|
玛咖(Lepidium meyenii)素有“秘鲁人参”之誉，是南美安第斯山脉的著名保健功能植物，自2011年我国批准其为新资源食品以来，云南丽江的玛咖产业得到快速发展，现在玛咖已经发展为一个稳定的滋补食品产业。近年在国家自然科学基金项目的支持下，中国科学院昆明植物研究所植物化学与天然药物全国重点实验室邱明华研究团队发现了玛咖中系列含硫新颖结构，为了解明玛咖的功能，研究拓展至占玛咖干重一半以上的多糖。通过构建系统分离纯化技术，近期成功从玛咖分离多种结构复杂新颖的多糖，并在分子水平上阐明了其免疫调节和肠道菌群调控的活性机制。
邱明华团队从黄色玛咖块茎中分离得到8个均一多糖，并系统解析了MCP-1a和MCP-2b两种多糖的精细结构。MCP-1a为分子量6.6 kDa的杂多糖，主要由D-葡萄糖组成(90.23%)，其主链由1,4,6-α-D-葡萄糖单元构成，侧链含有末端α-L-阿拉伯糖、1,5-α-L-阿拉伯糖和末端α-D-葡萄糖残基。MCP-2b是一种分子量达49.4 kDa的阿拉伯半乳聚糖，属于少见的II型阿拉伯半乳聚糖，其主链由1,6-β-D-半乳糖和1,3,6-β-D-半乳糖构成，并含有少量1,3-β-D-葡萄糖醛酸-4-OMe单元。团队还确定了其他六个新的均一性多糖，包括一种高分子量α-葡聚糖(MCP-3，分子量1950.99 kDa)和五种不同分子量的同型半乳糖醛酸聚糖(MCP-4a、MCP-4b、MCP-4c、MCP-5a、MCP-5b)。有趣的是，首次在玛咖中发现了含有α-D-Δ4,5-半乳糖醛酸残基的果胶多糖MCP-4c。这种不饱和结构此前主要在海洋生物中发现，其在陆生植物中的存在丰富了对植物多糖结构多样性的认识。
 
图1复杂玛咖多糖MCP-1a和MCP-2b的结构表征
细胞水平的免疫活性：
在阐明结构基础上，对其多糖免疫活性的分子机制探索，获得了一系列重要发现：1)体外细胞实验显示，MCP-1a和MCP-2b在50-400 μg/mL浓度范围内表现出良好的细胞相容性，同时能够有效激活RAW 264.7巨噬细胞。多糖处理显著增强了细胞的吞噬活性，并促进细胞释放一氧化氮(NO)等免疫调节分子。在400 μg/mL浓度下，MCP-1a和MCP-2b诱导的NO产生率分别达到91.98%和94.26%。研究发现两种多糖能够剂量依赖性地促进巨噬细胞产生多种重要的炎症介质，包括白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)等。这些结果表明玛咖多糖具有调节先天免疫功能的潜力。WB分析揭示了多糖发挥免疫调节作用的关键分子机制：MCP-1a和MCP-2b能够激活NF-κB信号通路，显著上调该通路中关键转录因子的表达，包括IκB-α、磷酸化IκB-α、p65和磷酸化p65蛋白。这一发现为揭示玛咖多糖的免疫调节机制提供了重要的分子基础。
 
图2玛咖多糖(MCP-1a、MCP-2b)免疫调节活性
短链脂肪酸产生能力
还深入研究了玛咖多糖对人体肠道微生物的影响，通过体外发酵实验系统评价了其益生元特性。发现：1)发酵实验证实了MCP-3、MCP-4和MCP-5均能被人体肠道菌群有效利用，转化产生具有重要生理功能的短链脂肪酸。其中，MCP-3表现出较强的产酸能力，主要产生乙酸、丙酸和丁酸。随着发酵时间的延长，培养体系的pH值逐渐下降，短链脂肪酸含量显著增加。16S rRNA高通量测序分析显示，玛咖多糖处理对肠道菌群结构产生了显著影响。与对照组相比，多糖处理显著增加了有益菌群拟杆菌属(Bacteroides)的相对丰度，其中MCP-3、MCP-4和MCP-5处理组的拟杆菌相对丰度分别为31.11%、31.07%和28.90%。同时，多糖有效抑制了潜在致病菌大肠杆菌-志贺氏菌(Escherichia-Shigella)的生长。α多样性分析显示，MCP-3处理组表现出较高的微生物群落多样性，Simpson和Shannon指数均高于其他处理组。β多样性分析进一步证实了玛咖多糖对肠道菌群结构的调节作用。
 
图3玛咖多糖MCP-4c结构解析与肠道微生态调节机制
研究系统阐明了玛咖多糖的结构多样性，特别是发现了含不饱和残基的果胶多糖，丰富了植物多糖结构生物学的理论体系。研究成果连续刊载在国际权威期刊International Journal of Biological Macromolecules (2025,319,145676;2024,269,131761)上，昆明植物研究所博士后吴周维为第一作者，邱明华研究员为通讯作者。这些研究结果从结构特征到免疫调节和肠道菌群调控功能的系统研究，为玛咖“增强体质”的传统功能提供了现代科学依据，将有助于推动玛咖这一传奇补品从传统应用向现代健康产业的转化。该研究工作得到国家自然科学基金项目(Nos:82373762,31872675)的支持。
文章链接1
文章链接2
|
