《Carbohydrate Polymers》：Purified polysaccharides from safflower (
Carthamus tinctorius L.) post-extraction residues alleviate immunosuppression in mice by modulating gut microbiome
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摘要从红花提取后的残渣中提取了一种新型多糖AES-S，采用响应面法 (RSM) 和人工神经网络 (ANN) 优化技术进行纯化以获得均一的多糖。结构分析表明，AES-S 是一种 RG-I 型果胶多糖，主链为→4)-α-GalpA-(1?→?2)-α-Rhap-(1?→，分子量
摘要
从红花提取后的残渣中提取了一种新型多糖AES-S，采用响应面法 (RSM) 和人工神经网络 (ANN) 优化技术进行纯化以获得均一的多糖。结构分析表明，AES-S 是一种 RG-I 型果胶多糖，主链为→4)-α-GalpA-(1?→?2)-α-Rhap-(1?→，分子量 (Mw) 为 16.27 kDa。AES-S 通过促进细胞因子分泌、恢复 T 细胞增殖、增加免疫球蛋白并维持肠道屏障完整性，恢复了环磷酰胺 (CTX) 诱导的免疫抑制小鼠的免疫稳态。基于伪无菌小鼠模型和粪便微生物群移植 (FMT)，证实了肠道微生物组及其相关代谢产物在 AES-S 对肠道损伤的保护作用中起着关键作用。16S 核糖体 RNA (rRNA) 和内转录间隔区 (ITS) 测序显示，AES-S 重塑了肠道微生物组，富集了有益菌群 (棒状杆菌属) 和真菌群 (红假单胞菌属)。代谢组学进一步揭示了免疫调节代谢物的关键变化，包括 5-甲基硫基-d-核糖和 D-半乳糖-6-硫酸酯，以及短链脂肪酸 (SCFAs) 的显著增加。相关性分析将这些微生物变化与代谢恢复联系起来。这些发现表明，AES-S 通过肠道微生物组-代谢轴发挥免疫调节作用，使其成为一种有前景的天然免疫调节剂。
引言
免疫系统疾病对全球健康构成重大负担，过去十年中自身免疫性疾病的发病率上升了约 40%。目前，免疫缺陷相关疾病影响了全球近 10% 的人口 (Conrad 等，2023)。天然多糖由超过十个单糖单元通过糖苷键连接形成复杂的结构，由于其良好的安全性和强大的抗炎及免疫调节特性，在全球范围内引起了广泛关注 (Balasubramaniyam 等，2025；Hou、Chen、Yang 和 Ji，2020；Huang、Zhang、Xue 和 Tan，2025；Yuan、Li、Huang、Fu 和 Dong，2023)。因此，阐明其结构-活性关系对于开发新型免疫调节剂至关重要。
红花 (Carthamus tinctorius L.) 是菊科植物的干燥管状花，在中国传统医学中已使用超过两千年 (Cheng 等，2024)。现代药理学研究证实了其广泛的生物活性，包括抗炎、抗氧化、抗凋亡和肠道微生物群调节作用 (Chen 等，2023；Dong 等，2026；Wang 等，2026)，其中羟基红花黄色素 A (HSYA) 是主要活性成分 (Qi 等，2014)。然而，HSYA 的工业生产会产生大量通常作为废物丢弃的副产品，尽管其中含有丰富的生物活性物质。我们之前的研究表明，这些红花提取后的残渣富含生物活性多糖，其中碱提多糖 (AES) 表现出优异的体外免疫调节活性，因此具有巨大的开发潜力 (Liu 等，2025)。传统的优化方法，包括单因素实验和 RSM，在高非线性提取系统中经常表现出有限的效能，而人工神经网络 (ANN) 等人工智能辅助技术则提供了更高的预测精度和优化的性能 (Ameer 等，2017)。然而，结合 RSM 和 ANN 优化红花残渣多糖的碱提 (AE) 方法尚未得到探索。
