《Food Research International》：The structurally defined polysaccharide of
Atractylodes macrocephala Koidz demonstrates the ability to alleviate cyclophosphamide-induced immunosuppression and promote the restoration of intestinal homeostasis in mice
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白头翁多糖XGM通过调节肠道菌群和色氨酸代谢缓解环磷酰胺免疫抑制，结构为均一xyloglucomannan（5.5 kDa），机制涉及免疫细胞比例和血清炎症因子变化。
任焕志|朱天然|王欣娜|程丽颖|杨颖|钟张峰|张大鹏|狄刘青|王凌冲
南京中医药大学药学院，中国江苏省南京市210023
摘要
白术（Atractylodes macrocephala）是一种传统的中药，因其具有增强脾脏功能的特性而在饮食和医药领域得到广泛应用。在本研究中，我们从这种草药中分离出一种新型的水溶性多糖，将其命名为XGM，并旨在进一步开发其潜在的应用价值。为了实现这一目标，我们阐明了其精确的结构特征，并在小鼠模型中验证了其免疫调节作用。通过甲基化分析和核磁共振（NMR）光谱对XGM进行结构分析，发现它是一种均一的木葡甘露聚糖，平均分子量为5.5 kDa。XGM的线性主链由α-1,4-D-Glcp和α-1,4,6-D-Glcp残基组成，侧链包含连接到α-1,4,6-D-Glcp残基C-6位的β-D-Manp和β-D-Xylp单元。小鼠口服XGM后，环磷酰胺（CTX）诱导的免疫抑制得到有效缓解，表现为血清中TNF-α、IL-10、IgG和IgM水平升高，以及CD4+/CD8+ T细胞和Treg细胞比例恢复正常。机制研究表明，XGM能够增加有益肠道微生物（如乳酸菌）的数量，并恢复色氨酸代谢，这是肠道免疫的关键途径。这些发现表明，XGM通过调节肠道微生物-代谢物轴发挥其免疫调节作用，从而为白术的健脾功效及其作用机制提供了新的见解。
引言
白术作为一种历史悠久的草药和营养补充剂，已被列入中国允许用于保健食品的成分列表中（Yang, Yu等人，2021年）。其在传统应用中的最基本功能之一是增强脾脏功能并补充不足（Luo等人，2025年）。现代植物化学研究表明，这种功效主要归因于其多糖成分（W. Feng等人，2020年）。白术的多糖具有多种药理活性，包括抗肿瘤作用、免疫调节作用和保肝作用，这些与白术的传统功效一致（Li等人，2022年）。动物实验证实，白术的多糖可以激活IL-2/STAT5信号通路，调节免疫系统并促进T/B淋巴细胞的增殖，从而协同增强免疫细胞的功能（Xue等人，2020年）。尽管白术多糖在免疫调节和疾病预防治疗方面显示出显著潜力，但其确切的组成和结构特征仍需进一步研究。目前大多数研究集中在水溶性低分子量多糖（如菊粉和淀粉类似物）上，而相对高分子量的多糖可能因技术限制或研究偏见而被忽视（Wu等人，2025年）。值得注意的是，多糖的免疫调节活性与其结构特征密切相关，包括类型、分子量和糖苷连接模式。例如，分子量分布在5–30 kDa范围内的多糖通常具有更强的免疫调节作用，这归因于它们与受体相互作用的有利空间构象（Li, Gu等人，2024年；Song等人，2023年）。具体而言，β-(1→3)-葡聚糖主链和(1→6)侧链结构能够与免疫细胞上的特定受体高亲和力结合，从而激活更广泛的信号级联反应，产生更强的抗肿瘤和免疫调节效果（L. Ren等人，2021年）。
深入探索白术中的新型活性多糖不仅能够填补成分研究的空白，还能全面分析其功效的物质基础。我们团队的开创性工作发现了一种被忽视的半纤维素组分——通过碱性水解提取的独特结构木葡甘露聚糖（XGM）。这种结构新颖性赋予了其功能多样性：在酒精诱导的肝损伤小鼠模型中，XGM能够调节丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）水平，减少氧化应激，并有效恢复肝脏谷胱甘肽（GSH）的平衡（图S1和S2）。体外研究进一步表明，XGM衍生的寡糖具有抗炎作用，对巨噬细胞的调节效果与天然多糖的免疫激活作用不同（H. Ren等人，2025年）。这些发现揭示了XGM的潜在生物活性。
