FSHW | 香菇多糖對老齡小鼠免疫功能和血脂的調節機制研究

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

衰老導致身體生理和精神健康狀態惡化和功能下降，疾病風險增加。例如，衰老導致身體免疫功能下降，伴隨著感染、癌癥和自身免疫性疾病的發病率增加，以及無菌慢性炎癥的患病率提升。最近，有學者提出了與衰老相關的十二種hallmarks，對它們的治療干預可能會逆轉衰老，即所謂的抗衰老。隨著全球人口老齡化日益加劇，因衰老所致的健康問題給各國社會醫療保障體系帶來巨大壓力。因此，揭示衰老的生物學機制和探索新的抗衰老療法是全球科研領域熱點之一。食物材料中含有豐富多樣的活性成分，從膳食原料中尋找生物活性化合物如多酚和多糖，用于抗衰老引起了科學家的濃厚興趣。越來越多的機理研究表明，天然來源的多糖可以通過多種機制發揮抗衰老作用，包括增加抗氧化能力、增強端粒酶活性、調節細胞凋亡、激活自噬、提高免疫功能、抑制糖基化，改善線粒體功能障礙、調節與營養感應相關的基因表達和信號通路、調節腸道微生物群等。

食用菌是人類飲食的一部分，具有高營養、高纖維、低熱量的特點，已有數千年的歷史。蘑菇多糖是食用菌中最主要的活性成分，許多研究已經證明了蘑菇多糖的抗衰老潛力。然而，迄今為止，尚未見使用基于蛋白質組學的方法探究蘑菇多糖在體內抗衰老機制的報道。在我們之前的研究中，從香菇子實體中熱水提取獲得一種由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成的平均分子量為26 kDa的香菇雜多糖（命名為L2），具有免疫增強作用。同時，L2可以部分恢復與年齡相關的免疫功能下降，并逆轉老年小鼠腸道微生物群組成的年齡改變，證明了L2的抗衰老潛力。

在本研究中，分析L2灌喂對老年小鼠免疫功能和血脂的影響，以進一步評估其抗衰老潛力。隨后，對老年小鼠的小腸組織進行了基于iTRAQ的蛋白質組學分析，從蛋白質表達的角度揭示L2在免疫功能和血脂調節作用的生物學機制，擴展關于蘑菇多糖抗衰老機制的知識。

Results and Discussion

L2增強衰老小鼠的免疫功能和調節血脂指標

O組（老齡小鼠）的脾臟指數和胸腺指數顯著低于A組（成年小鼠）（P＜0.05），反映出隨著衰老，脾臟和胸腺器官的重量下降。與成年小鼠相比，老年小鼠的脾淋巴細胞增殖活性和NK細胞活性大幅下降。同時，炎性細胞因子IL-6和TNF-α以及抗炎細胞因子IL-10的水平隨著衰老而顯著增加。L2處理后，老年小鼠淋巴細胞增殖活性、NK細胞活性等細胞免疫功能以及血清IL-6、IL-10水平顯著升高（P＜0.01）。此外，血清TNF-α、IL-1β的含量也有所升高。這些結果表明，L2增強了老年小鼠的免疫功能。衰老對小鼠血清HDL-C（P＜0.05）和LDL-C（P＝0.076）水平明顯影響，但對TC和TG水平影響較小。L2增加了老年小鼠血清TC和HDL-C水平，并明顯升高了血清LDL-C水平（P＜0.05）。有趣的是，L2降低了老年小鼠的血清TG水平（（1.35±0.94）vs.（0.52±0.21）mmol/L），盡管沒有統計學差異。這些結果表明L2調節老年小鼠的脂質代謝。

圖1 L2對老齡小鼠免疫功能和血脂的影響

L2調節小腸組織中蛋白表達

根據FC＞1.3或＜0.77且P＜0.05的篩選標準，從其中4,664個鑒定蛋白質中篩選出95個蛋白為差異表達蛋白（DRPs），其中75個蛋白上調，20個蛋白下調。

圖2 DRPs的reactome和KEGG富集分析

Reactome鑒定出175條富集通路具有顯著性。大多數通路與細胞調控（如細胞黏附、凋亡、應激、激活等）、細胞外基質和細胞內結構組織以及代謝調節相關。KEGG富集分析確定了DRPs涉及的158條通路，其中蛋白質消化吸收、糖尿病心肌病以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝顯著富集，調整P＜0.1的標準。

