从蒸制后的Polygonoatum kingianum var. Grandifolium中提取的果寡糖能够改善小鼠的认知功能障碍，并涉及肠道微生物群及MAPK信号通路的变化

《Bioorganic Chemistry》：Fructooligosaccharides from steamed Polygonatum kingianum var. Grandifolium improves cognitive impairment in mice and involves changes in the gut microbiota and MAPK pathway

认知功能改善；果寡糖；肠道菌群；MAPK通路； Polygonatum kingianum 果寡糖；肠道-脑轴；神经保护；D-半乳糖诱导认知障碍；结构鉴定

　　

Jifei Liu|Xintong He|Yanlin Li|Huaxin Xia|Yilian Wang|Mian Zhang|Sha Li|Zhengcai Ma|Juan Li|Mingjiang Huang|Xiaoli Ye|Hang Ma|Xuegang Li

中国重庆市西南大学药学院药用植物开发与利用工程研究中心（教育部直属）

摘要

饮食观察表明，食用蒸制后的 Polygonatum 根茎多糖（一种经典的药食同源物质）可以改善认知功能。然而，其具体的生物活性成分及其作用机制仍有待进一步研究。在本研究中，通过柱层析法分离并纯化了PRP828。结构分析（UV、FT-IR、HRMS、NMR、GC–MS、SEM）显示，PRP828主要由通过(2?→?1)-糖苷键连接的果糖单元组成。行为测试（n=6）和脑免疫组化实验（n=3）表明，PRP828显著缓解了D-半乳糖（D-gal）诱导的小鼠认知功能障碍。转录组分析（n=3）显示，PRP828处理与MAPK通路以及与氧化应激、炎症和细胞凋亡相关的过程发生变化。同时，16S测序（n=3）显示肠道微生物群发生了变化，例如乳酸菌数量增加。综合生物信息学和体外证据表明，PRP828对大脑的作用可能受到微生物群代谢产物的调节。总之，PRP828这种来自蒸制 Polygonatum 根茎的果寡糖混合物能够对抗D-半乳糖诱导的神经元凋亡、神经炎症、突触功能障碍和认知衰退。这些发现支持将PRP828开发为天然神经保护剂的潜力。

引言

神经退行性疾病给社会和经济带来了巨大负担，迫切需要有效的策略来改变这一趋势。阿尔茨海默病（AD）就是一个典型的例子，其特征是进行性的脑部病变导致记忆丧失和认知能力下降[1,2]。根据世界卫生组织的数据（2025年），2021年全球有5700万人患有痴呆症，其中AD占60–70%[Emily T.等人，2025年]。这种疾病对女性的影响尤为严重，女性患者约占三分之二[3,4]。像AD这样的神经退行性疾病涉及突触功能障碍、氧化应激、神经炎症和线粒体损伤[5]。氧化应激会损害蛋白质、脂质、DNA和细胞结构，尤其是在海马体和新皮质中，最终导致神经元死亡[6]。因此，探索具有广泛神经保护作用的策略对于治疗神经退行性疾病至关重要。

D-半乳糖（D-gal）小鼠模型被广泛用于研究阿尔茨海默病和与年龄相关的记忆衰退。长期高剂量D-半乳糖会增加活性氧，引发氧化损伤和神经炎症，最终导致认知缺陷[7,8]。尽管该模型缺乏明显的淀粉样斑块或神经纤维缠结，但它再现了氧化应激驱动的神经元损伤，这是散发性AD的核心机制。因此，针对氧化损伤的防治仍然是重要的治疗和预防策略[9]。

Polygonatum kingianum var. Grandifolium（PKV）是中国国家卫生健康委员会正式认可的药食同源物质。PKV在四川、重庆和湖北等地广泛种植，因其高产量、适应性和口感优良而受到重视[10]。传统上，将新鲜根茎反复蒸煮并干燥以增强其滋补功效，这一过程在古代文献中有记载[11]。这种加工方式还赋予了产品甜味，使其适合直接食用[12]。现代研究表明， Polygonatum 根茎多糖具有抗氧化、神经保护、抗炎和抗衰老作用[13],[14],[15]。最新研究表明，作为一种益生元的果寡糖可能通过肠道-大脑轴作用于大脑。这种潜在益处被认为是通过调节肠道微生物群、炎症和神经递质活性来实现的[16,17]。

在本研究中，我们从蒸制的PKV中分离出一种果寡糖混合物PRP828，并对其结构进行了表征。我们旨在评估PRP828在D-半乳糖诱导的认知障碍模型中的总体神经保护作用，并评估了氧化应激标志物、MAPK信号通路和肠道微生物群组成的变化。据我们所知，此前没有研究探讨过蒸制PKV或PRP828对D-半乳糖诱导的认知衰退的影响。这项研究可能为PRP828作为神经保护剂的开发提供支持。

试剂和材料

Polygonatum kingianum var. Grandifolium（PKV）采集自中国重庆石柱（108.33° E, 30.10° N）。Cellulose DE-52和Sephade G-25购自Soliaia（北京，中国）。单糖标准品和其他化学试剂购自Macklin或Aladdin（上海，中国）。用于检测IL-1β（SEKM-0002）、TNF-α（SEKM-0034）、T-AOC（BC1315）、CAT（BC0205）、MDA（BC6415）和SOD（BC5165）的ELISA试剂盒也购自Soliaia（北京，中国）。抗MAP（217490–1-AP）

PRP828的分离与纯化

药材的蒸煮和干燥过程如图1A所示。通过HPLC-ELSD分析了处理过程中主要成分的变化（图1B）。使用DEAE-52柱将粗多糖分离成四个组分（组分1–4，图1C）。进一步在Sephadex G-25柱上纯化组分1，得到一个主要峰，命名为PRP828（图1D）。PRP828的产率为干起始材料的10%，其碳水化合物含量

讨论

神经退行性疾病的临床表现是认知功能的逐渐恶化，学习和记忆能力下降是其典型特征，如阿尔茨海默病[51]。 Polygonatum 根茎是一种传统的药用植物，富含结构多样的多糖，具有已证实的生物活性[]。它具有已建立的神经保护作用，包括增强记忆和抗氧化作用。这些特性表明PRP828具有巨大的潜力

结论

总之，本研究从蒸制后的 Polygonatum kingianum 中分离出一种新型果寡糖混合物PRP828，发现其在雌性小鼠模型中能有效缓解D-半乳糖诱导的认知衰退。其治疗效果可能通过多层次机制实现，同时伴随着肠道微生物群和MAPK信号通路的变化。我们的结果确立了PRP828作为潜在神经保护剂的潜力，并强调了 Polygonatum kingianum的

作者贡献声明

Jifei Liu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，实验研究，数据分析。Xintong He：实验研究，数据分析。Yanlin Li：撰写 – 审稿与编辑，方法学设计。Huaxin Xia：实验研究，数据分析。Yilian Wang：实验研究，数据分析。Mian Zhang：数据可视化，数据分析。Sha Li：结果验证，数据分析。Zhengcai Ma：结果验证，数据分析。Juan Li：数据可视化，数据分析。Mingjiang Huang：实验研究，数据分析。

未引用参考文献

[70], [71]

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了以下机构的财政支持：重庆Bayu Qihuang学者支持项目；重庆市技术创新与应用发展专项重点项目（CSTC2021jscx-gksb-N0033、CSTB2021TIAD-KPX0085）；西南大学生命科学学院科学基金（20212005425201）；西南大学县校合作创新基金（SZ202102）；重庆博士生研究创新项目（资助编号CYB240126）；绩效激励专项项目