🧬 生物学

A purified polysaccharide from Dictyophora rubrovolvata volva: Physicochemical properties, structure and anti-inflammatory activity

本研究表征了一种从红卷伞（*Dictyophora rubrovolvata*）菌托中分离出的新型 14.15 kDa 异多糖（DRVP-1），在阐明其特定单糖组成和糖苷键连接方式的同时，证明了其通过抑制 NF-κB 信号通路，在 LPS 刺激的巨噬细胞中具有显著的抗炎活性。

原作者： Zuxu Tian, Junhui Wang, Li Gao

发布于 2026-10-01

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CC BY 4.0

原作者： Zuxu Tian, Junhui Wang, Li Gao

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ⚕️ 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。阅读完整免责声明

炎症是身体对损伤或感染所做出的紧急且嘈杂的反应，是一种旨在清除威胁并开始修复的生物报警系统。当这一系统正常运作时，它是一道临时的盾牌；然而，当它失去控制时，它就会变成慢性损伤的源头，为各种严重的疾病提供燃料。大自然长期以来提供了一个可以帮助平息这种过度反应的化合物库，其中许多物质来自真菌界。这些生物经常被误认为是单纯的分解者，但它们能产生被称为多糖的复杂糖链。这些分子并非像砂糖那样的简单糖类，而是由不同的糖单元通过复杂的链接组成的长链，能够以精妙的方式与免疫系统进行交互。由于它们通常安全且无毒，科学家们正越来越多地转向真菌，以寻找更温和的方法来管理炎症性疾病，而不产生合成药物那样的剧烈副作用。

在最近的一项研究中，研究人员将注意力转向了一种名为 Dictyophora rubrovolvata（红舞菇）的特定真菌，这是一种在中国森林中发现的、形似红色小伞盖的物种。虽然这种真菌的主体部分被用于食用和药用，但其被称为“菌托”（volva）的部分——即位于基部的杯状结构——通常被作为废物丢弃。这种副产品通常在采收现场被遗弃腐烂，代表了一个流失的机会。合肥工业大学的一个科学家团队决定调查这种被丢弃的材料是否隐藏着价值。他们致力于从菌托中提取一种特定的多糖，绘制出其精确的化学结构，并测试它是否能有效地缓解驱动炎症的过度活跃免疫细胞。

研究人员首先对干燥的菌托进行处理，通过清洗去除杂质，然后提取水溶性成分。通过一系列涉及按分子大小和电荷进行分离的精密纯化步骤，他们分离出了一种单一的纯净物质，并将其命名为 DRVP-1。该分子的分子量为 14.15 千道尔顿，这一尺寸表明它足够小，可以轻松在生物系统中移动。化学分析显示，DRVP-1 是一种异质多糖，这意味着它是由四种不同类型的糖单元（葡萄糖、半乳糖、甘露糖和岩藻糖）混合构建而成的。在最终的混合物中，半乳糖是最丰富的，约占结构的 41%，其次是接近 35% 的葡萄糖，甘露糖和岩藻糖则占据剩余部分。

为了了解这些糖是如何连接的，团队利用各种先进的成像和光谱工具检查了分子的形状和连接方式。他们发现该分子并未形成通常与抗肿瘤特性相关的刚性三螺旋结构，而是形成了一个柔性的交联网络。分子的骨架是由葡萄糖和半乳糖单元组成的复杂链，而在特定点上伸出了甘露糖和岩藻糖的分支。这种由直链和侧枝组成的复杂架构，很可能就是该分子能够与免疫系统发生相互作用的原因。研究证实，该物质不含蛋白质和核酸，确保了观察到的任何生物效应都是由糖结构本身引起的。

DRVP-1 的真正考验在于，研究人员将其暴露于被称为巨噬细胞的免疫细胞中，这些细胞是身体应对感染的第一响应者。在实验室中，这些细胞被一种模拟细菌感染的物质触发进入高度警戒状态，导致它们向环境中大量释放炎症信号。当研究人员将 DRVP-1 引入这些躁动的细胞时，该物质起到了刹车的作用。它显著降低了氧化氮和活性氧的产生，这两种侵略性化学物质是细胞在炎症期间释放的，会损伤周围组织。此外，细胞释放的炎症信使水平也大幅下降，特别是被称为 TNF-alpha、IL-6 和 IL-1-beta 的蛋白质，这些蛋白质负责在全身范围内传播炎症信号。

为了理解这种镇静作用是如何运作的，团队深入细胞内部，观察哪些内部开关被触发了。他们专注于一个被称为 NF-kappaB 的知名通路，这是一个调节炎症相关基因表达的主控因子。在受炎症影响的细胞中，该通路高度活跃，但 DRVP-1 的存在抑制了其活性，从而在触发全面免疫反应之前拦截了信号。研究表明，这种多糖在发挥作用的同时并未伤害细胞本身；即使在高浓度下，细胞仍保持健康和活跃。这表明该分子针对的是炎症的具体机制，而非仅仅抑制细胞的一般功能。

