《International Journal of Biological Macromolecules》：Preparation, bioactivities, structure–activity relationships, applications, and safety concerns of
Inonotus obliquus polysaccharides: A review
编辑推荐：
灵芝多糖（IOPs）的结构多样性（如分子量分布、单糖组成、糖苷键模式及三螺旋结构）与其免疫调节、抗氧化和肠-器官轴介导的生物活性密切相关。本文综述了绿色提取技术（超声-微波辅助提取、酶辅助提取、超临界水提取等）在提高多糖产率与保留天然结构方面的进展，并整合了多组学技术对结构-活性关系（SAR）的机制解析，指出需加强标准化制备、毒性评估及跨领域应用研究。
孟翠|薛旺|田宇|马惠远|辛嘉瑞|张雪梅
教育部长白山天然药物重点实验室，延边大学药学院，中国吉林延吉133000
摘要
Inonotus obliquus多糖（IOPs）是一种富含β-葡聚糖的杂多糖，其结构多样性是其免疫调节、抗氧化及通过肠道-器官轴介导的活性的基础。本文综述了IOPs提取、纯化和结构表征的最新进展，阐明了分子量分布、单糖组成、糖苷连接模式、分支拓扑结构以及三螺旋完整性的共同作用如何决定其生物学性能。新兴的绿色提取技术（如亚临界水提取和酶辅助提取方法）在提高产量的同时，更好地保留了天然结构特征。本文还概述了原料选择和关键提取参数的实际标准，以促进标准化制备并提高研究间的重复性。通过整合现有知识并深化对IOPs结构-活性关系的理解，本文旨在识别关键知识空白，并为未来的研究和发展提出方向，包括优化提取策略、整合多组学技术以深入阐明结构-活性关系，以及扩展IOPs在食品、生物医学和可持续材料领域的应用。
引言
Inonotus obliquus（Ach. ex Pers.）Pilát，俗称Chaga，是一种属于Hymenochaetacee科Inonotus属的药用和可食用真菌（图1A）[1]。它寄生于欧亚大陆的北方和寒温带森林中的桦树上，主要分布于俄罗斯、西伯利亚、北欧、东欧和东亚（图1B）。几个世纪以来，I. obliquus被用作治疗胃肠道疾病、慢性炎症、糖尿病、结核病、高血压和肿瘤相关疾病的传统药物[2]、[3]、[4]、[5]。传统上，I. obliquus被制成煎剂、茶或发酵饮料，在俄罗斯民间医学中占有重要地位。特别是从其菌核中提取的黑色滋补品（“чаговый чай”）被用来改善消化功能、缓解慢性疲劳并预防胃肠道和肝脏疾病[6]。此外，基于I. obliquus的制剂也被纳入日常健康保健中，被认为有助于维持整体健康和缓解慢性疾病[7]、[8]。在中国东北部，包括满族传统医学中，与桦树相关的真菌或菌核提取物也被用来缓解疲劳、促进消化功能和增强体力。现代药理学研究表明，I. obliquus具有广泛的生物学潜力，包括抗氧化、免疫调节、抗病毒、抗糖尿病、保护肝脏、神经保护和抗肿瘤作用，因此被用于功能性食品、膳食补充剂和潜在的药品开发[9]、[10]、[11]、[12]。此外，I. obliquus提取物还被应用于饮料、糖果和化妆品中，进一步证明了其作为多功能药用和可食用蘑菇的商业价值[13]、[14]。
在I. obliquus的生物活性成分中，I. obliquus多糖（IOPs）是主要的大分子成分，被广泛认为是其治疗潜力的主要贡献者。IOPs通常由β-(1?→?3)/(1?→?6)-葡聚糖骨架组成，伴有异质性单糖残基、尿苷酸替代基团以及广泛的分子量（Mw）分布。越来越多的证据表明，IOPs的生物活性与其关键结构参数密切相关，包括单糖组成、Mw、分支程度、糖苷连接模式、高级构象（例如三螺旋排列）以及独特的取代基团（如3-O-甲基化糖）[15]、[16]。Mw分布、分支配置和特征性糖残基的变化对免疫调节、抗氧化和抗肿瘤活性有显著影响[17]、[18]、[19]、[20]。由于这些结构特征受到提取和纯化条件的深刻影响，绿色提取技术的进步（如超声波-微波辅助提取（UMAE）、酶辅助提取（EAE）、三相分离（TPP）和亚临界水提取（SWE）有助于获得结构分辨率更高、功能特异性更强的IOPs组分[5]、[21]。这些方法创新极大地扩展了IOPs的研究领域，使得对其结构-功能关系的阐明更加精确。
