FSHW | 南昌大学谢明勇院士：促进免疫，调节肠道健康食品：刺梨食用菌发酵液

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Introduction

免疫系统是机体抵御病原体入侵最有效的防御手段，依靠多种免疫器官(脾、胸腺)、免疫细胞(脾细胞、巨噬细胞)和免疫分子实现。肠道是我们人体最大的免疫器官，肠上皮层中大量的杯状细胞和淋巴细胞合成并分泌蛋白、多糖和抗菌肽物质形成黏液层，可以防止病原体入侵。而固有层中的免疫T细胞和B细胞，它们对肠道信号反应迅速，参与肠道黏膜免疫。肠道微生物群是人体不可分割的组成部分，它可以降低病菌感染和自身免疫性疾病的风险，并作为免疫稳定剂，刺激免疫反应，保护肠道屏障功能。肠道微生物群在宿主的健康状态和预防疾病中起着重要的作用，而且它很容易受到饮食和环境因素的影响。有大量证据表明，饮食干预可以增强免疫力，调节肠道微生物群，维持肠道稳态。

刺梨（Rosa roxburghii Tratt）是我国特有野生资源，其含有丰富的有机酸、维生素C、多糖、多酚等营养成分，研究表明，刺梨具有多种生物活性，如抗氧化、抗糖尿病、抗动脉粥样硬化等。作为一种很有前途的功能食品，刺梨可以以新鲜或加工的形式食用，如果汁、干产品和罐头产品。但鲜果中含单宁具有涩味，且鲜果保质期短，大大降低了刺梨资源的利用。发酵食品作为一种健康食品因其特殊的风味和促进健康的潜力而受到人们越来越多的关注。益生菌发酵是一种新兴的食品加工方式，它不仅可以延长食品贮藏期，提高食品质量和功能，而且在缓解疾病和保持健康方面发挥着重要作用。越来越多的研究表明，发酵果蔬汁具有增强免疫、抗氧化和胃肠道保护作用。因此本文以刺梨-食用菌发酵液（Rosa roxburghii & edible fungus fermentation broth，REFB）为研究对象，利用环磷酰胺（Cy)诱导免疫抑制小鼠模型探究刺梨食用菌发酵液对免疫功能和肠道健康的潜在保护作用。旨在探索益生菌发酵新型免疫调节健康食品，为刺梨和食用菌资源的利用提供新的思路。

Results and discussion

免疫调节活性

胸腺和脾脏在人体的免疫系统中起着重要的作用。胸腺和脾脏指数在一定程度上反映了机体的免疫能力。如图1A-B所示MC组的脾脏和胸腺指数明显低于NC组，提示Cy可显著抑制小鼠的免疫功能，三组REFB组的脾脏和胸腺指数均显著高于MC组。表明REFB可以不同程度地减少Cy引起的免疫器官萎缩，有效恢复免疫抑制小鼠的免疫器官损伤。脾脏可通过T细胞介导的细胞免疫和B细胞介导的体液免疫发挥免疫调节作用。如图1C-D所示，MC组相较于NC组，T和B细胞增殖率明显受到抑制，说明Cy抑制了小鼠的特异性免疫。REFB低、中、高剂量组T淋巴细胞增殖率均显著高于MC组。表明REFB对脾脏T淋巴细胞的增殖有明显促进作用。而T淋巴细胞是机体细胞免疫中最重要的一组细胞，包括CD3+、CD4+和CD8+等，它们可对细胞免疫状态作出反应。如图2所示，REFB可以抑制Cy引起的CD3+、CD4+和CD8+ T淋巴细胞百分比的降低，并增加CD4+/CD8+比值。提示REFB可通过上调T淋巴细胞亚群，有效改善受损的免疫功能。

图1：REFB对免疫抑制小鼠脾器官指标和脾淋巴细胞增殖的影响。（A）脾脏指数。（B）胸腺指数。（C）T细胞的增殖。（D）B细胞的增殖。

图2：REFB对T淋巴细胞亚群的影响。（A）CD3+、CD4+和CD8+ T细胞的相对强度值。（B）CD4+T淋巴细胞亚群的百分比。（C）CD8+T淋巴细胞亚群的百分比。（D）CD4+/CD8+的相对比值。（E）CD3+T淋巴细胞亚群的百分比。

病理组织观察

肠道黏膜是人体抵御病原体的第一道防线。肠黏膜的基本功能单位是绒毛-隐窝轴，其完整性和功能是保证组织和全身内稳态的基础，如图3A所示，HE结果表明与MC组相比，REFB给与后，小肠绒毛肠道显著增加，隐窝深度降低，有效修复Cy诱导的肠道损伤。杯状细胞是肠上皮中分泌黏液的细胞，可以分泌形成凝胶的粘蛋白，防止病原体粘附在肠上皮上，如图3B所示，Cy可以干扰杯状细胞的分泌，破坏肠道黏膜屏障，而REFB中、高剂量组可显著增加杯状细胞数量，改善由于Cy诱导的肠道损伤。紧密连接作为肠道屏障的一部分，在肠道屏障的通透性和维持上皮细胞的完整性方面起到至关重要作用，图3C-E病理组织结果表明，较NC组，MC组中三种紧密连接蛋白（Claudin-1、Occludin和ZO-1）表达量均显著降低，说明Cy可通过抑制紧密连接蛋白表达破坏肠粘膜完整性，而REFB各剂量组均能不同程度增加三种紧密连接蛋白表达，对肠道屏障具有一定的修复作用。

