红菇多糖通过P2X7-NLRP3通路、代谢稳态和肠道微生物群对丙烯酰胺诱导的小鼠免疫调节机制的研究

《Food Bioscience》：Immunomodulatory mechanism of Pleurotus eryngii polysaccharides in acrylamide-induced mice via the P2X7-NLRP3 pathway, metabolic homeostasis and gut microbiota

丙烯酰胺（ACR）暴露导致小鼠免疫代谢紊乱，而平菇多糖（PEP）可通过抑制P2X7-NLRP3通路减轻氧化应激和肠道菌群失衡，改善代谢及免疫功能。摘要部分已精简至110字内。

　　

Jing Wang|Xiuxiu Liu|Dongliang Jin|Man Wang|Nan Zhang|Yanni Zhao|Wenjuan Yang|Nan Li|Xuefeng Chen|Pin Gong

陕西科技大学食品科学与工程学院，中国西安710021

摘要

丙烯酰胺（ACR）的暴露会引发免疫代谢紊乱，而可食用蘑菇中的多糖——尤其是Pleurotus eryngii多糖（PEP）具有免疫调节潜力。为了探究PEP对ACR诱导的小鼠的免疫调节作用及其潜在机制，将BALB/c小鼠暴露于PEP、ACR或香菇多糖（作为阳性对照多糖），并分析了其免疫系统、组织形态、氧化应激、炎症、代谢和肠道微生物群的变化。结果表明，PEP和香菇多糖显著抑制了ACR引起的免疫损伤。单独使用ACR会降低免疫球蛋白水平、器官指数、免疫细胞功能和抗氧化防御能力，而PEP联合治疗则逆转了这些指标。PEP和香菇多糖提高了血清和脾脏、胸腺中的抗氧化能力，并减少了组织损伤。与单独使用ACR组相比，PEP和香菇多糖组在脾脏和胸腺中下调了NOD-、LRR-和pyrin结构域蛋白3（NLRP3）以及P2X7受体的表达。关键炎症标志物也得到了抑制。ACR还会导致肠道微生物群失衡，破坏三羧酸（TCA）循环以及甘氨酸、花生四烯酸和丁酸的代谢。然而，PEP和香菇多糖调节了能量/氨基酸/脂质代谢，并恢复了肠道微生物群的平衡。因此，PEP通过抑制P2X7-NLRP3的激活、减轻氧化应激、维持肠道微生物群和代谢平衡来缓解ACR引起的免疫毒性。本研究为从Pleurotus eryngii多糖中开发天然免疫调节剂提供了理论基础，并提出了一种通过饮食策略来降低丙烯酰胺相关健康风险的方法。同时，这也支持了将可食用真菌转化为功能性成分的利用，促进了农产品的的高价值开发。

引言

全球广泛栽培和消费的可食用蘑菇因其独特的鲜味和丰富的营养成分而成为健康饮食的重要组成部分。可食用蘑菇是一种营养价值高的食物来源，含有蛋白质、膳食纤维、维生素和必需矿物质。值得注意的是，它们的热量低、脂肪含量少，尤其是富含可溶性膳食纤维和生物活性寡糖。此外，许多可食用蘑菇具有显著的生物活性。研究表明，可食用蘑菇对多种健康状况有益（Roncero-Ramos & Delgado-Andrade, 2017）。可食用蘑菇中的多糖是其健康促进作用的关键成分之一，这些多糖具有优异的功能特性，如免疫调节、抗肿瘤和抗氧化作用。可食用蘑菇多糖已在食品工业、制药、营养保健品、农业技术和先进生物材料开发中得到广泛应用（Leong et al., 2021）。

Pleurotus eryngii（担子菌门，伞菌目）是一种重要的可食用蘑菇，属于Pleurotus属。Pleurotus eryngii多糖（PEP）具有很强的生物活性，表现出免疫调节、抗肿瘤、降血脂、抗炎和抗疲劳作用。PEP通过增强先天性和适应性免疫反应来发挥显著的免疫调节作用。据报道，PEP可以通过刺激不同水平的NO和白细胞介素-1β（IL-1β）来激活THP-1巨噬细胞和RAW264.7细胞（Abreu et al., 2021; Wang et al., 2024）。PEP还可以增加脾淋巴细胞的增殖、吞噬细胞的吞噬能力、自然杀伤（NK）细胞活性，并改善T细胞亚群的平衡（Wang et al., 2022）。PEP还能通过调节肠道微生物群的组成来影响肠道免疫反应（Ma et al., 2024）。这些多方面的生物活性表明，PEP不仅作为膳食免疫调节剂具有巨大潜力，也是功能性食品开发和针对微生物群的健康干预的候选物质。

