2025-08-11
林下山参多糖（Ginseng Polysaccharides, GPs）作为天然植物益生元已被证实具有良好的保护肠道作用，具有调控其微环境稳态、改善衰老相关炎症等功效。然而，当前针对该过程中涉及的关键功能菌株及其代谢通路研究鲜有报道，其菌群代谢物与宿主细胞互作的确切机制尚不明确。近期，长春中医药大学附属医院实验中心王丹丹副研究员在《Advanced Science》（IF=14.1/Q1）上发表了题为《Alistipes senegalensisis critically involved in gut barrier repair mediated by Panax ginseng neutral polysaccharides in aged mice》的研究成果，通过建立“植物多糖-特定菌株-代谢物-宿主通路”完整功能链，首次揭示了林下山参中性多糖GPN能够特异性富集Alistipes senegalensis，提高宿主色氨酸代谢水平，激活吲哚-AhR信号轴从而改善衰老小鼠生理功能，修复肠道屏障损伤，干细胞衰竭及其全身炎症扩散。
派森诺为该研究提供了微生物组学及代谢组学测序及分析服务，下面让我们一起来看看这篇文章吧！
图1 整体流程图
研究方法
1、动物实验
青年组：2月龄BALB/c小鼠
老年模型：18月龄BALB/c小鼠，对照组：PBS灌胃、处理组：GPN灌胃（200 mg/kg，8周）。
2、肠道菌群相关实验
粪菌移植（FMT）：验证肠道菌群的作用，将不同处理组小鼠的粪便菌群移植到抗生素预处理的老年小鼠体内（4组，n=8）；
粪便条件培养基（FCM）：用于体外细胞和秀丽隐杆线虫实验，来探究菌群代谢产物的影响；
3、多组学分析
青年组：2月龄BALB/c小鼠
老年模型：18月龄BALB/c小鼠，对照组：PBS灌胃、处理组：GPN灌胃（200 mg/kg，8周）。
4、功能验证
AhR通路验证：Co-IP检测AhR/ARNT结合，免疫荧光观察核转位；
跨物种验证：人源Caco-2/THP-1共培养体系、小鼠肠类器官、秀丽隐杆线虫模型来验证验证GPN及A. senegalensis的作用；
5、生理指标检测
测定小鼠肠道屏障功能（如紧密连接蛋白表达、肠道通透性）、炎症因子水平、肠道干细胞活性及衰老相关表型（如抓握力、悬挂时间）。
研究结果
1.GPN分离及理化特性分析
从人参中提取的粗多糖中分离出两个组分，GPN和人参酸性多糖，选择其中得率更高的GPN（88%）进行后续实验，通过高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、对傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）和¹H 核磁共振（¹H NMR）光谱进行理化表征，发现GPN主要含有葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖，是人参的水溶性中性葡聚糖（图2）。
图2 多糖的结构表征
2.GPN 通过修复老年小鼠肠道屏障缓解衰老表型并抑制全身性炎症
动物实验发现，GPN给药可以恢复老年小鼠的肠道屏障（减轻老年小鼠肠道屏障损害和干细胞耗竭），减轻衰老表型并抑制全身炎症，同时改善老年小鼠的生理功能，具体表现为：小鼠的握力、悬挂时间、每个绒毛的杯状细胞数量和粪便含水量等都显著增加；小肠结构完整性下降，肠绒毛变短且部分脱落、固有层结缔组织疏松等形态学改变得到恢复；隐窝深度和绒毛长度有所增加，并恢复了紧密连接蛋白 ZO-1、Occludin 以及 MUC2 的水平（图3）。
图3 GPN治疗通过恢复老年小鼠的肠道屏障有效地缓解了衰老表型和全身炎症
3.肠道菌群重塑对 GPN 的有益治疗作用至关重要
