FSHW | 当肠道菌遇到食用菌：灵苓散通过调节肠道菌群增强先天免疫功能并防治结肠炎症

Introduction

多糖是一类天然高分子聚合物，由十多种单糖通过糖苷键连接而成，具有广泛的生物活性。食用菌多糖（EMPs）是多糖家族的一员，具有多种生物活性和较低的毒性，是开发功能性食品和保健食品的理想选择。多糖的免疫调节活性是目前研究的热点之一，研究表明，多种EMP通过影响各种重要的免疫器官、免疫细胞和免疫因子，参与先天性免疫和获得性免疫的调节。

灵芝和猪苓都是珍贵的食用菌和药用菌，在我国已有两千多年的医用历史。传统中医学者认为，灵芝具有“扶正固本”的作用，可增强机体抵抗力，巩固体质；猪苓具有祛湿利尿的作用。根据中医理论，灵芝与猪苓配伍具有补而不滞的特点。研究发现，灵芝多糖（Ganoderma lucidum polysaccharides，GLP）和猪苓多糖（Polyporus umbellatus polysaccharides，PUP）均具有免疫调节作用。然而，两者对免疫功能的调节是否具有协同作用尚不得知。我们依照传统中医的君臣佐使的配伍理论，探究了由灵芝多糖和猪苓多糖组成的复配方剂灵苓散（composition of GLP and PUP，GPP）对机体免疫的调节作用。团队先前的研究揭示，灵苓散可以增强巨噬细胞RAW264.7的吞噬能力，主要通过提高一氧化氮（NO）的产生、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和肿瘤坏死因子（TNF-a）的mRNA表达水平来实现，且灵苓散的作用显著高于灵芝多糖、猪苓多糖单独处理组，显示了二者配伍使用具有协同效应。

清华大学王钊教授团队 在本文中进一步以灵苓散为研究对象，探究其在免疫功能功能调节作用基础上，对肠道菌群稳态与微生物多样性的有益效应及可能的机制。研究发现，灵苓散对健康小鼠及结肠炎模型小鼠的免疫功能均有一定的调节作用，同时对维持肠道菌群稳态具有积极效应。

Result and Discussion

口服灵苓散的安全性测定

急性经口毒性实验结果表明，两种性别小鼠灌胃给予药效剂量160倍的灵苓散时，小鼠体重、呼吸、日常行为、死亡及大体解剖未见明显异常。根据《食品安全国家标准急性经口毒性试验》分级标准，灵苓散属于无毒级。

灵苓散提高正常小鼠的免疫功能，维持小鼠肠道菌群多样性及稳态

在正常小鼠模型中，给予小鼠不同剂量的灵苓散（0、3.6、120、360 mg/kg）后，小鼠巨噬细胞的吞噬功能和自然杀伤（NK）细胞的活性均有明显改善。提示灵苓散参与了小鼠天然免疫的调节。

与此同时，本文还探究了灵苓散对小鼠肠道菌群多样性及生态组成的影响，发现随着给药时间的延长，灵苓散增加了小鼠肠道微生物的多样性、优化并稳定了肠道菌群生态（图1）。PCA分析显示，灵苓散的剂量对肠道菌群种类分布影响较小；而肠道菌群的种类构成及多样性与灵苓散的给药时间呈正相关性（图1）。

通过对比正常小鼠及灵苓散给药组肠道菌群的优势菌株，发现灵苓散对门水平及属水平前20种优势菌株构成及比例的影响不大。对肠道菌群测序结果进行基因通路分析后发现，灵苓散处理组中肠道菌群的DNA修复和重组、碱基错配修复通路显著强于对照组，提示了灵苓散对肠道菌群稳态调节的可能机制，灵苓散可能通过调节肠道菌群的稳态来实现免疫功能调节作用。

图1 灵苓散对小鼠肠道菌群α和β多样性指数的影响

灵苓散可缓解DSS诱导模型小鼠肠道炎症症状，提高模型小鼠免疫功能

在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型中，灵苓散可减轻DSS诱导的结肠损伤，包括显著降低DAI评分，结肠结构较为完整，并且单核细胞浸润程度也明显降低（图2）。因此认为每日摄入灵苓散可减轻结肠炎症引起的结肠损伤。

图2 灵苓散降低了DSS诱导结肠炎小鼠模型的炎症症状

此外，灵苓散的摄入可维持DSS诱导模型小鼠脾淋巴细胞的增殖能力、增强血清溶血素的合成能力，并可显著提高外周血中吞噬细胞和NK细胞的活性（图3）。以上实验结果提示灵苓散参与了对小鼠天然免疫的调节。

对于DSS诱导的结肠炎模型小鼠，肠道菌群也发生显著变化。灵苓散处理改变了DSS引起的有害肠道菌群分布和肠道菌群组成，主要表现在其对DSS诱导造成的乳酸菌、脱弧杆菌的变化有阻碍作用，展现了其对维持肠道稳态的保护作用。

