理后果广泛，影响几乎所有主要疾病类别。它是神经退行性疾病（Alqahtani 等，2023；Ionescu-Tucker & Cotman, 2021; Keeney 等，2024; Pfeifer, 2024; Teleanu 等，2022）、心血管疾病（Bugger & Pfeil, 2020; González 等，2014; Batty 等，2022; Przybylska & Tokarczyk, 2022; Schwab 等，2026; Vermot 等，2021）、代谢性疾病（González 等，2023; Gottlieb 等，2019; Roohi 等，2023; Zeng 等，2022）、肿瘤（Moloney & Cotter, 2018; Nakamura & Takada, 2021）、炎症和自身免疫性疾病（Buzoglu 等，2023; Sahoo 等，2023; Mittal 等，2014; Zamudio-Cuevas 等，2022）以及衰老相关疾病（Gu 等，2020; Liu 等，2025; Dr?ge, 2003; Xu 等，2025）之间的关键病理环节。因此，作为多种重大疾病的中心病理机制，氧化应激引发了一系列损伤过程：首先是生物大分子，然后是细胞功能，最后是组织和器官。这揭示了看似不相关的疾病之间的潜在病理联系。这一理解表明，调节氧化应激可能是各种慢性疾病防治的共性靶点。

近年来，随着肠道微生物组研究的深入，肠道菌群在调节宿主氧化应激中的作用受到了越来越多的关注。研究表明，肠道菌群与氧化应激之间存在密切的相互作用（Semenova 等，2024）。微生物群失调会升高肠道氧化还原电位，从而促进机会性病原体定植。相反，健康的肠道菌群通过诱导宿主抗氧化酶的产生和生成具有抗氧化特性的微生物代谢物来维持宿主的氧化还原平衡（McBeth 等，2025）。

Lactobacillus属作为肠道核心益生菌，已被证实具有抗氧化活性。例如，Lactobacillus plantarum益生后元显著增强了 KDR 细胞中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，同时降低了氮氧化物产生和 ROS 水平（Hosseinzadeh 等，2025）。Lactobacillus delbrueckii通过激活 TLR2 和 TLR4 表达，减轻了 IPEC-J2 细胞中 H₂O₂诱导的氧化损伤，导致丙二醛（MDA）水平降低和抗氧化能力显著改善（Chen 等，2025）。Lactobacillus J26 显著上调了 Nrf2 信号通路的表达，并以剂量依赖的方式增加了肝脏中 SOD、GSH-Px 和过氧化氢酶（CAT）的活性（Li 等，2024）。

Bifidobacteria是另一类核心益生菌，能够清除自由基并保护细胞免受氧化损伤。Bifidobacteria的抗氧化机制包括其固有的抗氧化酶系统，该系统直接在肠腔内消除 ROS；其代谢物，调节宿主抗氧化酶的表达；以及竞争性抑制，减少有害细菌产生的内源性 ROS 来源（Cheng 等，2026）。

因此，靶向肠道菌群并通过饮食干预调节其组成以调节微生物代谢物，已成为疾病预防和治疗的重要策略。研究证实，不同来源的碳水化合物通过调节肠道微生物群落发挥益生元效应（Do 等，2021; Fu 等，2020; Hao 等，2022; Li 等，2020; Liu 等，2020, 2021; Sang 等，2021; Wang 等，2019; Xie 等，2025）。然而，大多数现有研究集中在水溶性多糖组分，报告的相关性主要在门或属水平，未鉴定出特定的细菌物种或其功能代谢物。碱溶性茯苓多糖（APCP）具有β-（1→3）-D-葡聚糖骨架，能够调节肠道菌群的组成和功能，作为膳食纤维和潜在的益生元具有相当大的价值（Liu 等，2021; Liu 等，2019; Sun 等，2019; Wang 等，2018; Yan 等，2021; Zhu 等，2022; Jia 等，2025）。然而，其高分子量和不良的水溶性严重限制了其开发和利用潜力。此外，目前的研究主要集中在通过有机试剂介导的水溶性多糖或碱溶性多糖化学修饰产品，而关于直接降解和修饰的天然碱溶性多糖活性的研究仍然很少，特别是关于其通过靶向肠道菌群的抗氧化效应和益生元潜力。

为此，在本研究中，制备了 APCP 的葡萄糖酸水解衍生物，并系统评估了它们的抗氧化活性以及对肠道菌群和血清代谢组的调节作用。我们旨在分析功能通路和潜在的分子机制，鉴定关键细菌物种及其生物活性代谢物，从而为开发 APCP 衍生物作为靶向肠道菌群的抗氧化功能性食品提供科学依据。

章节片段

材料

Poria cocos 购自北京同仁堂（集团）有限责任公司（中国北京）。葡萄糖酸购自高保有限公司（中国河南）。RNALater 动物 RNA 稳定溶液、RNAeasy 动物 RNA 提取试剂盒（离心柱）和 4 % 多聚甲醛固定剂购自北京鼎国生物技术有限公司（北京）。RT-qPCR 和基于荧光的定量 PCR 试剂盒购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司（南京）。qPCR 引物由上海生工生物技术有限公司（上海）合成。抗氧化

APCP 衍生物调节 D-半乳糖诱导的氧化应激小鼠的生理状态

为了评估 s-GA-PCP 和 p-GA-PCP 对 D-半乳糖（D-gal）诱导的小鼠生理状态的影响，每周监测体重。如图 1A 所示，SUP 组和 MIX 组的体重增加高于 MOD 组，而 CON 组和 PRE 组表现出与 MOD 组相当或略低的体重增加。相应地，摄食量分析显示，与 CON 组相比，MOD 组显著减少。值得注意的是，

讨论

在本研究中，通过连续八周每天皮下注射 D-gal（200 mg/kg）在小鼠中建立了慢性氧化应激模型。经过 D-gal 处理后，模型组的摄食量显著减少，心脏、大脑和肝脏的器官指数下降，而肾脏和脾脏的器官指数没有显著变化。这些发现与已确立的 D-gal 毒性谱一致（Pietraforte & Malorni, 2014; Wang 等，2016; Wang 等

结论

总之，本研究提供了直接的细胞水平证据，证明 s-GA-PCP 经肠道有益菌发酵后产生的代谢物是发挥抗氧化保护作用的關鍵直接效应物质。尽管 L1 和 L10 菌株都能产生强效的抗氧化发酵液，但它们可能通过不同的机制发挥作用。L10 发酵液可能侧重于快速激活酶活性和中和 ROS，而 L1 发酵液也

CRediT 作者贡献声明

杨春敏：资源，资金获取。颜平平：可视化，数据整理。李芬发：写作 - 审查与编辑，写作 - 初稿，方法论。彭西春：监督，资源，调查，资金获取，形式分析

未引用参考文献

Li 等，2024a; Liu 等，2021; Liu 等，2021; Ma 等，2021; Wang 等，2019。

数据可用性声明

本研究中提出的原始贡献包含在文章中；进一步的查询可向通讯作者提出。

注释

作者声明无利益冲突

资助

本研究得到了 国家自然科学基金 [编号：32472291] 的支持。

利益冲突声明

本手稿未在其他地方部分或整体发表或展示，也未在另一家期刊上考虑发表。我们已阅读并理解了贵刊的政策，我们相信手稿没有违反其中的任何一项。没有需要声明的利益冲突。

杨春敏|李芬发|颜平平|彭西春

广州工商学院工程学院，广东广州，510632，中国