2025-08-11
林下山參多糖（Ginseng Polysaccharides, GPs）作為天然植物益生元已被證實具有良好的保護腸道作用，具有調控其微環境穩態、改善衰老相關炎癥等功效。然而，當前針對該過程中涉及的關鍵功能菌株及其代謝通路研究鮮有報道，其菌群代謝物與宿主細胞互作的確切機制尚不明確。近期，長(chang)春中(zhong)醫藥大學附屬(shu)醫院實驗中心王丹丹副研究員在《Advanced Science》（IF=14.1/Q1）上發表了題為《Alistipes senegalensisis critically involved in gut barrier repair mediated by Panax ginseng neutral polysaccharides in aged mice》的(de)研究(jiu)成果，通過建立“植物(wu)多糖(tang)-特(te)定菌株-代謝(xie)物(wu)-宿主通路”完整功能鏈(lian)，首(shou)次揭示了林下山(shan)參(can)中性多糖(tang)GPN能夠特(te)異性富集(ji)Alistipes senegalensis，提高宿主色氨酸代謝(xie)水平，激(ji)活吲哚(duo)-AhR信號軸從而改善衰老小鼠生理功能，修復腸道屏障(zhang)損傷，干細胞衰竭(jie)及其全身(shen)炎癥擴散。
派(pai)森諾為該研究提供了微生物(wu)組學及代(dai)謝(xie)組學測序及分析服務，下面讓我們一起來看看這篇(pian)文章吧！
圖(tu)1 整體流程圖(tu)
研究方法
1、動(dong)物實驗
青年組：2月齡BALB/c小鼠
老(lao)年模型：18月齡BALB/c小鼠，對(dui)照組：PBS灌胃、處理組：GPN灌胃（200 mg/kg，8周）。
2、腸道菌(jun)群(qun)相關實(shi)驗
糞(fen)菌移(yi)植（FMT）：驗證腸道菌群的(de)(de)(de)作用(yong)，將不同處理組小鼠的(de)(de)(de)糞(fen)便菌群移(yi)植到抗(kang)生素預處理的(de)(de)(de)老年(nian)小鼠體(ti)內（4組，n=8）；
糞(fen)便條件培養基（FCM）：用(yong)于體外細胞和秀麗隱桿(gan)線蟲實驗，來探究菌群代(dai)謝產物的影(ying)響；
3、多組學分析(xi)
青年組：2月(yue)齡BALB/c小(xiao)鼠
老年模型：18月齡BALB/c小(xiao)鼠，對(dui)照組：PBS灌(guan)(guan)胃、處(chu)理組：GPN灌(guan)(guan)胃（200 mg/kg，8周）。
4、功(gong)能驗證
AhR通路驗(yan)證：Co-IP檢(jian)測AhR/ARNT結合(he)，免疫熒光觀察核轉位；
跨(kua)物種驗證：人源(yuan)Caco-2/THP-1共培(pei)養體系、小(xiao)鼠(shu)腸類器官、秀麗隱桿線蟲模型來驗證驗證GPN及A. senegalensis的作用(yong)；
5、生理(li)指(zhi)標(biao)檢測(ce)
測(ce)定小鼠腸道(dao)(dao)屏障功能（如緊(jin)密連接蛋白(bai)表達、腸道(dao)(dao)通(tong)透性(xing)(xing)）、炎癥因子(zi)水平、腸道(dao)(dao)干細胞(bao)活性(xing)(xing)及衰老相關表型（如抓握力、懸掛時間）。
研究(jiu)結果
1.GPN分離及(ji)理化特性(xing)分析
從人參(can)(can)中提取的粗多(duo)糖中分離出兩個組(zu)分，GPN和(he)(he)人參(can)(can)酸性多(duo)糖，選(xuan)擇其(qi)中得率(lv)更(geng)高的GPN（88%）進行后續實驗，通過(guo)高效凝膠滲透色(se)譜（HPGPC）、對傅里葉(xie)變換紅外光譜分析（FT-IR）和(he)(he)1H 核磁共振（1H NMR）光譜進行理化表征(zheng)，發(fa)現GPN主要含有葡(pu)(pu)萄(tao)糖、甘露糖和(he)(he)阿拉(la)伯(bo)糖，是(shi)人參(can)(can)的水(shui)溶性中性葡(pu)(pu)聚糖（圖2）。
圖2 多(duo)糖的結構表征
2.GPN 通過修復老年小鼠(shu)腸(chang)道屏障緩解衰老表型并抑制全身(shen)性炎癥
動物實驗發現(xian)，GPN給(gei)藥可以恢(hui)復老(lao)(lao)年(nian)(nian)小(xiao)鼠(shu)(shu)(shu)(shu)的腸道屏(ping)障（減(jian)輕老(lao)(lao)年(nian)(nian)小(xiao)鼠(shu)(shu)(shu)(shu)腸道屏(ping)障損害和(he)干細胞耗竭(jie)），減(jian)輕衰(shuai)老(lao)(lao)表(biao)型并抑(yi)制全身炎癥(zheng)，同時改(gai)善(shan)老(lao)(lao)年(nian)(nian)小(xiao)鼠(shu)(shu)(shu)(shu)的生(sheng)理功能，具(ju)體表(biao)現(xian)為(wei)：小(xiao)鼠(shu)(shu)(shu)(shu)的握力(li)、懸掛時間、每個絨毛(mao)的杯狀(zhuang)細胞數量(liang)和(he)糞便含水量(liang)等(deng)都顯著(zhu)增(zeng)加；小(xiao)腸結(jie)構完整(zheng)性下降(jiang)，腸絨毛(mao)變短(duan)且部分脫落、固有(you)層(ceng)結(jie)締組(zu)織疏(shu)松等(deng)形態(tai)學改(gai)變得到(dao)恢(hui)復；隱(yin)窩深度(du)和(he)絨毛(mao)長度(du)有(you)所(suo)增(zeng)加，并恢(hui)復了緊(jin)密(mi)連接蛋白(bai) ZO-1、Occludin 以及 MUC2 的水平（圖3）。
