从Allium macrostemon Bunge的鳞茎中分离出的一种多糖的结构特征及其在缓解小鼠DSS诱导的溃疡性结肠炎中的作用机制

《Carbohydrate Polymers》：Structural characterization of a polysaccharide isolated from Allium macrostemon Bunge bulbus and its mechanism in ameliorating DSS-induced ulcerative colitis in mice

AMP多糖通过调节肠道菌群和代谢活动缓解溃疡性结肠炎，其机制涉及抑制有害菌增殖、促进有益菌丰度及SCFAs合成，同时修复肠道屏障。急性毒性实验证实安全。

　　

文音|詹俊燕|王子源|周振雷

南京农业大学兽医学院，南京，210095，中国

摘要

从Allium macrostemon Bunge（AMB）的鳞茎中分离并纯化了一种多糖（AMP），并对其进行了结构表征。AMP的重量平均分子量为9.007 kDa，是一种分支多糖，主链由→1)-β-D-Fruf-(2→和→1,6)-β-D-Fruf-(2→连接组成，侧链由β-D-Fruf-(2?→?6)-β-D-Fruf-(2→构成。AMP通过增强肠道屏障的完整性、平衡肠道微生物群、补充短链脂肪酸（SCFAs）水平以及恢复结肠的正常代谢活动，有效缓解了DSS诱导的溃疡性结肠炎（UC）。AMP处理减少了有害细菌的数量，包括Bacteroides、Escherichia-Shigella、Parabacteroides和Clostridia vadinBB60菌群，同时增加了产生有益SCFAs的细菌，如Ruminococcus和Christensenellaceae R-7群。粪便微生物群移植实验进一步证明AMP的抗结肠炎作用依赖于肠道微生物群。此外，体外发酵实验表明AMP可以被肠道微生物群转化为SCFAs。同时，AMP调节了结肠组织中的甘油磷脂、花生四烯酸和亚油酸的代谢途径。急性毒性测试显示AMP具有较高的安全性。总体而言，我们的数据表明AMP是一种有前景的功能性食品成分，可用于预防UC，并为开发AMP衍生的生物活性产品提供了科学依据。

引言

溃疡性结肠炎（UC）是炎症性肠病（IBD）的一种亚型，其主要特征是结肠黏膜组织的持续炎症和溃疡（Ungaro等人，2017；Yamamoto-Furusho和Gutierrez-Herrera，2025）。患者通常表现为腹痛、腹泻和便血（Gao等人，2025）。肠道屏障功能受损，如紧密连接蛋白的减少，是UC的关键病理特征（Dignass等人，2004；Samoil?等人，2020；Uhlig，2013）。肠道通透性的增加使脂多糖（LPS）能够转移到肠道组织和循环系统中，进一步引发结肠炎症并促进疾病的发生（Lei等人，2024；Zhang、Chen等人，2023）。临床治疗选择包括氨基水杨酸盐、糖皮质激素和免疫抑制剂；然而，它们的应用受到不良反应和副作用的限制（Alsoud等人，2021；Dilixiati等人，2024；Robert和Bruce，2021）。因此，在这种背景下，迫切需要找到一种既安全又有效的替代疗法。新兴证据表明，UC的发病机制与肠道菌群失调密切相关。益生菌补充等策略已被证明可以通过维持肠道微生物群平衡来改善结肠炎（Shen等人，2018；Zhang等人，2024）。然而，在肠道损伤的情况下，直接给予大量外源性微生物可能会加重菌群失调并引发细菌感染（Van Laar等人，2019）。为了规避这些风险，我们的研究重点在于识别能够调节内源性肠道微生物群平衡的天然化合物，从而干预UC的进展。

中药作为UC的潜在治疗方法越来越受到关注，因为它们具有高安全性、不良反应少以及多种生物学益处（Dilixiati等人，2024）。最近的研究表明，这些来自传统中药的多糖主要通过多种机制发挥保护作用，包括减轻氧化应激、抑制炎症、调节肠道屏障和维持肠道微生物群平衡（Gao等人，2025；Niu等人，2021）。例如，Lycium barbarum的多糖通过Nrf2/HO-1/NF-κB途径缓解了DSS诱导的小鼠UC和组织氧化应激（Mou等人，2025）。人参中性多糖增加了产生吲哚的共生菌Alistipes senegalensis的数量，并促进了与衰老相关的肠道屏障损伤的修复（Wang等人，2025）。同样，Phyllanthus emblica的多糖通过减少炎症相关细菌和调节肠道微生物代谢物来缓解UC（Li等人，2024）。