图3 灵苓散对DSS模型小鼠免疫功能的影响

Conclusion

结合研究团队先前发表的研究内容，本文进一步证明了由灵芝和猪苓多糖组分复配的灵苓散方剂：在体外实验中，能通过提高一氧化氮的产生、诱导一氧化氮合酶和肿瘤坏死因子的转录表达从而增强巨噬细胞RAW264.7的吞噬能力。在正常小鼠和DSS诱导的结肠炎模型小鼠中，灵苓散均具有增强免疫调节功能的作用，主要体现在对淋巴细胞、巨噬细胞及自然杀伤细胞的作用上（图4）。此外，灵苓散增加了小鼠肠道微生物的多样性，优化并稳定了肠道菌群的生态，说明灵苓散很可能是通过调节肠道菌群的稳态来实现对免疫功能的调控。

图4 灵苓散对结肠炎模型小鼠免疫功能和肠道菌群影响示意图

灵苓散在小鼠体内属于无毒级，结合灵苓散提高机体免疫功能、改善肠道菌群稳态的功效，团队的研究阐明了传统药食兼用菌类对机体的有益效应及可能的机制，证实了传统中药君臣佐使配伍理论的优势和科学性。

第一作者

李丽媛，女，清华大学药学院博士后，主要研究方向为骨衰老、卵巢衰老及女性健康、饮食干预对免疫及衰老的影响。目前主持国家自然科学基金面上项目一项，参与国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目，在国内外期刊发表SCI学术论文11篇，其中第一作者论文3篇，中文核心期刊1篇，申请专利1项。

郭彦南，男，清华大学药学院博士生，主要研究方向为肠道菌群对衰老的影响、脑衰老与老年痴呆。参与高脂饮食干预衰老的作用及其机制探究、SPATA4在衰老相关脂代谢失调中的作用、食用菌功能成分高效制备及创新产品研制等课题，部分课题成果已发表于 Cells、 Aging Cell等SCI期刊；参与国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点研发计划等多项基金。

通信作者

王钊，男，清华大学药学院教授，博士生导师，兼任清华大学天津高端装备研究院生物与医药装备研究所所长。主要研究方向为：分子细胞药理毒理学、衰老机制及药物干预、天然药物与功能食品对肠道菌群及免疫功能调节研究与开发。为北京市人民政府特约监察员。担任 Food Science and Human Wellness 副主编、 Pharmazie编委、 Journal of Pharmacological Sciences编委、 Scientific Reports编辑、《食品科学》编委等。主持（过）国家科技重大专项、973、863、国家自然科学基金（包括重点项目）、教育部博士点基金等多个科研项目，发表SCI论文120余篇，译著3部，专著1部，获发明专利1项。

GPP (composition of Ganoderma lucidum polysaccharides and Polyporus umbellatus polysaccharides) protects against DSS-induced murine colitis by enhancing immune function and regulating intestinal flora

Liyuan Lia,b,1, Yannan Guoa,1, Qing Huanga, Xiaojin Shia, Qingqing Liuc, Fang Wand, Qingfei Liua, Kang Yud, Zhao Wanga,*

a MOE Key Laboratory of Protein Science, School of Pharmaceutical Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China

b Tsinghua-Peking Center for Life Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China

c Tianjin Research Institute for Advanced Equipment, Tianjin 300300, China

d Department of Clinical Nutrition and Department of Health Medicine, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China

1 The authors contributed equally to this work.

*Corresponding author.

E-mail address: zwang@tsinghua.edu.cn

Abstract

Previous study have demonstrated that a compound composed of water-soluable Ganoderma lucidum polysaccharides (GLP) and Polyporus umbellatus polysaccharides (PUP) in a ratio of 3:1 named GPP enhances innate immune function in mice through enhancing the function of macrophage cells and activity of natural killer (NK) cells. Here in our research, we further investigated the effect of GPP on the diversity and composition of intestinal flora, and explored its effect on colitis model mice. The immunoregulatory verification experiments of GPP were conducted in both normal and DSS-induced mice model. Our research showed that GPP increased the diversity of intestinal microorganisms in mice with the extension of administration time. Daily GPP intake attenuated DSS-induced colon injury, protected the splenic lymphocyte proliferation ability, enhanced the serum hemolysin synthesis, and increased peripheral phagocytes and NK cell activity in model mice. Comparisons of the predominant gene pathways of the bacterial microbiota showed that DNA repair and recombination, base mismatch repair pathways was stronger in GPP-treatment group than in control group, indicating the possible molecular mechanisms of immune function regulation. Our study showed that GPP regulated immune function in both health and colitis model, and had a positive effect on maintaining intestinal flora homeostasis.

Reference:

LI L Y, GUO Y N, HUANG Q, et al. GPP (composition of Ganoderma lucidum polysaccharides and Polyporus umbellatus polysaccharides) protects against DSS-induced murine colitis by enhancing immune function and regulating intestinal flora[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(4): 795-805. DOI:10.1016/j.fshw.2022.03.010.

编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意