陳美亞，王 瑞，宋 璨

(西南醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，四川 瀘州 646000)

0 引言

植物多糖具有重要的生物活性，包括免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌抗病毒、保護(hù)肝臟等，其來源廣泛，價(jià)格低廉，副作用小，受到了人們的青睞。研究發(fā)現(xiàn)，人體許多疾病，如脂肪肝、糖尿病、腫瘤等都與腸道菌群密切相關(guān)。腸道菌群可通過參與多糖的代謝，使自身組成和功能受多糖的活性成分作用而發(fā)生變化，植物多糖由此介導(dǎo)腸道菌群參與機(jī)體代謝。對(duì)植物多糖調(diào)節(jié)腸道菌群的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，為進(jìn)一步探討植物多糖調(diào)控腸道微生物群代謝機(jī)制提供了良好的理論基礎(chǔ)，為今后植物多糖益生元的開發(fā)利用提供參考。

1 植物多糖調(diào)控腸道菌群穩(wěn)態(tài)

人類腸道是一個(gè)復(fù)雜的、代謝活躍的微生物生態(tài)系統(tǒng)，其中微生物種類超過1 000種。在已知的腸道微生物種群系統(tǒng)發(fā)育類別中，超過90%的菌屬主要由擬桿菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門(Firmicutes)構(gòu)成。不同菌屬在腸道中發(fā)揮不同的生理功能，共同維護(hù)腸道基本功能，也決定著菌群對(duì)宿主的生理病理意義。腸道菌群能否有效利用多糖，對(duì)其中重要成員的生存至關(guān)重要。腸道菌群主要通過CAZymes 的交互降解作用利用植物多糖，這也是植物多糖維護(hù)腸道穩(wěn)態(tài)的作用基礎(chǔ)。在這個(gè)過程中，碳源中的化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為ATP中高能磷酸鍵的鍵能，供腸道厭氧環(huán)境中的細(xì)胞使用。此發(fā)酵的主要最終代謝產(chǎn)物是短鏈脂肪酸(SCFA)，即丁酸、乙酸和丙酸。SCFA可起到維持結(jié)腸上皮細(xì)胞生長、參與腸道系統(tǒng)的免疫調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)宿主新陳代謝等作用，在維持人體腸道菌群穩(wěn)態(tài)中起著不可或缺的作用。本研究將從保護(hù)屏障和調(diào)節(jié)紊態(tài)兩方面，具體闡述短鏈脂肪酸調(diào)控腸道菌群穩(wěn)態(tài)的作用。

表1 短鏈脂肪酸調(diào)控腸道菌群穩(wěn)態(tài)作用Tab.1 Steady state function of short chain fatty acid regulation on intestinal flora

2 植物多糖介導(dǎo)腸道菌群參與宿主代謝

2.1 植物多糖與抗生素相關(guān)性腹瀉

抗生素已被廣泛應(yīng)用，常用來治療感染、炎癥等疾病，療效顯著，但同時(shí)抗生素引起的副作用也不可忽視，尤其是對(duì)腸道菌群與宿主之間的平衡的破壞及由此引起并發(fā)癥——抗生素相關(guān)性腹瀉(AAD)。植物多糖具有生物相容性良好、毒副作用少等特點(diǎn)，其主要通過恢復(fù)腸道菌群組成，提高免疫等方法治療ADD。

Mingxiao Cui等[16]從紅海藻提取得到硫酸多糖，發(fā)現(xiàn)該多糖能夠改善ADD小鼠病理狀態(tài)。此多糖可顯著降低相關(guān)炎癥因子(IL-2，IL-1B，TNF-a)水平，減輕黏膜下層和絨毛間質(zhì)水腫。同時(shí)，硫酸多糖能夠恢復(fù)疾病小鼠腸道菌群數(shù)量，改變腸道菌群的組成比例，顯著上調(diào)短鏈脂肪酸總量。研究發(fā)現(xiàn)，低劑量多糖組更偏向于恢復(fù)糖的合成與代謝及氨基酸的代謝，顯著降低碳水化合物代謝豐度，高劑量多糖組則更利于上調(diào)免疫系統(tǒng)豐度，下調(diào)轉(zhuǎn)錄。以上研究表明，該硫酸多糖可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群代謝而發(fā)揮抗炎、抗菌等活性，從而起到治療疾病的作用。

