来自Penicillium EF-2的外多糖通过调节肠道微生物群并激活Nrf2/HO-1通路，减轻环磷酰胺诱导的小鼠免疫抑制和肠道损伤

《Food Bioscience》：Exopolysaccharides from Penicillium EF-2 alleviate cyclophosphamide-induced immunosuppression and intestinal injury in mice by modulating gut microbiota and activating Nrf2/HO-1 pathway

本研究通过建立环磷酰胺诱导的小鼠免疫抑制和肠道损伤模型，利用多组学分析揭示胞外多糖（EPS）通过调节肠道菌群、恢复代谢稳态及激活Nrf2/HO-1信号通路，有效缓解免疫抑制和肠道损伤。EPS作为真菌来源的功能性多糖，为开发免疫调节和功能性食品提供了理论依据。

　　

王刚|程凯|黄志兵|谢建华

南昌大学食品科学与资源国家重点实验室，中国南昌南京东路235号，330047

摘要

从Cyclocarya paliurus中分离的内生真菌产生的胞外多糖（EPS）已被报道在体外具有免疫刺激活性；然而，其在体内的免疫调节作用仍不清楚。本研究旨在探讨EPS对环磷酰胺（CTX）诱导的小鼠免疫抑制和肠道损伤的保护作用及其机制。EPS处理通过激活Nrf2/HO-1信号通路调节细胞因子分泌、T细胞、杯状细胞、MUC2和紧密连接蛋白，从而减轻体重下降、胸腺萎缩和脾肿大，并促进肠道修复。此外，肠道微生物群和代谢组学分析显示，EPS改善了CTX诱导的菌群失调，纠正了微生物移位和生态位失衡，并恢复了脂质、胆汁酸和氨基酸代谢。总体而言，这些发现表明青霉菌衍生的EPS可以通过调节肠道微生物群组成、恢复肠道屏障完整性和重建代谢稳态来缓解免疫抑制和肠道损伤。本研究为真菌多糖作为免疫调节剂和功能性食品成分的潜在应用提供了理论支持。

引言

肠道不仅是主要的消化器官，也是机体免疫系统的关键组成部分。结肠内栖息着多种特化的免疫细胞群，包括调节性T细胞（Tregs）和树突状细胞（DCs），它们在维持肠道免疫稳态和协调黏膜免疫反应中起着重要作用（Belkaid & Harrison, 2017; Hooper, et al., 2012; Mowat & Agace, 2014）。环磷酰胺（CTX）是一种广泛使用的化疗药物，具有强大的抗肿瘤活性；然而，其临床应用常常受到多种不良反应的限制。先前的研究表明，CTX会诱导全身性免疫抑制并破坏肠道完整性（Xie, et al., 2023）。除了导致脾脏和胸腺等免疫器官的病理变化外，CTX还会损害肠道黏膜屏障，导致杯状细胞数量减少和MUC2表达受到抑制。此外，维持上皮完整性的紧密连接蛋白在CTX作用下也会受损（Li, et al., 2021）。同时，CTX还被报道会抑制肠道T细胞亚群（包括CD4⁺和CD8⁺ T细胞）的分化，从而导致明显的肠道免疫抑制。因此，CTX常被用于实验研究中，作为诱导小鼠免疫抑制和肠道损伤的药理剂（Xie, et al., 2023）。除了免疫毒性作用外，CTX还会导致肠道微生物群失调，表现为微生物多样性和丰度下降，进一步破坏肠道代谢稳态（Xie, et al., 2020）。因此，迫切需要寻找天然、安全且可食用的具有免疫调节潜力的生物活性化合物来缓解CTX引起的肠道和免疫功能障碍。

作为天然生物活性大分子，多糖已被广泛认为具有双向调节免疫反应的强大作用（Wang, Xie, et al., 2024）。Li等人（2021）证明，多糖可以通过调节多种信号通路（包括TLR4/MAPKs/NF-κB轴）来改善CTX引起的肠道黏膜损伤。同样，Zhang等人（2025）报告称，黄芪多糖可以通过调节Th17/Treg细胞平衡来改善结肠炎症。由于多糖结构复杂且分子量（Mw）较高，它们在小肠中难以消化，而是在结肠肠道微生物群的作用下代谢为可发酵的寡糖或单糖，作为碳源。因此，具有不同结构特征的多糖对肠道微生物群具有不同的调节作用，从而改善肠道稳态并促进黏膜结构和免疫功能的恢复（Keung, et al., 2025）。微生物胞外多糖（Eps）作为多糖的一个重要子类，也表现出类似的生物活性。研究人员发现，来自Lactobacillus plantarum JLAU103的EPS103可以通过调节肠道微生物群和增强短链脂肪酸（SCFAs）的产生来激活全身免疫反应（Wang, et al., 2022）。此外，微生物发酵具有显著的实际优势——它不受气候和耕地的影响，可以利用低成本或废弃物底物，从而带来经济和环境效益。因此，微生物EPS代表了用于免疫调节和肠道保护的功能性多糖的有希望和可持续的来源（Wang, J. Kong, et al., 2024）。