Allium macrostemon的鳞茎（Xiebai）在中国被广泛用作健康食品和药材（Wu等人，2023），并已正式列入中华人民共和国国家卫生健康委员会发布的“医药兼用目录”。Xiebai是指Allium macrostemon Bunge（AMB）或Allium chinense G. Don（ACGD）的干燥鳞茎。在我们的研究中，我们使用了AMB的干燥鳞茎。这种植物在东亚广泛分布，仅在中国每年的消费量就高达5000吨（Yao等人，2016）。作为功能性食品，AMB常被制成粥来缓解胃肠道问题，包括腹部胀气、腹痛和腹泻（Wu等人，2024）。AMB的主要生物活性成分包括黄酮类、甾体皂苷、苯丙素类、挥发油和多糖（Qin等人，2023）。目前的研究主要集中在其皂苷、挥发油和多糖上。其中，AMB衍生的皂苷具有抗血小板聚集活性，并已用于心肌梗死的临床治疗（Duan等人，2022；Rong等人，2023；Zhao等人，2024）。其挥发油可以降低血脂并改善动脉粥样硬化（Qin等人，2023）。此外，最近的研究表明AMB多糖具有抗氧化、免疫调节和抗肿瘤作用。Guo等人证明AMB的多糖具有抗氧化活性（Guo等人，2022）。Qin等人证实Xiebai的多糖可以缓解动脉粥样硬化并降低血脂（Qin等人，2024）。Lin等人证明AMB的多糖可以缓解ApoE^?/?小鼠的动脉粥样硬化（Lin等人，2024）。Zhang等人发现AMB中的多糖可以在体外抑制BGC-823肿瘤细胞的生长（Zhang等人，2015）。然而，大多数关于AMB多糖的研究集中在心血管疾病上，而对其缓解肠道疾病的分子机制的研究仍然不足（Huang等人，2026）。

果聚糖在葱属植物中广泛存在，先前的研究已经确定AMB含有大量的独特菊粉型果聚糖（Qin等人，2024）。最近的研究表明，果聚糖通过直接调节炎症或间接调节肠道微生物群来发挥抗结肠炎作用（Shao等人，2020）。例如，来自菊苣根的果聚糖可以通过作用于Toll样受体（TLR）来直接调节炎症因子的释放（Vogt等人，2013）；来自大蒜的果聚糖通过调节肠道微生物群发挥抗结肠炎作用，其抗炎效果与链长和分子量密切相关（Qiu等人，2024）。然而，关于AMB果聚糖对UC的影响尚未有报道。基于此背景，我们假设来自AMB的果聚糖（AMP）是治疗肠道疾病的关键成分，可能通过调节肠道菌群发挥作用。我们从AMB中分离出一种分支果聚糖，其特征是非线性的果聚糖化结构和多个β-D-Fruf-(2?→?6)-β-D-Fruf-(2→侧链。AMP的抗炎潜力首先在用RAW264.7巨噬细胞建立的炎症细胞模型中得到了验证。进一步的实验使用了DSS诱导的UC小鼠模型来评估治疗效果。在粪便微生物群移植（FMT）实验中，我们进一步证实AMP的效果与肠道菌群密切相关。此外，我们进行了急性毒性测试，确认AMP具有较高的口服安全性。这些结果不仅增强了我们对AMB多糖生物活性的理解，也为开发基于AMB的制品和探索其在治疗UC中的效果奠定了基础。

材料

AMB来自中国安徽省亳州市，并由南京中医药大学传统中医系进行了验证。DSS（MP 0216011090）从MP Biomedicals（美国俄亥俄州Solon）购买。所有其他化学试剂均从上海新华药业有限公司购买。透析袋从上海源业生物技术有限公司购买。

AMP的制备

粗多糖用热水提取，然后进行沉淀

AMP的分离、纯化和基本表征

粗多糖（AMP）通过热水提取和乙醇沉淀获得（图1A）。然后将AMP-P加入DEAE Sepharose FF柱中，用不同浓度的NaCl溶液洗脱出四个组分。其中，从管7到19洗脱出的AMP-a是含量最多的组分，占总产量的83.50%（图1B）。主要组分（AMP-a）通过Sephacryl S-400HR柱进一步纯化，得到精制多糖

讨论

本研究从AMB干燥鳞茎中提取了一种纯化的多糖AMP，其结构与先前报道的AMB多糖有显著差异。Guo等人分离出了五种由甘露糖和葡萄糖组成的纯化多糖（Guo等人，2022），而Zhang等人报道了含有葡萄糖和阿拉伯糖的中性多糖以及含有葡萄糖和半乳糖的酸性多糖（Zhang等人，2015）。本研究表明AMP是一种

结论

在这项研究中，我们从Allium macrostemon Bunge（俗称Xiebai）中提取了一种先前未被识别的多糖（AMP）。结构分析显示AMP主要由果糖和葡萄糖组成，具有复杂的分支结构。主链由→1)-β-D-Fruf-(2?→?和→1,6)-β-D-Fruf-(2?→?连接构成。在患有UC的DSS处理小鼠中，AMP通过抑制潜在的致病菌株和促进...

CRediT作者贡献声明

文音：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，软件使用，方法学，研究，正式分析。詹俊燕：撰写——初稿，可视化，验证，正式分析，数据管理。王子源：撰写——初稿，验证，数据管理。周振雷：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（资助编号：32072936）的支持。动物实验得到了南京农业大学（NJAU.No20241209253）的审查和批准。本工作感谢上海Sanshu Biotech有限公司在多糖结构解析方面提供的技术支持。作者还要衷心感谢南京农业大学提供的合理实验条件和设备。