近年来，由于人们对IOPs健康促进作用的兴趣日益增长，相关研究迅速发展，相关出版物数量也稳步增加（图1C）。在过去十年中，对IOPs的研究从初步的提取优化和基本生物活性评估发展为更系统的分子结构、结构-活性关系（SAR）和潜在机制途径的探索。先前的综述总结了IOPs的主要生物活性成分和营养特性[7]、[22]、[23]、[24]，并强调了其在癌症[25]、[26]和肾脏疾病[27]、[28]中的治疗潜力。此外，有一篇综述提供了关于IOPs提取策略、结构特征和生物功能的基础见解[29]。尽管取得了这些进展，但目前对IOPs的研究仍然较为分散，提取、结构表征、生物活性、机制研究和毒理学评估往往独立进行。因此，制备方法、精细化学结构、高级构象、SAR和安全特性之间的关键联系尚未得到充分阐明。本文建立了一个综合的结构-过程-功能框架，系统地将提取和纯化策略与分子结构、构象组织和下游生物结果联系起来。通过结合绿色提取技术的最新进展和高分辨率分析平台（包括尺寸排阻色谱与多角度激光光散射（SEC–MALLS）、小角X射线散射（SAXS）、原子力显微镜（AFM）、高效阴离子交换色谱与脉冲安培检测（HPAEC–PAD）和多维核磁共振（multidimensional NMR），本文从机制角度出发，阐释了关键结构参数如何共同塑造多样的生物功能。这些方法上的改进提高了SAR描述的精确性，并支持对IOPs功能属性的更精细评估。通过进一步整合多组学证据，本文概述了涉及氧化、炎症、代谢和肠道调节的系统级途径，从而增强了IOPs研究的转化相关性。总体而言，本文整合了提取和纯化、结构表征、生物活性、机制、SAR阐明、毒理学和应用前景的最新进展，旨在为IOPs作为有前景的营养保健品和药品候选物的发展提供最新参考。
提取IOPs
IOPs的提取是后续纯化、结构阐明和功能评估的关键初始步骤。鉴于I. obliquus复杂的结构和真菌组织中多糖的异质分布，已经开发了多种提取策略，以实现提取产量、结构完整性和操作效率之间的最佳平衡。
IOPs的结构特征和分析技术
多糖是由超过10个单糖残基通过糖苷键连接而成的天然大分子，形成线性或分支结构，赋予多样的物理化学和生物性质[69]。IOPs主要是杂多糖，主要由Glc组成，含有不同量的Gal、Man、Rha、Ara和Xyl。结构研究表明，IOPs通常具有基于β-葡聚糖的骨架，其中夹杂着α-半乳聚糖和其他
IOPs的生物性质
IOPs表现出广泛的生物活性，在临床前研究中得到了全面表征，越来越多的证据支持它们与人类健康的相关性。这些生物性质在表3中进行了总结。除了公认的抗氧化和抗炎作用外，IOPs还显示出抗癌、抗糖尿病和抗寄生虫作用，通过调节氧化还原平衡、免疫信号传导和代谢途径实现（图4）
IOPs的结构-活性关系：从提取到功能
IOPs的生物活性与其结构特征密切相关，而这些结构特征对提取条件非常敏感。文献中广泛记录了Mw、单糖组成、糖苷连接模式和整体构象的变化。这些结构特征越来越被认为是协同作用以调节生物活性的，而不是单独发挥作用。
食品领域
由于其抗氧化、免疫调节和益生元特性，IOPs作为多功能营养保健品受到了越来越多的关注。IOPs显著的自由基清除能力和抑制脂质氧化的作用为其在液体和固体配方中作为天然抗氧化剂的潜在用途提供了坚实的科学依据[14]、[57]。发酵研究进一步表明，I. obliquus介导的过程可以增加多糖
安全性和毒性问题
IOPs的安全性和毒理学评估是将其转化为功能性食品和生物医学制剂的重要前提。尽管IOPs被普遍认为是天然且生物相容的大分子，但尚未建立全面的、特定于IOPs的毒理学谱型。关键参数（包括剂量-反应关系、慢性或重复暴露效应以及安全摄入范围的定义）尚未得到充分表征。
结论与未来展望
由于IOPs在食品、制药和生物医学领域的多样生物活性和广泛的应用前景，对其的研究吸引了越来越多的关注。本文系统地总结了IOPs提取、纯化、结构特征、生物功能、SAR、毒理学特性和新兴应用的最新进展。虽然传统的HWE方法仍被广泛采用，但UMAE、MAE、EAE、SWE等技术的快速发展
CRediT作者贡献声明
孟翠：撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法学设计。
薛旺：撰写——初稿撰写、概念构思。
田宇：撰写——综述与编辑、监督。
马惠远：撰写——综述与编辑、资源准备。
辛嘉瑞：撰写——综述与编辑、资源准备。
张雪梅：撰写——综述与编辑、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号32360900和32060817）和吉林省科技发展计划项目（编号YDZJ202401430ZYTS）的支持。