STRING構建了蛋白質-蛋白質相互作用網絡。蛋白互作圖提示了DRPs之間的直接（物理和功能）和間接相關性。通過計算蛋白間的互作連接數量，cadherin1（14 degree）、plectin（9 degree）、cadherin-17（8 degree）、RasGTPase激活樣蛋白IQGAP2（7 degree）和ezrin（7 degree）是響應L2作用的關鍵蛋白。

Conclusion

香菇多糖L2可增強老齡小鼠免疫功能并調節血脂水平。基于iTRAQ的蛋白質組學方法在老年小鼠小腸組織中鑒定出95個DRPs。GO、PANTHER、Reactome、KEGG分析顯示，這些DRPs主要參與細胞內外結構組織、細胞代謝調節、細胞外基質組織等生物學功能，富集于蛋白質消化吸收、糖尿病心肌病、以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝。特別是，大約16和9個DRPs參與免疫功能和脂質代謝的調節。包含63個蛋白互作網絡表明，鈣黏蛋白1、plectin、cadherin-17、RasGTPase激活樣蛋白IQGAP2和ezrin是老年小鼠對L2處理做出反應的關鍵蛋白。這些發現可能有助于深入了解L2在免疫功能和脂質代謝方面抗衰老的生物學機制，并為未來的研究提供新的線索。

第一/通信作者

徐曉飛，男，博士（后）、高級工程師，現任廣東海洋大學食品科學與工程學院教師，研究方向為食用菌（香菇、茯苓、銀耳、繡球菌等）天然多糖的結構、功能和機理研究；藥食同源資源的產業化與深加工食品開發。曾任華南協同創新研究院創新中心副主任、無限極(中國)有限公司研發高級主任、仙樂健康科技股份有限公司研發高級經理。先后主持博士后科學基金（面上項目和特別資助）、中央高校基本科研業務經費項目、省科技專項和企業橫向課題等十余項。具有在企業逾20年營養補充劑及天然產物保健食品/功能食品研發經驗，擅長天然活性成分挖掘、機理研究與產業化開發，已開發上市營養保健/功能食品逾六十余款，多款產品獲得行業獎項。申請專利30余項（授權中國專利20余項，美國專利1項），參編并主持開發兩項多糖檢測方法入編《保健食品功效成分檢測方法》書籍，發表國內外學術期刊論文70余篇，其中SCI/EI論文30余篇。

iTRAQ-based quantitative proteomic profiling of the regulatory mechanisms on immune functions and blood lipids in aged mice fed with Lentinula edodes-derived polysaccharides

Xiaofei Xu*, Xiaofei Liu, Jin Chen, Jingjing Guan, Donghui Luo

a Institute of Food Science and Technology, College of Biological Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

b Food Nutrition and Health Research Center, School of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Jinjiang 362200, China

c School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

e School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

The mechanisms of mushroom polysaccharides on immune functions and lipid metabolism of aged mammals have not been fully elucidated. In the present study, after assessing the impacts of one type of Lentinula edodes-derived polysaccharides, named L2, on immune functions and blood lipid profiles, isobaric tags for relative and absolute quantification (iTRAQ)-based proteomic profiling of the small intestinal tissues from aged mice treated with L2 was performed. L2 reversed immune function declines and modulated the lipid metabolism of aged mice evidenced by increased levels of serum TC, HDL-C, and LDL-C, and reduced levels of serum TG. Moreover, a total of 95 differentially regulated proteins (DRPs) were identified, of which 75 were up-regulated and 20 were down-regulated. Most of the DRPs were involved in intracellular and extracellular structure organization, and cellular and metabolic regulation. Particularly, approximately 16 and 9 DRPs participated in the regulation of immune functions and lipid metabolism, respectively. Furthermore, protein-protein interaction analysis highlighted that cadherin-1, plectin, cadherin-17, Ras GTPase-activating-like protein IQGAP2, and ezrin might be key proteins in response to L2 treatment. These findings provide new insights into the biological mechanisms of mushroom polysaccharides in anti-aging from a proteomic perspective.

Reference:

XU X F, LIU X F, CHEN J, et al. iTRAQ-based quantitative proteomic profiling of the regulatory mechanisms on immune functions and blood lipids in aged mice fed with

Lentinula edodes

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

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