FMT实验以及用抗生素混合物消耗微生物群发现，老年受体小鼠的全身性炎症和肠道通透性在一定程度上得到改善，具体表现为接受 GPN 处理供体粪菌的老年受体小鼠衰老表型减轻、粪便含水量以及ZO-1 和 Lgr5 的表达显著增加，隐窝深度和绒毛长度显著恢复。上述结果表明，GPN 介导的肠道屏障修复是通过细菌间接实现的，而非直接作用（图4）。
图4 GPN的肠道微生物群依赖性治疗效果
4. GPN介导的年龄相关性肠道通透性修复与细菌衍生代谢物相关
为了验证治疗效果是来自肠道菌群本身还是来自肠道细菌产生的代谢物，研究人员制备了FCM来饲喂秀丽隐杆线虫以及小鼠，发现GPN 处理可以延长线虫寿命、改善运动能力，以及改善肠道干细胞的再生潜能和屏障功能，证明了GPN 处理小鼠的细菌衍生代谢物可重现粪菌移植对肠道功能的影响，恢复肠道紧密连接结构并缓解衰老表型。进一步通过人巨噬细胞和人肠道上皮细胞的共培养系统，证实了GPN相关代谢物主要通过增强肠道上皮细胞中紧密连接蛋白的表达来降低上皮通透性，进而减轻炎症（图5）。
图5 GPN对年龄相关的肠漏的修复与细菌衍生的代谢物有关
5.GPN提高色氨酸代谢和吲哚衍生物含量，诱导AhR激活、促进干性和屏障恢复
对粪便进行非靶代谢组学分析，发现老年组肠道的代谢物特征与青年组不同，且GPN喂养小鼠的代谢物形成了与老年组不同的聚类。与老年小鼠相比，GPN处理组牛磺酸、吲哚、吲哚衍生物和犬尿氨酸等年龄相关代谢物含量更高。与青年组相比，老年组色氨酸代谢通路的关键代谢物如烟酸、吲哚及其衍生物等含量降低，而GPN处理后这些物质表达量得以恢复（图6）。
图6 GPN提高色氨酸代谢和吲哚衍生物含量
通过检测Caco-2 细胞和秀丽隐杆线虫中关键 AhR 相关蛋白的水平，以及用FCM处理 AhR 突变线虫实验，证实了从人参中分离的中性活性多糖通过调节肠道菌群提高色氨酸代谢和吲哚含量，进而激活 AhR 通路，触发肠道屏障和干细胞相关基因的表达，并抑制全身性炎症（图7）。
图7 GPN的有益作用涉及AhR/ARNT结合
6. Alistipes senegalensis对 GPN 诱导的吲哚积累有显著贡献
通过宏基因组测序分析发现，青年组、老年组和 GPN 处理组的菌群组成存在显著差异，与青年组相比，Alistipes属在老年小鼠中减少，而在GPN处理组中显著富集（图8）。进一步分析发现，GPN体外处理可以特异性刺激Alistipes的生长，细菌丰度、吲哚水平以及与炎症及衰老相关的参数之间的相关性分析表明， A. senegalensis丰度最高且与老年小鼠的色氨酸代谢水平呈正相关，与全身性炎症呈负相关（图9）。
图8 GPN处理影响肠道微生物群的细菌组成
图9 top5细菌与肠道屏障和色氨酸代谢水平之间的相关性分析
7. A. senegalensis通过吲哚/AhR 通路缓解年龄相关肠道屏障损伤、干细胞活性衰减及全身性炎症
外源A. senegalensis处理后，显著减少了衰老引起的炎症和恢复肠道屏障功能，使得A. senegalensis处理组中AhR的核易位和色氨酸代谢及其相关代谢物的水平显著提高，表明了A. senegalensis在 GPN 诱导的肠道屏障修复中起关键作用（图10）。
图10 A. senegalensis通过Indole/AhR通路减少衰老引起的炎症和肠道屏障功能
研究结论
GPN提高老年小鼠肠道中A. senegalensis的丰度，促进色氨酸代谢和吲哚产生，激活AhR通路，触发与肠道屏障和干细胞相关的基因表达，抑制年龄相关的肠道屏障功能障碍和炎症。
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.
原文链接
DOI: 10.1002/advs.202416427
