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Dendrobium officinale polysaccharide (DOP) acts as a prebiotic, modulating gut microbiota via structural features (molecular weight, mannose/glucose ratio, β-(1→4)-glucomannan backbone) to enhance SCFA production and beneficial菌群 selection, thereby improving metabolic, neurological, and immune-related diseases through intestinal barrier reinforcement and signaling pathway regulation.
万润兰|吴继轩|蔡仁明|蒲希蒙|王勤|王宣冰|李洪亮|严守|王柳燕|刘军|张春
中国泸州西南医科大学附属医院肿瘤科，646000
摘要
铁皮石斛多糖（DOP）作为一种益生元，通过选择性调节肠道微生物群来改善多种疾病。其结构特征——包括分子量分布、甘露糖/葡萄糖比例以及β-(1→4)-葡甘露聚糖主链——决定了其双重生态作用：一方面作为可发酵的底物产生短链脂肪酸（SCFAs）；另一方面通过多糖利用位点和特定的糖苷水解酶（如GH26甘露聚糖酶）实现精确的细菌选择。这种结构引导的重组作用丰富了有益菌群（如Akkermansia、Parabacteroides），重新平衡了Firmicutes/Bacteroidetes的比例，并增强了微生物产生生物活性代谢物（如SCFAs和神经递质）的能力。这些代谢物通过增强肠道屏障功能、调节GPCR41/43和TLR4/NF-κB信号通路以及减轻炎症，从而在代谢、神经退行性、免疫相关疾病以及癌症中发挥全身性治疗作用。本文将DOP定位为一种结构引导的生态调节剂，并强调了其在开发精准益生元和针对微生物群的功能性食品方面的潜力。
引言
肠道微生物群（GM）及其代谢物在维持人类健康和影响疾病结果方面起着关键作用。GM与宿主之间存在共生关系，微生物群通过多种机制对宿主生理和病理产生深远影响。这个复杂的群落主要由Firmicutes和Bacteroidetes等门类主导，包含Bifidobacterium和Lactobacillus等有益菌属。因此，它被视为对宿主稳态不可或缺的“内分泌器官”[1]。其作用机制包括消化饮食成分以产生必需的代谢物（如短链脂肪酸SCFAs）、调节宿主免疫系统以及促进肠道-大脑轴的双向通信[2],[3]。例如，SCFAs能够维持肠道健康并调节全身能量代谢和免疫反应[4],[5]，而Akkermansia muciniphila等细菌可以增强肠道屏障完整性并影响认知功能[6],[7]。
这种共生平衡的破坏，通常称为肠道菌群失调，与许多慢性疾病的发病机制密切相关[1]。菌群失调通常表现为Firmicutes/Bacteroidetes（F/B）比例失衡、有益菌属减少以及病原菌（如Proteobacteria）扩增。这种失衡会引发炎症、代谢紊乱和肠道屏障功能受损，从而加速代谢性疾病（如肥胖、糖尿病）[4]、神经系统疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）[8]、免疫相关疾病[9]以及癌症[10]的进展。因此，恢复健康的GM是治疗这些疾病的有希望的途径。
在各种干预措施中，植物来源的多糖作为有效的益生元在调节GM方面受到了广泛关注[11]。这些大分子在上消化道难以被消化，能够完整地到达结肠，在那里它们成为有益肠道细菌的选择性底物，促进其生长和代谢活动[12]。铁皮石斛（D. officinale）作为一种备受推崇的传统中药，已被证明具有“增厚胃肠道”和改善消化功能的作用[13]。其中起主要作用的是其茎部所含的铁皮石斛多糖（DOP）[14]。
现代药理学研究表明，DOP具有广泛的生物活性，包括抗炎、抗氧化、免疫调节和降血糖作用[15],[16]。重要的是，越来越多的证据表明，GM的重组是这些治疗效果的核心机制。这一研究重点在文献综述中得到了客观体现：文献计量分析显示，关于DOP的研究集中在揭示其结构特征与其益生元调节作用之间的相互作用，以及其在代谢、神经和免疫领域的疗效（见补充图S1）。作为益生元，DOP被关键细菌选择性利用，从而驱动微生物组成和功能的改变[15],[16]。