2.2 植物多糖與肥胖

肥胖危害健康，但其病因至今尚未完全明確。研究表明，肥胖的發(fā)生與腸道菌群的改變密切相關(guān)。Moon Ho Do等[17]探討了蘿卜多糖減輕高脂飲食引起的肥胖作用，發(fā)現(xiàn)蘿卜多糖可下調(diào)厚壁菌門和擬桿菌門的比例。該多糖通過下調(diào)甘油三酯水平降低高脂飲食誘導(dǎo)的體重增加和體脂量增加，上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1的表達(dá)來預(yù)防結(jié)腸縮短。蘿卜多糖還參與對(duì)脂質(zhì)代謝的調(diào)控，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該多糖促進(jìn)脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)劑SREBP-1的表達(dá)增加，從而抑制脂肪細(xì)胞擴(kuò)增，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝紊亂。Tingting Sang等[18]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，靈芝破壁孢子多糖可上調(diào)緊密連接蛋白和抗菌肽的表達(dá)，以此改善腸道屏障功能。該多糖通過抑制TLR4/NF-kB信號(hào)通路來抑制高脂飲食誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，使促炎細(xì)胞因子的表達(dá)顯著降低。靈芝破壁孢子多糖激活白色脂肪組織中的G蛋白偶聯(lián)受體GPR43，從而調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞或中性粒細(xì)胞的免疫應(yīng)答。為研究靈芝破壁孢子多的抗肥胖和抗炎癥作用是否依賴于腸道菌群，實(shí)驗(yàn)使用偽無菌小鼠進(jìn)行FMT研究，結(jié)果表明，經(jīng)BSGLP對(duì)腸道菌群重組后的小鼠相對(duì)于將高脂飲食小鼠的糞便菌群定值于腸道的小鼠，前者的體重、脂肪積累和血清炎癥細(xì)胞因子增加得更少。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，靈芝破壁孢子多糖可能作為一種益生元制劑，靶向作用于腸道微生物群，對(duì)抗肥胖、高脂血癥和炎癥相關(guān)疾病。

2.3 植物多糖與腫瘤

惡性腫瘤是目前危害人類健康的重要疾病。大多數(shù)抗腫瘤化學(xué)藥物會(huì)在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)嚴(yán)重?fù)p害正常細(xì)胞。研究表明，多糖具有顯著的抗腫瘤活性作用，對(duì)人體具有重要意義。Xiaoyu Zhang等[19]通過建立荷瘤小鼠模型，對(duì)比探討空白組和甘草多糖(GCP)添加組中小鼠相關(guān)腫瘤指數(shù)變化和腸道菌群組成的差異，與空白組相比，GCP組腫瘤抑制率為56%，出現(xiàn)淋巴細(xì)胞以完成誘導(dǎo)腫瘤壞死灶的形成，且在GCP組中，肺部幾乎沒有發(fā)現(xiàn)浸潤的癌細(xì)胞。以上結(jié)果表明，口服GCP可以抑制腫瘤的生長和體內(nèi)轉(zhuǎn)移。此外，GCP調(diào)節(jié)荷瘤小鼠腸道菌群組成的變化。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用腸道菌群清除和糞便移植實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了GCP的抗腫瘤作用與腸道菌群的關(guān)系。在腸道菌群衰竭后，GCP不能抑制腫瘤的生長。糞便移植實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，移植GCP處理小鼠的糞便，能在一定程度上抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。結(jié)果表明，甘草多糖通過影響腸道菌群的組成來發(fā)揮抗腫瘤作用。Qingran Meng等[20]探討核桃隔子多糖的抗腫瘤作用，發(fā)現(xiàn)此多糖能有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，顯著增強(qiáng)吞噬作用，刺激NO、TNF-α和白細(xì)胞介素(IL-6、IL-1β)的產(chǎn)生并以劑量依賴性的方式促進(jìn)相應(yīng)的mRNA表達(dá)水平。同時(shí)，CR3、MR和TLR2被證實(shí)是小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞上核桃隔子多糖的主要膜受體。這些結(jié)果表明，核桃隔子多糖可能是一種潛在的抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)劑。

3 結(jié)語

以上研究不僅為研究植物多糖介導(dǎo)腸道菌群參與機(jī)體代謝的具體機(jī)制提供了思路，也為將植物多糖益生元作為日常保健品的研發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。未來，可以進(jìn)一步研究復(fù)合多糖對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用并尋求最佳量效關(guān)系。植物多糖將在腸道菌群中對(duì)相關(guān)疾病治療與預(yù)防等方面產(chǎn)生重要影響。