圖3 GPN治療通過恢復老年小鼠的腸道屏(ping)障(zhang)有(you)效地緩(huan)解了衰老表型和(he)全(quan)身炎癥
3.腸道(dao)菌(jun)群重(zhong)塑對 GPN 的有益治療作用至關重(zhong)要
FMT實驗以及(ji)用抗生素混(hun)合(he)物消耗微生物群發現，老年(nian)受體小鼠的全身性(xing)炎(yan)癥和腸道通透性(xing)在一定程(cheng)度(du)上(shang)得到(dao)改善(shan)，具體表現為接受 GPN 處理(li)供(gong)體糞(fen)菌(jun)的老年(nian)受體小鼠衰老表型減輕、糞(fen)便含水量以及(ji)ZO-1 和 Lgr5 的表達顯著增加(jia)，隱(yin)窩深度(du)和絨毛(mao)長度(du)顯著恢復(fu)。上(shang)述結果表明，GPN 介導的腸道屏障(zhang)修復(fu)是通過細菌(jun)間(jian)接實現的，而非(fei)直接作用（圖4）。
圖(tu)4 GPN的腸道微生物群依賴(lai)性治療效果
4. GPN介(jie)導的年齡相(xiang)關性(xing)腸道(dao)通透(tou)性(xing)修(xiu)復與細(xi)菌衍(yan)生代謝物相(xiang)關
為了(le)驗(yan)證治(zhi)療效果是來(lai)自腸(chang)道(dao)(dao)(dao)菌(jun)(jun)群本身還是來(lai)自腸(chang)道(dao)(dao)(dao)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)產生的(de)代(dai)謝物(wu)，研(yan)究人員制(zhi)備了(le)FCM來(lai)飼喂(wei)秀麗隱桿線蟲以及小(xiao)(xiao)鼠，發現GPN 處理(li)可以延長線蟲壽命(ming)、改(gai)善運動能力，以及改(gai)善腸(chang)道(dao)(dao)(dao)干細(xi)(xi)胞(bao)的(de)再(zai)生潛能和屏障功(gong)能，證明了(le)GPN 處理(li)小(xiao)(xiao)鼠的(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)衍生代(dai)謝物(wu)可重現糞菌(jun)(jun)移植對腸(chang)道(dao)(dao)(dao)功(gong)能的(de)影響，恢復腸(chang)道(dao)(dao)(dao)緊密連接結構并緩解衰(shuai)老(lao)表型(xing)。進(jin)一步通過人巨噬細(xi)(xi)胞(bao)和人腸(chang)道(dao)(dao)(dao)上皮(pi)細(xi)(xi)胞(bao)的(de)共培養(yang)系統(tong)，證實了(le)GPN相(xiang)關代(dai)謝物(wu)主要通過增強腸(chang)道(dao)(dao)(dao)上皮(pi)細(xi)(xi)胞(bao)中(zhong)緊密連接蛋白的(de)表達來(lai)降低上皮(pi)通透性，進(jin)而減輕炎癥(zheng)（圖5）。
圖(tu)5 GPN對年(nian)齡相關(guan)(guan)的腸(chang)漏的修復與細菌衍(yan)生的代謝物有關(guan)(guan)
5.GPN提(ti)高色(se)氨酸代(dai)謝和(he)吲哚衍生物含量(liang)，誘導AhR激(ji)活、促進干性和(he)屏障恢復
對糞(fen)便(bian)進(jin)行非(fei)靶代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)組(zu)(zu)學分析，發現老年組(zu)(zu)腸道(dao)的(de)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)物特征與(yu)青年組(zu)(zu)不(bu)同，且GPN喂養小鼠(shu)的(de)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)物形成了與(yu)老年組(zu)(zu)不(bu)同的(de)聚類(lei)。與(yu)老年小鼠(shu)相比，GPN處(chu)理(li)組(zu)(zu)牛(niu)磺酸(suan)、吲(yin)哚(duo)、吲(yin)哚(duo)衍生物和犬尿氨酸(suan)等年齡(ling)相關(guan)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)物含量(liang)(liang)更(geng)高。與(yu)青年組(zu)(zu)相比，老年組(zu)(zu)色氨酸(suan)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)通路的(de)關(guan)鍵(jian)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)物如煙酸(suan)、吲(yin)哚(duo)及其(qi)衍生物等含量(liang)(liang)降低，而GPN處(chu)理(li)后這些(xie)物質表達(da)量(liang)(liang)得以恢(hui)復（圖(tu)6）。
