经过分子量调控的香菇多糖组分作为益生元调节剂：通过调控肠道微生物群实现精准肥胖干预

《Food Research International》：Molecular weight-engineered lentinan fractions as prebiotic modulators: Steering gut microbiota for precision obesity intervention

Lentinus edodes多糖分子量梯度对健康及肥胖人群肠道菌群调控作用研究，通过体外发酵模型分析发现不同分子量（WSL-40、WSL-60、WSL-80）对健康人群促进Parabacteroides生长并加速糖酵解，对肥胖人群改善Firmicutes/Bacteroidetes比值，其中WSL-80在两种群体中均显示显著功能菌群调节效果。

　　

向燕|尹森|齐涛|史鹏瑞|张琼丹|叶琪|周启萌|卢群|梁洪山

华中农业大学食品科学与技术学院，武汉430070，中国

摘要

香菇多糖因其对人类健康的潜在益处而广受认可，部分原因在于它们与肠道微生物群的相互作用。在这项研究中，我们系统地使用体外发酵模型研究了来自浙江种植的香菇的三种水溶性香菇多糖（WSL）分子量（Mw）组分——WSL-40（2.19 × 10⁶ Da）、WSL-60（2.96 × 10⁵ Da）和WSL-80（1.70 × 10⁴ Da），以评估它们对健康人群和肥胖人群肠道微生物群的调节作用。在健康人群的微生物群中，WSL通过分子量依赖性的调节显示出预防饮食诱导肥胖的潜力：WSL-80最早达到总糖代谢平衡，产生最多的丁酸，并显著促进了拟杆菌属（p < 0.05）的生长。在肥胖人群的微生物群中，WSL缓解了菌群失调，增强了有益菌属的增殖，其效应随着分子量的降低而表现出梯度变化，表现为厚壁菌门/拟杆菌门比例的逐渐降低。使用WSL-80时观察到囊杆菌属、克雷伯菌属和拟杆菌属的丰度增加。WSL-60和WSL-80中也观察到拟杆菌属的丰度升高，而WSL-40中魏斯氏菌属的丰度最高。这表明香菇多糖的分子量梯度能够定向调节功能性微生物群，从而为针对肥胖的精准营养干预提供了理论基础。

引言

肥胖是一种由能量摄入与消耗不平衡引起的代谢紊乱。它不仅影响生理健康，还增加了心血管疾病、糖尿病和代谢综合征等慢性疾病的风险（Zong等人，2023年）。

越来越多的证据表明，肠道微生物群失调在肥胖的发病机制中起着关键作用。作为人体内最复杂的微生物生态系统，肠道微生物群通过调节营养吸收、能量平衡和代谢产物的产生来控制体重。特别是，微生物对膳食底物的发酵会产生短链脂肪酸（SCFAs），这些脂肪酸直接影响宿主的能量代谢和脂肪组织积累（Liu、Zhang等人，2020年；Xue、Tang、Zha、Xie和Tan，2024年）。

膳食多糖因其能够调节肠道微生物群组成和缓解代谢紊乱而受到广泛关注。肠道微生物会产生能够分解不可消化多糖为单糖和SCFAs的碳水化合物活性酶。这一过程有助于维持微生物平衡并支持健康的肠道功能（Canfora、Meex、Venema和Blaak，2019年；Fang、Hu、Nie和Nie，2019年）。重要的是，结构不同的多糖通过选择性地促进有益细菌同时抑制病原菌种，从而在多维度上发挥健康效应，为针对肥胖的肠道微生物群干预提供了机制基础（Yu、Shen、Song和Xie，2018年）。

香菇是栽培和食用最广泛的药用蘑菇之一，富含生物活性化合物，包括多糖、甾醇和酚类物质。香菇多糖因其抗肿瘤、免疫调节和降脂活性而被广泛研究（Ahmad等人，2023年）。

越来越多的证据表明，香菇多糖通过调节肠道微生物群组成来改善宿主健康，其生物活性与分子量（Mw）等结构参数密切相关（Uerlings等人，2019年；Xue等人，2020年）。然而，迄今为止的大多数研究都集中在粗多糖上，而针对肥胖人群的分子量分级香菇多糖组分对肠道微生物群的影响仍大部分未得到探索。鉴于分子量对多糖功能的关键影响，系统研究香菇多糖特性（如分子量）与微生物群调节之间的关系对于开发针对代谢紊乱的精准饮食干预措施至关重要。

因此，本研究采用体外发酵技术，通过不同浓度的乙醇沉淀获得了三种不同分子量的WSL组分（1.70 × 10⁴ Da、2.96 × 10⁵ Da和2.19 × 10⁶ Da）。通过对比健康人群和肥胖人群中这些分子量组分的作用，我们研究了WSL分子量变化与其预防肥胖潜力之间的结构-功能关系。此外，我们还分析了WSL对关键微生物菌株的调节作用，以阐明其作用机制。总体而言，本研究旨在建立一个定量框架，将香菇菌株、多糖结构特性和益生菌效应联系起来，为开发调节肠道微生物群以预防或缓解肥胖的精准营养策略提供理论支持。

材料与试剂

香菇采自湖北省遂州市、河南省驻马店市和浙江省龙泉市，然后在50°C的烤箱中干燥至恒重。标准单糖（分析级）购自上海源业生物科技有限公司。SCFAs参考标准品（包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸）也来自上海源业生物科技有限公司。所有试剂均

从香菇中提取的水溶性多糖的结构分析

如图例所示。

图1A展示了来自湖北、浙江和河南三个地区的四种不同等级的香菇品种（从左至右：CHG、BHG、GMG、BG）。CHG的菌盖呈浅棕色，带有茶褐色斑纹，菌盖厚实，菌柄强健。BHG在形态上与CHG相似，菌盖为浅棕色并带有白色斑纹，菌盖厚实，菌柄结实。GMG的菌盖为浅棕色，相对较厚，菌柄更为坚固。BG的菌盖为深棕色且无斑纹，菌盖较薄，

结论

本研究证实，来自湖北、河南和浙江的香菇多糖均具有酸性β-糖苷聚合物核心结构。其中，由于浙江产的香菇多糖具有最宽的分子量分布范围，被选为后续研究的对象。通过体外发酵模型发现，来自浙江的三种分子量组分（WSL-40、WSL-60、WSL-80）通过调节微生物群结构和SCFA代谢，在健康人群中显示出预防肥胖的潜力

CRediT作者贡献声明

向燕：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，数据可视化，结果验证，软件使用，资源准备。尹森：结果验证，资源准备，实验设计，数据分析。齐涛：实验监督，概念构思。史鹏瑞：结果验证，实验设计，数据分析，数据整理。张琼丹：结果验证，资源准备，实验设计，数据整理。叶琪：结果验证，资源准备，方法设计，概念构思。周启萌：结果验证，资源准备，实验设计，数据整理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国国家重点研发计划青年科学家的资助（2023YFD1601100）。