丙烯酰胺（ACR）对人体健康有害。除了在水处理、石油开采、聚丙烯酰胺生产、造纸和粘合剂等各种行业中广泛应用外，ACR还会在含有还原糖和天冬酰胺的热加工食品中形成，并被视为一种食品安全危害物质。它经常在薯片、咖啡以及各种糕点、饼干、面包和吐司等谷物食品中被检测到。在日常生活中，人们可能通过受污染的水、空气和食品接触到ACR。ACR可以通过摄入、吸入和皮肤接触进入体内并分布到多个重要器官。孕妇的血液也可能将ACR传递给胎儿。ACR已被报道会导致神经毒性、遗传毒性和肝毒性以及免疫毒性。ACR的免疫毒性越来越受到关注。体内研究表明，ACR暴露会导致免疫器官（脾脏和胸腺）的重量减轻和组织病理学改变。此外，ACR会损害抗原呈递细胞（APC）的功能并抑制淋巴细胞的激活。成年斑马鱼暴露于ACR后会出现黑色素巨噬细胞中心，并增加主要炎症细胞因子的表达（Govindaraju et al., 2024）。我们的初步研究还发现，ACR会抑制巨噬细胞增殖，诱导巨噬细胞凋亡，并通过引发氧化应激和上调P2X7受体来破坏巨噬细胞的极化动态（Wang et al., 2023）。然而，PEP是否能够有效对抗ACR引起的免疫毒性以及其作用机制仍有待阐明。

在本研究中，我们通过让小鼠暴露于ACR建立了小鼠模型。利用该模型，我们评估了PEP对免疫系统的影响。评估内容包括小鼠的身体变化、巨噬细胞的吞噬能力、组织形态、氧化应激、炎症等。通过多组学分析技术，进一步阐明了PEP在代谢和肠道微生物群方面对ACR诱导的小鼠损伤的免疫调节机制。本研究旨在为理解和缓解ACR的免疫毒性提供理论基础，并为将PEP开发为功能性食品或膳食补充剂提供科学支持。

材料与试剂

本研究中使用的PEP由研究小组在之前的工作中提取和纯化（Gong et al., 2022）。香菇多糖（LNT）片剂购自洛阳伊龙制药有限公司（中国洛阳）。根据说明书上标注的LNT含量，转换得到了相应的药物剂量。印度墨水购自福建生物科技有限公司（中国福州）。中性红染色剂和Tris-HCl缓冲液（pH值

PEP对ACR诱导的小鼠行为的影响

对照组的小鼠在整个实验期间保持正常的饮食和饮水量，表现出正常的行为和良好的精神状态。相比之下，ACR模型组的小鼠在前两周内没有明显变化。但从第三周开始，它们表现出饮食和饮水量减少、毛发稀疏、体重下降和疲倦。到第四周时，观察到肌肉萎缩，小鼠无法正常行走或排便。

讨论

PEP显著减轻了ACR在小鼠中的毒性作用，显示出其免疫调节、抗氧化和抗炎效果。在系统水平上，PEP显著改善了ACR引起的小鼠不良症状，证实了其在体内的保护作用。高剂量PEP组的效果与香菇多糖处理组相当。可食用蘑菇多糖通常具有优异的抗氧化活性，可以对抗多种

结论

本研究表明，PEP能有效对抗ACR引起的小鼠免疫抑制。从机制上看，ACR暴露会导致微生物生态失衡，表现为有益的丁酸产生细菌减少和致病菌种增加。ACR通过抑制TCA循环和甘氨酸/精氨酸代谢以及激活花生四烯酸代谢来引起代谢紊乱。此外，ACR引起的免疫毒性还涉及

CRediT作者贡献声明

Xuefeng Chen：监督、项目管理、研究设计、资金获取、数据分析、概念构思。Pin Gong：监督、项目管理、方法学设计、资金获取、数据分析、概念构思。Jing Wang：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、资源协调、项目管理、方法学设计、研究设计、资金获取、数据分析

未引用的参考文献

Ma et al., 2021.

利益冲突

作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（32572709）、陕西省总体规划（2022NY-035）、陕西省关键核心技术研究项目（2024NC2-GJHX-25, 2024SF-GJIX-08）、陕西省农业领域关键产业链项目（2022ZDLNY04-05, 2024NC-ZDCYL-04-14）、渭阳科技局项目（202313, 202309, 202416）、西安市农业领域创新计划（21NYYF0022）等机构的财政支持。