肠道微生物组，常被称为人体的“第二基因组”，是免疫功能的关键调节者 (Guo 等，2025)。许多多糖作为益生元调节肠道微生物组，从而间接介导免疫调节反应 (Dong 等，2025)。这种肠道微生物群依赖性机制被认为是现代药食同源的基石，其中生物活性多糖代表了营养和药理功能的结合以促进健康 (Cong，2024；Sun-Waterhouse、Chen、Liu、Waterhouse G. 和 Kang，2024)。然而，AES-S 与肠道微生物组相互作用调节免疫的机制尚不清楚，需要进一步研究。基于此，我们假设 AES-S 通过联合调节肠道细菌群和真菌群、短链脂肪酸 (SCFAs) 和全身代谢组来缓解 CTX 诱导的免疫抑制。
为此，本研究报道了从红花提取后的残渣中提取的一种新型多糖 AES-S 的提取、表征和免疫调节活性。使用 RSM 和 ANN 策略相结合的方法优化了碱提，以克服传统方法在非线性系统中的局限性。纯化的 AES-S 使用高效液相色谱 (HPLC)、傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)、气相色谱-质谱联用 (GC–MS) 和核磁共振 (NMR) 进行了详细的结构表征。在 RAW264.7 巨噬细胞和 CTX 诱导的免疫抑制小鼠模型中评估了免疫调节效果。除了功能评估外，本研究结合了肠道微生物组分析、短链脂肪酸和非靶向代谢组学，从“细菌群-真菌群-宿主”多维角度阐明了 AES-S 的免疫调节网络。总之，这些发现使 AES-S 成为一种有前景的天然免疫调节剂，并为其结构特征和复杂机制提供了关键见解，从而为其在功能性食品或治疗药物中的应用奠定了坚实的基础。
部分摘录
材料与试剂
红花提取后的残渣按照我们之前的研究方案 (Liu 等，2025) 准备。简而言之，将红花粉末用 70% 乙醇进行超声辅助提取以去除 HSYA。所得残渣风干，粉碎至通过 40 目筛，并在环境温度下储存在密封容器中以待进一步分析。槲皮素 (SQ8030) 购自索莱宝生物 (北京，中国)。没食子酸 (S30153)
AES-S 的纯化与理化性质分析
在优化条件下提取并纯化 AES。洗脱曲线显示在 0、0.3 和 0.5 M 处有峰，以 AES-D0.3 为主要成分 (图 2A)，随后在 Sephacryl S-400 柱上进一步纯化以获得 AES-S，AES-S 的产率相对于 AES-D0.3 为 76.8 ± 0.62%，相对于 AES 为 35.36 ± 0.53% (图 2B)。
AES-S 中的多糖含量、总蛋白含量、糖醛酸含量、总酚含量和黄酮类化合物含量分别为 94.82 ± 2.221%、0.08 ± 0.001%，
结论
在本研究中，首次利用 RSM 和 ANN 优化提取条件，从红花提取后的残渣中分离出一种新型果胶多糖 (AES-S)。AES-S 的主链由交替的→4)-α-GalpA-(1?→?2)-α-Rhap-(1?→单元组成，分子量 (Mw) 为 16.27 kDa。体外实验表明，AES-S 增强了巨噬细胞的吞噬作用并促进了细胞因子（一氧化氮、IL-1β、IL-6、TNF-α）的分泌。在 CTX 诱导的免疫抑制小鼠中
CRediT作者贡献声明
刘文琦：撰写—初稿，可视化，调查研究，形式分析，数据整理，概念化。李阳阳：撰写—审阅与编辑，方法学。孙莹：方法学，调查研究。刘星睿：撰写—审阅与编辑，形式分析。白亚静：撰写—审阅与编辑。杜丽娜：撰写—审阅与编辑。兰欣欣：指导，方法学。杨静：撰写—审阅与编辑，指导，方法学。管莉莉：撰写—审阅与编辑，
伦理声明
本研究按照 ARRIVE (动物研究：活体实验报告) 指南进行。本研究经吉林农业大学实验动物伦理委员会批准。(批准号：20250429001)
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
刘文琦|李阳阳|孙莹|刘星睿|白亚静|杜丽娜|兰欣欣|杨静|管莉莉
中国新疆，832003，石河子，石河子大学红花产业研究院，石河子大学药学院，教育部新疆药用植物资源利用重点实验室
