将脾脏代谢组学与肠道微生物组分析相结合，以阐明龙眼多糖对环磷酰胺诱导的小鼠免疫抑制的免疫调节机制

《International Journal of Biological Macromolecules》：Spleen metabolomics coupled with gut microbiome analysis to elucidate the immunomodulatory mechanisms of longan polysaccharides against cyclophosphamide-induced immunosuppression in mice

龙眼多糖通过调节肠道菌群代谢增强环磷酰胺致免疫抑制小鼠免疫功能，脾脏代谢组学显示其协同改善氨基酸、不饱和脂肪酸及嘧啶代谢，同时宏基因组测序证实调控菌群丰度，抗生素干预削弱其效果。

　　

刘慧|罗金鑫|杨玉辉|杨瑞丽|吴丽

中国华南农业大学食品科学学院，广东省食品质量与安全重点实验室，广州，510642

摘要

龙眼多糖（LP）通过调节肠道微生物群表现出优异的免疫调节活性，但其具体的调控机制尚不清楚。因此，本研究结合了脾脏代谢组学和肠道微生物群的宏基因组测序，来探讨LP在环磷酰胺（CPA）诱导的免疫抑制小鼠中的免疫调节机制，这些小鼠的肠道微生物群既保持完整又缺乏抗生素影响。结果表明，LP显著恢复了胸腺和脾脏的功能指标，增强了淋巴细胞的增殖，并减轻了对免疫器官的损伤。LP上调了小鼠脾脏中CD4⁺/CD8⁺的比例，从而调节了细胞因子的分泌，使血清中的IFN-γ、TNF-α、IL-12和IL-6浓度升高。代谢组学分析显示，LP通过协调改善氨基酸代谢、不饱和脂肪酸代谢和嘧啶代谢，缓解了CPA引起的脾脏功能障碍。此外，LP显著重塑了CPA引起的肠道微生物群失衡，特别是增加了unclassified_f__Muribaculaceae和Bacteroides的相对丰度。然而，抗生素干预几乎抵消了LP对免疫抑制的缓解作用。我们的发现为天然多糖缓解免疫抑制的机制提供了新的见解。

引言

Dimocarpus longan Lour（龙眼）是一种原产于中国南部的亚热带果树，在亚洲国家被用作传统药材和食品，用于治疗健忘、神经衰弱、心悸和缓解疲劳[1]。龙眼的可食用果肉富含多种生物活性化合物，其中多糖是主要的功能成分。研究表明，龙眼多糖（LP）具有多种生物活性，如益生元和免疫调节作用[2]、[3]。

脾脏作为体液免疫和细胞免疫的关键器官，容纳了多种免疫细胞，尤其是淋巴细胞和巨噬细胞[4]。然而，暴露于环磷酰胺（CPA）等免疫抑制剂会导致严重的脾脏免疫功能障碍。这种病理状态表现为淋巴细胞显著减少、关键细胞因子分泌显著抑制以及脾小体结构损伤，最终导致脾脏萎缩和免疫功能受损[5]。先前的研究发现，多糖可以改善CPA引起的脾脏免疫系统紊乱。例如，Terminalia chebula Retz中的多糖可以通过恢复脾脏功能指标、改善组织结构和减少细胞凋亡来缓解免疫抑制模型中的脾脏损伤[6]。此外，硫酸化Cyclocarya paliurus多糖通过促进淋巴细胞增殖和增加细胞因子分泌水平显著增强了脾脏免疫功能[7]。然而，多糖在缓解免疫抑制过程中涉及的脾脏代谢物变化及其具体机制仍不清楚。

尽管已经使用LP研究其对免疫系统的影响，但其作用机制的研究主要集中在肠道微生物群的影响上[8]。此外，肠道微生物群是否参与了LP在免疫抑制小鼠中调节免疫功能过程中涉及的脾脏代谢物变化尚不清楚。代谢组学可以全面分析小分子代谢物，并揭示活性代谢物表达的全面调控情况[9]。因此，我们首次利用UPLC-Q-TOF/MS代谢组学技术探索了LP影响脾脏的关键代谢物，并结合肠道微生物群进行了相关性分析，以探讨LP的免疫调节机制。

在本研究中，我们假设肠道微生物群参与了LP在免疫抑制小鼠中调节免疫功能过程中涉及的脾脏代谢物的变化。为了验证这一假设，我们使用了肠道微生物群既完整又缺乏抗生素影响的免疫抑制小鼠，以验证LP的免疫调节效果，并通过整合脾脏代谢组学和肠道微生物群的分析进一步探讨其可能的机制。研究结果不仅阐明了LP免疫调节效果中依赖于肠道微生物群的脾脏代谢物恢复机制，还为LP作为潜在的免疫调节剂提供了理论依据。

化学物质和试剂

环磷酰胺（CPA）购自Sigma-Aldrich（美国宾夕法尼亚州阿伦镇6950 Ambassador Dr.，邮编18106）。一系列用于检测免疫细胞因子（TNF-α、IFN-γ、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12）的商业试剂盒来自上海江莱生物科技有限公司，而用于检测肝功能标志物（AST、ALT）和氧化应激指标丙二醛（MDA）的试剂盒则来自南京建城生物工程研究所。

LP的制备与表征

新鲜龙眼果实采自高州市，

LP对体重和免疫器官指标的影响

按照图1A中的方法进行成型和处理后，评估了LP对CPA诱导的小鼠免疫损伤的基本保护作用。实验开始时连续注射CPA3天后，CPA处理组的小鼠体重显著下降（p

结论

本研究全面探讨了LP对免疫抑制的可能调控机制。简而言之，LP恢复了小鼠的体重和血清细胞因子水平，减轻了脾脏损伤以及脾脏中CD4⁺/CD8⁺的比例。此外，脾脏代谢组学显示，LP通过改善氨基酸代谢、不饱和脂肪酸代谢和嘧啶代谢缓解了CPA引起的脾脏功能障碍。同时，LP还恢复了肠道

作者贡献声明

刘慧：撰写——原始稿件、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。罗金鑫：方法学设计、实验实施。杨玉辉：撰写——审稿与编辑、数据可视化、结果验证、方法学设计、数据分析。杨瑞丽：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金筹集。吴丽：方法学设计、概念构建。

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。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（项目编号：2023YFF1104204）、广东省重点研发计划（项目编号：2023B0202050001）、广东省重点建设学科研究能力提升项目（项目编号：2022ZDJS026）以及广东省普通高校重点领域专项（项目编号：2023ZDZX2064）的财政支持。

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