然而，这些进展仍存在局限性，尤其是缺乏对白术免疫调节机制的进一步阐明，特别是XGM口服后对肠道-免疫轴的影响。基于越来越多的证据表明植物来源的多糖通过肠道微生物-代谢物相互作用来缓解免疫抑制（Qu等人，2025年；Wang, Li, Zhang等人，2024年），我们推测XGM的免疫调节作用涉及肠道微生物群的重塑及相关代谢物的恢复。为了验证这一假设，本研究采用多组学方法探讨了XGM、适应性免疫和肠道微生物群之间的相互作用。该策略旨在探索XGM作为预防环磷酰胺（CTX）诱导的免疫抑制的潜力。这些见解有助于开发具有明确作用机制的新免疫佐剂。
在本研究中，从白术中系统地分离出一种均一的木葡甘露聚糖（XGM），并使用NMR和气相色谱-质谱（GC–MS）等综合分析方法对其进行了结构表征。我们利用CTX诱导的免疫抑制模型研究了XGM对血液学参数、脾脏免疫细胞功能以及肠道微生物群组成和代谢的影响。首先测量了白细胞计数、血清细胞因子和免疫球蛋白水平（IL-10、TNF-α、IgG、IgM），以评估其对免疫抑制的总体影响。流式细胞术分析了脾脏T淋巴细胞亚群（CD4+/CD8+）。结合16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学的多组学分析，阐明了多糖介导的肠道微生物群-代谢物-免疫轴的相互作用机制。这项研究为XGM缓解免疫抑制和调节肠道稳态的潜力提供了新的见解。
材料与试剂
白术根茎购自安徽康美药业有限公司。透析膜（分子量截留值3500 Da）和DEAE-52纤维素购自北京Solarbio公司。岩藻糖（Fuc）、半乳胺（GalN）、鼠李糖（Rha）、阿拉伯糖（Ara）、葡糖胺（GluN）、半乳糖（Gal）、葡萄糖（Glc）、木糖（Xyl）、甘露糖（Man）、果糖（Fru）、核糖（Rib）、半乳糖醛酸（GalA）、古洛糖酸（GulA）、葡萄糖醛酸（GlcA）等试剂也用于实验。
XGM的分离与化学特性
图1以示意图形式展示了先前研究中的纯化和化学表征数据。XGM的平均产率为原料的5.31%，多糖含量为97.12%。XGM被确认为一种均一的多糖，平均分子量约为5.5 kDa（图2a和S3）。XGM的多分散性（Mw/Mn）为1.307。经HPAEC-PAD分析，XGM主要由d-葡萄糖、D-甘露糖和D-木糖组成。
讨论
本研究从白术根茎中通过碱性提取方法分离出一种均一的多糖。根据化学特性分析，XGM被鉴定为半纤维素新系列的木葡甘露聚糖。在之前的报告中，从白术中分离出的多糖被鉴定为菊粉、分支葡聚糖或葡甘露聚糖类型（Lin等人，2024年）。这可能是因为大多数研究仅关注水提取物中的多糖。
结论
本研究从白术中分离出纯化的多糖XGM，并确认其化学结构为半纤维素新系列的木葡甘露聚糖。动物实验表明，XGM对CTX诱导的免疫抑制和脾脏损伤具有缓解作用。此外，高剂量的XGM能够恢复免疫功能低下小鼠的肠道微生物群失调。代谢组学分析显示，CTX引发了代谢异常，而XGM部分改善了这些异常。
作者贡献声明
任焕志：撰写初稿、方法学设计、实验实施。朱天然：数据可视化、验证、实验分析。王欣娜：数据可视化、形式化分析。程丽颖：实验设计、数据管理。杨颖：方法学设计、实验实施。钟张峰：撰写、审稿与编辑、概念构思。张大鹏：撰写、审稿与编辑、资金争取。狄刘青：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调。王凌冲：撰写初稿、监督。
伦理声明
本研究的动物实验获得了南京中医药大学实验动物伦理委员会的批准，所有动物实验均符合机构和国家的指导原则。
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
本研究得到了江苏阿兰德营养有限公司（2021?003项目）和广州市科学技术局-广东中山山医学基金会联合项目（项目编号202102010363）的产品开发资金支持。
