项目文章 | 抗氧化 + 调节肠道菌群！西藏云芝多糖抑制炎症与凋亡，改善铬诱导肝肾损伤
文章题目：Coriolus versicolor Polysaccharide Mitigated Liver and Kidney Damage in Mice Exposed to Chromium
文章主题：云芝多糖可减轻铬暴露小鼠的肝肾功能损伤
发表期刊：Pakistan Veterinary Journal
研究团队：南京农业大学李坤副教授
组学技术：扩增子+代谢组
重金属污染，尤其是六价铬 [Cr (VI)]，不仅对环境造成严重危害，也直接威胁动物和人类的健康，Cr (VI) 作为强氧化剂被列为 I 类致癌物，可导致出血、肝肾损伤、呼吸系统疾病乃至癌症；随着城市化与工业化的快速发展，寻找能有效缓解重金属毒性的新型物质已变得十分紧迫。云芝（Coriolus versicolor，又称彩云革盖菌 / 土耳其尾）是我国传统药用真菌，其多糖（CVP）被证实具有免疫调节、抗肿瘤、抗炎和抗病毒等多种生物活性，但关于 CVP 对铬暴露小鼠肝肾功能损伤的作用及其机制目前几乎未见报道；同时，肠道菌群失衡与肝脏损伤、炎症性肠病等疾病密切相关，而多糖可通过调节肠道微生态发挥保护作用。因此，本研究以铬暴露小鼠为模型，采用病理、血清生化、抗氧化 / 炎症 / 凋亡指标检测以及 16S rRNA 微生物组与非靶向代谢组多组学分析，系统探究西藏云芝多糖缓解铬致小鼠肝肾损伤的作用及机制。
云芝多糖（CVP）可改善六价铬 [Cr (VI)] 暴露所致小鼠的器官损伤
脏器指数、血清生化及组织病理学结果表明，六价铬暴露会造成模型小鼠体重增长减缓、净增重率下降，引起心脏和肾脏脏器指数降低、肝脏与脾脏脏器指数升高，同时升高血清 AST、ALT、BUN、肌酐水平，并诱发肝、肾组织细胞变性、炎症浸润、出血以及组织纤维化损伤；而云芝多糖 CVP 干预可逆转上述变化，提升铬暴露小鼠的体重与净增重率，恢复心脏、肾脏、肝脏及脾脏的脏器指数，降低肝肾功能损伤相关血清标志物的含量，有效减轻肝肾组织的病理损伤与纤维化程度，发挥对 Cr (VI) 诱导器官损伤的保护作用。
图1.云芝多糖（CVP）改善六价铬暴露小鼠机体状态。
a：小鼠体重；b：净增重率；c：脏器指数；d：肝功能；e：肾功能。
图2. 云芝多糖（CVP）缓解六价铬诱导的小鼠器官损伤。
a：HE 染色（a1：肝脏，a2：肾脏）；b：天狼星红染色（b1：肝脏，b2：肾脏）。
云芝多糖（CVP）调控六价铬 [Cr (VI)] 暴露小鼠的炎症水平与抗氧化能力
六价铬暴露会造成小鼠机体抗氧化系统受损，使总抗氧化能力 T‑AOC、谷胱甘肽过氧化物酶 GSH‑Px、超氧化物歧化酶 SOD 以及抗炎因子 IL‑10 水平显著下降，同时升高氧化损伤标志物 MDA 以及 IL‑6、IL‑1β、TNF‑α 等促炎因子的含量；分子水平上，Cr (VI) 可抑制 Nrf2、NQO‑1 的基因表达，激活促凋亡、促炎症相关基因，而云芝多糖 CVP 干预能够显著上调 T‑AOC、GSH‑Px、SOD 与 IL‑10 水平，降低 MDA、促炎因子 IL‑6、IL‑1β、TNF‑α 的表达，并激活 Nrf2/NQO‑1 抗氧化信号通路，进而改善六价铬诱导的氧化应激，抑制机体过度炎症反应。
图3. 云芝多糖（CVP）调控六价铬诱导小鼠的炎症应答与氧化应激。
a：炎症因子水平及抗氧化酶含量；b：基因相对表达量；c：蛋白相对表达量。
云芝多糖（CVP）恢复六价铬 [Cr (VI)] 暴露小鼠的肠道菌群组成与功能