青霉菌是一个分布广泛的真菌属，被广泛应用于各种工业和生物技术领域，包括纤维素酶和蛋白酶的生产（Li, et al., 2024; Méndez-Líter, et al., 2021）。它还常见于发酵茶产品中，有助于风味的发展和功能性化合物的形成（Cheng, et al., 2025; Hu, et al., 2021）。从Cyclocarya paliurus（常用于茶叶制备）的叶子中分离出的青霉菌 EF-2株已被鉴定为高产EPS的菌株（Wang, J. Kong, et al., 2024）。由青霉菌 EF-2产生的EPS是一种结构复杂的多糖，其中中性糖和尿酸的含量分别为67.18%和12.84%。它主要由甘露糖（Man）、葡萄糖（Glc）和半乳糖（Gal）组成，平均Mw约为111.47 kDa。使用RAW264.7巨噬细胞进行的体外研究表明，这种EPS在25至800 μg/mL的浓度范围内表现出显著的免疫刺激活性，且无明显的细胞毒性（Wang, et al., 2025）。这种EPS在体内的免疫调节作用尚未完全阐明。基于上述背景，本研究建立了CTX诱导的小鼠免疫抑制和肠道损伤模型。这是首次报道一种来自内生青霉菌菌株的新EPS，并通过综合多组学分析，系统地阐明了其通过调节肠道微生物组、恢复代谢稳态和激活宿主Nrf2/HO-1通路来缓解CTX诱导的免疫抑制和肠道损伤的全面机制。这为基于真菌多糖的免疫调节剂或功能性食品成分的开发提供了新的候选物质和更深入的理论基础。

材料

青霉菌 EF-2（CCTCC NO: M 20232461）保存在中国武汉的中国典型培养物保藏中心。脂多糖结合蛋白（LBP）、白细胞介素（IL）-6、IL-1β、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和干扰素-γ（IFN-γ）的ELISA试剂盒购自Bioss Biotechnology Co., Ltd.（武汉，中国）。脂多糖（LPS）ELISA试剂盒购自上海酶联生物技术有限公司（上海，中国）。一抗购自Cell Signaling

生理活性、体重和免疫器官指数

在模型中腹腔注射CTX后，对照组和处理组的小鼠表现出不同程度的虚弱，表现为毛发粗糙无光泽（图1B）和体重显著下降（图1C, D）。实验结束时，模型组小鼠的脾脏明显增大（p <0.001），而胸腺明显萎缩。值得注意的是，在多糖处理后，所有处理组的小鼠体重都有所增加，除了

讨论

CTX的给药导致小鼠出现全身性免疫失衡，表现为体重下降、胸腺萎缩和脾肿大。胸腺是T细胞发育、分化和成熟的主要场所；因此，胸腺萎缩是T细胞缺乏的主要原因，从而导致全身性免疫抑制（Xiao, et al., 2019）。相反，脾脏的增大——一个关键的免疫器官——表明存在炎症反应。这得到了

结论

总之，本研究提供了关于多糖通过调节肠道微生物群和代谢来维持肠道和免疫稳态的新见解。它还强调了EPS作为预防或缓解免疫抑制和肠道损伤的功能性成分的潜力，支持其在功能性食品和免疫调节剂开发中的进一步应用。需要强调的是，本研究存在某些局限性。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

作者贡献声明

程凯：写作 – 审稿与编辑、验证、软件使用。黄志兵：写作 – 审稿与编辑、验证、监督、资源提供、概念构思。王刚：写作 – 初稿撰写、可视化、软件使用、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构思。谢建华：写作 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取

未引用参考文献

Wang et al., 2024; Wang et al., 2024.

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究。

致谢

本研究得到了南昌大学食品科学与资源国家重点实验室（编号：SKLF-ZZB-202521）和江西省研究生创新基金（编号：YC2025-B031）的支持。