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，長春中醫藥大學附屬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》的研究成果，通過建立“植物多糖-特定菌株-代謝物-宿主通路”完整功能鏈，首次揭示了林下山參中性多糖GPN能夠特異性富集Alistipes senegalensis，提高宿主色氨酸代謝水平，激活吲哚-AhR信號軸從而改善衰老小鼠生理功能，修復腸道屏障損傷，干細胞衰竭及其全身炎癥擴散。
派森諾為該研究提供了微生物組學及代謝組學測序及分析服務，下面讓我們一起來看看這篇文章吧！
圖1 整體流程圖
研究方法
1、動物實驗
青年組：2月齡BALB/c小鼠
老年模型：18月齡BALB/c小鼠，對照組：PBS灌胃、處理組：GPN灌胃（200 mg/kg，8周）。
2、腸道菌群相關實驗
糞菌移植（FMT）：驗證腸道菌群的作用，將不同處理組小鼠的糞便菌群移植到抗生素預處理的老年小鼠體內（4組，n=8）；
糞便條件培養基（FCM）：用于體外細胞和秀麗隱桿線蟲實驗，來探究菌群代謝產物的影響；
3、多組學分析
青年組：2月齡BALB/c小鼠
老年模型：18月齡BALB/c小鼠，對照組：PBS灌胃、處理組：GPN灌胃（200 mg/kg，8周）。
4、功能驗證
AhR通路驗證：Co-IP檢測AhR/ARNT結合，免疫熒光觀察核轉位；
跨物種驗證：人源Caco-2/THP-1共培養體系、小鼠腸類器官、秀麗隱桿線蟲模型來驗證驗證GPN及A. senegalensis的作用；
5、生理指標檢測
測定小鼠腸道屏障功能（如緊密連接蛋白表達、腸道通透性）、炎癥因子水平、腸道干細胞活性及衰老相關表型（如抓握力、懸掛時間）。
研究結果
1.GPN分離及理化特性分析
從人參中提取的粗多糖中分離出兩個組分，GPN和人參酸性多糖，選擇其中得率更高的GPN（88%）進行后續實驗，通過高效凝膠滲透色譜（HPGPC）、對傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）和1H 核磁共振（1H NMR）光譜進行理化表征，發現GPN主要含有葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖，是人參的水溶性中性葡聚糖（圖2）。
圖2 多糖的結構表征
2.GPN 通過修復老年小鼠腸道屏障緩解衰老表型并抑制全身性炎癥
動物實驗發現，GPN給藥可以恢復老年小鼠的腸道屏障（減輕老年小鼠腸道屏障損害和干細胞耗竭），減輕衰老表型并抑制全身炎癥，同時改善老年小鼠的生理功能，具體表現為：小鼠的握力、懸掛時間、每個絨毛的杯狀細胞數量和糞便含水量等都顯著增加；小腸結構完整性下降，腸絨毛變短且部分脫落、固有層結締組織疏松等形態學改變得到恢復；隱窩深度和絨毛長度有所增加，并恢復了緊密連接蛋白 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障有效地緩解了衰老表型和全身炎癥
3.腸道菌群重塑對 GPN 的有益治療作用至關重要
FMT實驗以及用抗生素混合物消耗微生物群發現，老年受體小鼠的全身性炎癥和腸道通透性在一定程度上得到改善，具體表現為接受 GPN 處理供體糞菌的老年受體小鼠衰老表型減輕、糞便含水量以及ZO-1 和 Lgr5 的表達顯著增加，隱窩深度和絨毛長度顯著恢復。上述結果表明，GPN 介導的腸道屏障修復是通過細菌間接實現的，而非直接作用（圖4）。
圖4 GPN的腸道微生物群依賴性治療效果
4. GPN介導的年齡相關性腸道通透性修復與細菌衍生代謝物相關
為了驗證治療效果是來自腸道菌群本身還是來自腸道細菌產生的代謝物，研究人員制備了FCM來飼喂秀麗隱桿線蟲以及小鼠，發現GPN 處理可以延長線蟲壽命、改善運動能力，以及改善腸道干細胞的再生潛能和屏障功能，證明了GPN 處理小鼠的細菌衍生代謝物可重現糞菌移植對腸道功能的影響，恢復腸道緊密連接結構并緩解衰老表型。進一步通過人巨噬細胞和人腸道上皮細胞的共培養系統，證實了GPN相關代謝物主要通過增強腸道上皮細胞中緊密連接蛋白的表達來降低上皮通透性，進而減輕炎癥（圖5）。
圖5 GPN對年齡相關的腸漏的修復與細菌衍生的代謝物有關
5.GPN提高色氨酸代謝和吲哚衍生物含量，誘導AhR激活、促進干性和屏障恢復
對糞便進行非靶代謝組學分析，發現老年組腸道的代謝物特征與青年組不同，且GPN喂養小鼠的代謝物形成了與老年組不同的聚類。與老年小鼠相比，GPN處理組牛磺酸、吲哚、吲哚衍生物和犬尿氨酸等年齡相關代謝物含量更高。與青年組相比，老年組色氨酸代謝通路的關鍵代謝物如煙酸、吲哚及其衍生物等含量降低，而GPN處理后這些物質表達量得以恢復（圖6）。
圖6 GPN提高色氨酸代謝和吲哚衍生物含量
通過檢測Caco-2 細胞和秀麗隱桿線蟲中關鍵 AhR 相關蛋白的水平，以及用FCM處理 AhR 突變線蟲實驗，證實了從人參中分離的中性活性多糖通過調節腸道菌群提高色氨酸代謝和吲哚含量，進而激活 AhR 通路，觸發腸道屏障和干細胞相關基因的表達，并抑制全身性炎癥（圖7）。
圖7 GPN的有益作用涉及AhR/ARNT結合
6. Alistipes senegalensis對 GPN 誘導的吲哚積累有顯著貢獻
通過宏基因組測序分析發現，青年組、老年組和 GPN 處理組的菌群組成存在顯著差異，與青年組相比，Alistipes屬在老年小鼠中減少，而在GPN處理組中顯著富集（圖8）。進一步分析發現，GPN體外處理可以特異性刺激Alistipes的生長，細菌豐度、吲哚水平以及與炎癥及衰老相關的參數之間的相關性分析表明， A. senegalensis豐度最高且與老年小鼠的色氨酸代謝水平呈正相關，與全身性炎癥呈負相關（圖9）。
圖8 GPN處理影響腸道微生物群的細菌組成
圖9 top5細菌與腸道屏障和色氨酸代謝水平之間的相關性分析
7. A. senegalensis通過吲哚/AhR 通路緩解年齡相關腸道屏障損傷、干細胞活性衰減及全身性炎癥
外源A. senegalensis處理后，顯著減少了衰老引起的炎癥和恢復腸道屏障功能，使得A. senegalensis處理組中AhR的核易位和色氨酸代謝及其相關代謝物的水平顯著提高，表明了A. senegalensis在 GPN 誘導的腸道屏障修復中起關鍵作用（圖10）。
圖10 A. senegalensis通過Indole/AhR通路減少衰老引起的炎癥和腸道屏障功能
研究結論
GPN提高老年小鼠腸道中A. senegalensis的豐度，促進色氨酸代謝和吲哚產生，激活AhR通路，觸發與腸道屏障和干細胞相關的基因表達，抑制年齡相關的腸道屏障功能障礙和炎癥。
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