16S rRNA 测序结果显示，六价铬暴露会扰乱小鼠肠道菌群结构，升高 Faith‑PD 指数，降低厚壁菌门 / 拟杆菌门比值，造成有益菌乳杆菌属丰度下降，Lawsonibacter、Anaerotruncus、Angelakisella、Allobaculum 等与机体损伤相关的致病菌属富集，同时干扰膜转运、脂代谢等肠道菌群相关功能；而云芝多糖 CVP 干预可调节菌群的物种组成，回调厚壁菌门 / 拟杆菌门比值，提升乳杆菌属等有益菌的相对丰度，降低致病相关菌属的丰度，并且恢复被 Cr (VI) 破坏的肠道菌群代谢功能，β 多样性分析也证实 CYR 治疗组菌群结构更趋近于正常对照组，说明 CVP 能够有效修复六价铬诱导的小鼠肠道菌群失调。
图4. 不同组小鼠的韦恩图与 α 多样性分析。
a：韦恩图；b：稀释曲线；c：等级‑丰度曲线；d：α 多样性指数。
图5. 六价铬暴露小鼠不同分类水平的肠道菌群组成分析。
a：门水平；b：纲水平；c：目水平；d：科水平；e：属水平。
图6. 六价铬暴露小鼠肠道菌群的 β 多样性及热图分析。
a：β 多样性分析（a1：主坐标分析 PCoA，a2：非度量多维尺度分析 NMDS，a3：UPGMA 聚类分析）；b：热图（b1：门水平，b2：属水平）。
图7. 基于 LEfSe 分析得到的各组小鼠肠道标志物种。
图8. 基于方差分析与T-检验筛选得到的各组小鼠标志物种。
a：门水平；b：属水平。
图9. 不同组别小鼠肠道菌群的功能比较。
a：KEGG 数据库功能注释；b：MetaCyc 数据库功能注释。
云芝多糖（CVP）调控六价铬 [Cr (VI)] 暴露小鼠的肠道菌群相关代谢物
非靶向代谢组分析共鉴定得到 3391 个代谢物，六价铬暴露可显著改变小鼠体内代谢物谱，造成头孢霉素 C、Erionyl Yellow AR 等代谢物丰度上调，保护性代谢物 N‑(4‑甲氧基苯基)‑2‑(1‑哌嗪基) 乙酰胺丰度下降，同时引起味觉转导、雌激素信号通路等多条代谢通路发生扰动；云芝多糖 CVP 干预后能够逆转上述代谢变化，下调 Cr (VI) 诱导升高的有害代谢物，提升保护性代谢物的丰度，同时淀粉和蔗糖代谢、核苷酸糖生物合成等多条关键代谢通路得到回调，说明 CVP 可通过重塑机体代谢物谱，改善六价铬暴露引发的代谢紊乱。
图10. 各组小鼠代谢物分析比较。
a：火山图、标志代谢物。
图11. 各组小鼠代谢物 KEGG 通路分析比较。
六价铬 [Cr (VI)] 暴露小鼠生理指标与肠道菌群的斯皮尔曼相关性分析
斯皮尔曼相关性分析揭示了 Cr (VI) 暴露小鼠肠道特定菌属与机体生理、氧化应激及炎症指标间存在显著关联，Allobaculum、Merdisoma、Angelakisella和Lawsonibacter的丰度与小鼠净增重率、心肾脏器指数、抗氧化指标（T-AOC、GSH-Px、SOD）、抗炎因子 IL-10 及Nrf2、IL-10基因表达呈负相关，而与肝脾脏器指数、肝肾功能损伤标志物（AST、ALT、BUN、肌酐）、氧化损伤产物 MDA、促炎因子 IL-6、IL-1β、TNF-α 以及IL-6、TNF-α、Bax促凋亡基因表达呈正相关，提示上述菌属的富集与六价铬诱导的机体氧化应激、炎症激活及器官损伤密切相关。
图12. 六价铬暴露小鼠生理指标、基因表达与肠道菌群的斯皮尔曼相关性分析。
a：生理指标；b：基因表达。
本研究表明西藏云芝多糖能够通过调控机体抗氧化能力、炎症反应、细胞凋亡及肠道菌群，有效改善铬暴露造成的小鼠肝肾损伤；六价铬暴露会诱发氧化应激、炎症激活与肝肾组织损伤，扰乱肠道菌群结构并改变菌群相关代谢谱，富集的特定菌属与机体损伤指标显著相关，而西藏云芝多糖干预可激活 Nrf2 抗氧化通路，抑制过度炎症反应，重塑肠道菌群组成并回调差异代谢物，通过肠道菌群‑代谢物‑氧化炎症轴发挥保护作用，该研究结果可为重金属中毒新型防治药物的研发提供理论参考。
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