图3：REFB对免疫抑制小鼠小肠组织结构的影响。（A）小肠HE染色图。（B）小肠AB-PAS染色图。（C-E）小肠ICH染色图。（F）绒毛长度。（G）隐窝深度。（H）V/C值。（I）杯状细胞数量。（J-L）Claudin-1、Occludin和ZO-1表达量。

肠道菌群构成

肠道微生物群作为免疫与代谢的参与者，在免疫系统的功能维持中起着重要的作用，并与肠道黏膜免疫密切相关。肠道微生物群可刺激肠上皮细胞的增殖，从而影响免疫系统的发育，也可以影响短链脂肪酸、胆汁酸途径等代谢途径，从而调节免疫功能，肠道菌群紊乱可导致自身免疫性疾病。采用16S rDNA扩增子测序来评估肠道菌群的变化。α多样性结果表明，给与REFB能够影响Cy诱导的肠道损伤小鼠肠道微生物多样性。采用PCA分析β多样性。MC组的肠道菌群结构与NC组有显著性差异，给与REFB后的肠道菌群结构与NC组相似。其中，REFB中剂量组组与其他组相比，更接近于NC组。结果表明，REFB改善了Cy破坏的肠道菌群的变化，并调控Cy诱导的小鼠肠道损伤的肠道菌群结构。在门水平上，与NC组相比，拟杆菌门和变形菌门相对丰度降低，厚壁菌门丰度增加，给与REFB后，与MC组相比，拟杆菌门丰度增加，厚壁菌门丰度减少。在属水平上，REFB增加了Clostridiales, Lachnospiraceae 和 Bacteroides的相对丰度。研究表明，Bacteroides能够发酵膳食纤维产生短链脂肪酸，Lachnospiraceae可以诱导Th17细胞的产生和积累，并发挥免疫调节作用，有利于机体健康。众所周知，乳酸菌对肠道和宿主的免疫系统有有益的调节作用。有趣的是，本研究发现，Cy增加了乳酸菌的丰度，而REFB处理降低了乳酸菌的相对丰度，可能存在肠道定植抵抗机制，这种定植抗性通常由肠道中主要厌氧细菌生物群的有益作用维持，例如乳酸菌，由于数量增多而提供定植抗性，促进机体健康，抵消Cy对肠道造成的损害。

图4：REFB对免疫抑制小鼠肠道菌群的影响。（A）肠道菌群α多样性指数。（B）肠道菌群β多样性分析。（C）门水平肠道菌群相对丰度。（D）属水平肠道菌群相对丰度。

Conclusion

以上结果表明，给与REFB可增加免疫抑制小鼠免疫器官指数，促进脾脏T淋巴细胞的增殖及分化，发挥免疫调节作用。同时REFB可改善免疫抑制小鼠小肠绒毛长度和隐窝深度，增加固有层杯状细胞数量，提高了紧密连接蛋白的表达，修复Cy诱导的小鼠肠道损伤。此外，给与REFB可调节小鼠肠道菌群多样性及肠道菌群结构，促进肠道健康。

Effects ofRosa roxburghii& edible fungus fermentation broth on immune response and gut microbiota in immunosuppressed mice

Dechang Xu, Jielun Hu, Yadong Zhong, Yanli Zhang, Wenting Liu, Shaoping Nie, Mingyong Xie*

State Key Laboratory of Food Science and Technology, China-Canada Joint Laboratory of Food Science and Technology (Nanchang), Key Laboratory of Bioactive Polysaccharides of Jiangxi Province, Nanchang University, Nanchang 330047, China

*Corresponding author.

Abstract

With the rise of probiotics fermentation in food industry, fermented foods have attracted worldwide attention. In this study, protective effects of Rosa roxburghii & edible fungus fermentation broth (REFB) on immune function and gut health in Cyclophosphamide induced immunosuppressed mice were investigated. Results showed that REFB could improve the immune organ index, and promote the proliferation and differentiation of splenic T lymphocytes. In addition, it attenuated intestinal mucosal damage and improved intestinal cellular immunity. REFB administration also up-regulated the expression of IL-4, INF-γ, TNF-α, T-bet and GATA-3 mRNA in small intestine. Furthermore, administration of REFB modulated gut microbiota composition and increased the relative abundance of beneficial genus, such as Bacteroides. It also increased the production of fecal short-chain fatty acids. These indicate that REFB has the potential to improve immunity, alleviate intestinal injury and regulate gut microbiota in immunosuppressed mice.

Reference:

XU D C, HU J L, ZHONG Y D, et al. Effects of Rosa roxburghii & edible fungus fermentation broth on immune response and gut microbiota in immunosuppressed mice[ J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(1): 154-165. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250013.

文章编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意