圖6 GPN提高色氨酸代謝和(he)吲哚衍生物含量
通過檢(jian)測Caco-2 細(xi)胞(bao)和(he)秀麗隱(yin)桿線(xian)蟲中(zhong)關(guan)鍵 AhR 相關(guan)蛋白的水平，以及用FCM處理 AhR 突(tu)變(bian)線(xian)蟲實驗，證(zheng)實了從人(ren)參中(zhong)分離的中(zhong)性(xing)活(huo)性(xing)多糖通過調(diao)節(jie)腸道(dao)菌群提高色氨酸代謝和(he)吲(yin)哚含量(liang)，進而(er)激活(huo) AhR 通路，觸發腸道(dao)屏(ping)障(zhang)和(he)干(gan)細(xi)胞(bao)相關(guan)基因(yin)的表達，并抑制全身性(xing)炎(yan)癥（圖7）。
圖7 GPN的有益作(zuo)用涉(she)及AhR/ARNT結合
6. Alistipes senegalensis對 GPN 誘導(dao)的吲哚(duo)積(ji)累有顯著(zhu)貢獻(xian)
通過宏基因組(zu)測(ce)序分(fen)析(xi)發現，青(qing)年(nian)(nian)組(zu)、老年(nian)(nian)組(zu)和(he) GPN 處(chu)理組(zu)的(de)(de)(de)菌群組(zu)成存在(zai)顯著差異(yi)，與(yu)青(qing)年(nian)(nian)組(zu)相(xiang)比(bi)，Alistipes屬(shu)在(zai)老年(nian)(nian)小鼠中減少(shao)，而(er)在(zai)GPN處(chu)理組(zu)中顯著富集（圖(tu)8）。進一步(bu)分(fen)析(xi)發現，GPN體外處(chu)理可以(yi)特異(yi)性刺激Alistipes的(de)(de)(de)生長，細菌豐度(du)、吲哚水平以(yi)及(ji)與(yu)炎(yan)癥及(ji)衰老相(xiang)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)參數(shu)之間的(de)(de)(de)相(xiang)關(guan)(guan)性分(fen)析(xi)表明(ming)， A. senegalensis豐度(du)最高且(qie)與(yu)老年(nian)(nian)小鼠的(de)(de)(de)色氨酸代謝水平呈(cheng)正相(xiang)關(guan)(guan)，與(yu)全(quan)身(shen)性炎(yan)癥呈(cheng)負相(xiang)關(guan)(guan)（圖(tu)9）。
圖8 GPN處理(li)影響腸道微生物群的細菌組成
圖9 top5細(xi)菌(jun)與腸(chang)道(dao)屏障和色(se)氨酸代(dai)謝(xie)水平之(zhi)間的相關性分析
7. A. senegalensis通過吲哚/AhR 通路緩解年(nian)齡(ling)相(xiang)關(guan)腸道屏障損傷、干細胞活性(xing)(xing)衰(shuai)減及全身性(xing)(xing)炎癥
外源(yuan)A. senegalensis處(chu)理(li)后，顯著減少(shao)了衰老引起的炎癥和(he)恢(hui)復腸(chang)道屏障功能，使得(de)A. senegalensis處(chu)理(li)組中(zhong)AhR的核易(yi)位和(he)色氨酸代謝(xie)及其相(xiang)關代謝(xie)物的水(shui)平顯著提高，表明了A. senegalensis在(zai) GPN 誘導的腸(chang)道屏障修復中(zhong)起關鍵作用（圖10）。
圖10 A. senegalensis通過Indole/AhR通路減少衰老引(yin)起的(de)炎癥和腸道(dao)屏障功能
研究結論
GPN提高老(lao)年小鼠腸(chang)道(dao)(dao)中(zhong)A. senegalensis的(de)豐度，促(cu)進(jin)色氨(an)酸代謝和(he)(he)吲(yin)哚產生，激活AhR通路，觸發與腸(chang)道(dao)(dao)屏(ping)障(zhang)和(he)(he)干細胞相關的(de)基因(yin)表達(da)，抑制年齡相關的(de)腸(chang)道(dao)(dao)屏(ping)障(zhang)功能障(zhang)礙(ai)和(he)(he)炎癥。
原文引用
Wang D, Wang H, Li Y, et al. Alistipes senegalensis is Critically Involved in Gut Barrier Repair Mediated by Panax Ginseng Neutral Polysaccharides in Aged Mice. Adv Sci (Weinh). 2025 Jul 3:e16427.
原文鏈接
DOI: 10.1002/advs.202416427