在本综述中，我们系统地阐明了DOP的结构特征如何决定其被肠道细菌的选择性利用，进而促进关键生物活性代谢物（如SCFAs和神经递质）的产生和肠道屏障完整性的恢复。此外，我们还详细介绍了这些由微生物群介导的效果如何缓解各种疾病，包括代谢、神经和免疫相关疾病，从而将传统用途与现代机制见解联系起来。
章节摘录
DOP在GM调节中的结构决定因素和选择性利用
DOP是一种结构多样的大分子，其对GM的调节受其物理化学和结构特征的控制，包括分子量、单糖组成、糖苷键合方式及特定修饰。这些因素共同作用，实现了双重调节效果：一方面作为可发酵的底物促进广谱微生物生长；另一方面通过结构依赖性选择特定的细菌种类。
肥胖
肥胖是一种多因素引起的系统性疾病，与2型糖尿病（T2DM）、心血管疾病和血脂异常的风险增加有关[48]。GM在其发病机制中起着关键作用。初步研究表明，Firmicutes和Bacteroidetes是肠道中的主要菌门，F/B比例升高与肥胖相关[49],[50]。这种菌群失调会减少SCFA的产生，影响能量代谢和胰岛素敏感性[1],[50]。
DOP主要通过重塑GM来发挥抗肥胖作用
阿尔茨海默病
阿尔茨海默病（AD）是一种进行性神经退行性疾病，其特征是细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和细胞内过度磷酸化的tau蛋白积累[72]。新兴证据表明，GM通过微生物群-肠道-大脑轴在AD的发病机制中起关键作用[73]。GM产生的神经递质——包括γ-氨基丁酸、去甲肾上腺素、血清素、多巴胺和乙酰胆碱——直接或间接调节大脑功能和行为[74]。
免疫调节作用
DOP具有显著的免疫调节特性[90]。在小鼠模型中，不同浓度的DOP可以提高胸腺指数并增强IFN-γ和TNF-α的分泌，表明其能改善全身免疫功能[91]。富含DOP的铁皮石斛水提取物（DoAE）可以促进脾脏B淋巴细胞的增殖，并与LPS协同作用进一步刺激B细胞反应[92]。在一项针对SARS-CoV-2疫苗接种者的随机对照试验中，DoAE显示了...
抑郁症
临床证据表明，抑郁症患者更容易患上神经退行性疾病和癌症[107]。鉴于抑郁症对生活质量的重大影响，有效的治疗策略对于减轻症状、防止疾病进展和降低并发症风险至关重要。情绪障碍（包括抑郁症）会影响GM的组成[108]。与正常人群相比，抑郁症患者的细菌种类较少...
DOP的结构-活性关系
DOP的生物活性与其独特的化学结构密切相关。DOP主要由Man和Glc通过β-(1→4)糖苷键连接而成，通常含有乙酰基修饰。这种特定的组成使DOP能够被GM选择性利用。例如，寡果糖主要通过β(2→1)键连接，主要作为益生元促进双歧杆菌的增殖和丁酸盐的产生[122]。相比之下，DOP中的高Man含量可能...
结论
本综述全面分析了DOP与GM相互作用并在多种疾病中发挥治疗效果的机制。DOP的生物活性主要由其单糖组成、分子量和结构特征决定，这些因素共同决定了其物理化学性质和与GM的相互作用方式。例如，其相对较低的分子量提高了溶解度并降低了粘度，从而提高了其可利用性...
CRediT作者贡献声明
万润兰：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、资金获取、概念构思。吴继轩：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、概念构思。蔡仁明：形式分析。蒲希蒙：研究。王勤：资金获取。王宣冰：方法学。李洪亮：项目管理。严守：资源获取。王柳燕：软件。刘军：监督。张春：验证、资金获取。
资金支持
本工作得到了四川省科学技术厅项目（项目编号：2026NSFSC0622）、泸州市政府与西南医科大学之间的战略科技合作项目（项目编号：2025LZXNYDJC50）、泸州市科技项目（项目编号：2023JYJ008和2023JYJ051）、福建省创新药物靶点研究重点实验室（项目编号：FJ-YW-2025KF02）以及基础医学研究创新中心的财政支持。
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。