这些发现为农业废弃物的潜在价值提供了新的视角。通过将 Dictyophora rubrovolvata 丢弃的菌托转化为纯化的生物活性物质，研究人员证明了曾经被视为垃圾的物质也可以成为健康的宝贵资源。虽然这项研究证实了这种特定的多糖具有强大的抗炎特性并确定了其可能的途径，但研究人员指出，关于其完整作用机制以及如何在人体内应用的全面图景仍需进一步研究。目前，这项工作是一个清晰的范例，展示了详细的化学分析如何揭示自然的隐藏潜力，将简单的副产品转化为未来治疗开发的极具前景的候选材料。

技术摘要：红褶菌菌托中多糖的理化性质、结构及抗炎活性

问题陈述
红褶菌（Dictyophora rubrovolvata）是一种具有重要药用和食用价值的腐生真菌，在中国广泛栽培。虽然其子实体中的生物活性多糖已得到广泛研究，但菌托（即外部鞘部）通常在采收过程中被视为农业废弃物丢弃。这种处置方式导致了资源的浪费和环境污染。尽管天然多糖在免疫调节和抗炎潜力方面已为人熟知，但源自红褶菌菌托的多糖的具体结构特征及其生物学活性仍有待深入探索。本研究旨在通过对这些被丢弃的材料进行表征，以评估其作为功能性生物活性化合物来源的潜力。

研究方法
本研究采用了一种涉及提取、纯化、结构表征及体外生物学实验的多步骤方法：

提取与纯化： 通过热水提取和乙醇沉淀法从干燥的红褶菌菌托中提取多糖。粗提物（DRVP）通过 DEAE-52 阴离子交换层析和 Sephadex G-200 凝胶过滤层析进行连续纯化，最终获得均一组分 DRVP-1。
理化性质表征：
- 分子量： 通过高效凝胶渗透色谱法（HPGPC）测定。
- 官能团与构象： 利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见光谱（UV-vis）以及 Congo 红检测三螺旋结构进行分析。
- 形貌： 使用扫描电子显微镜（SEM）和原子力的显微镜（AFM）观察其表面及三维结构。
- 热稳定性： 通过差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）进行评估。
结构鉴定：
- 单糖组成： 通过酸水解结合 PMP 衍生化及高效液相色谱（HPLC）分析进行测定。
- 糖苷键： 通过甲基化分析结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）进行表征。
- 详细结构： 利用一维（ $^1$ H, $^{13}$ C）和二维（COSY, HSQC, HMBC）核磁共振（NMR）波谱进行阐明。
生物活性评估：
- 细胞模型： 使用脂多糖（LPS）刺激 RAW264.7 巨噬细胞以诱导炎症。
- 细胞毒性： 使用 CCK-8 检测法进行评估。
- 抗炎指标： 通过 Griess 法测量一氧化氮（NO）水平；通过 DCFH-DA 荧光染色可视化活性氧（ROS）；并通过 ELISA 定量分析促炎细胞因子（TNF-α, IL-6, IL-1β）。
- 机制研究： 通过蛋白质印迹法（Western blotting）研究 NF-κB 信号通路，以评估 NF-κB p65 的磷酸化水平。

主要结果

分离与产量： 成功分离出一种名为 DRVP-1 的纯化异质多糖，最终产量为干燥菌托粉末的 0.37%。
理化性质： DRVP-1 的分子量为 14.15 kDa。FT-IR 分析证实了典型的多糖特征，包括 -OH 和 -CH 拉伸振动，以及 $\alpha$ - 和 $\beta$ -糖苷键的存在。Congo 红检测表明 DRVP-1 缺乏稳定的三螺旋构象，表现出较差的碱稳定性。SEM 和 AFM 显示其具有丝状和片状形貌的网络状交联结构。热分析显示其具有良好的稳定性，主要分解发生在 210°C 至 370°C 之间。
结构组成： DRVP-1 由甘露糖 (13.49%)、葡萄糖 (34.86%)、半乳糖 (41.48%) 和岩藻糖 (10.16%) 组成。
- 主链： 主链由 $\rightarrow$ 6)- $\beta$ -D-Glcp-(1 $\rightarrow$ , $\rightarrow$ 4,6)- $\beta$ -D-Glcp-(1 $\rightarrow$ , $\rightarrow$ 6)- $\alpha$ -D-Galp-(1 $\rightarrow$ , $\rightarrow$ 2,6)- $\alpha$ -D-Galp-(1 $\rightarrow$ , 以及 $\rightarrow$ 2)- $\alpha$ -L-Fucp-(1 $\rightarrow$ 键组成。
- 侧链： 其结构特征包含侧链，包括 T- $\alpha$ -D-Galp-(1 $\rightarrow$ , $\rightarrow$ 2)- $\beta$ -D-Manp-(1 $\rightarrow$ 和 T- $\beta$ -D-Manp-(1 $\rightarrow$ 。
抗炎活性：
- 在浓度高达 400 $\mu$ g/mL 时，DRVP-1 对 RAW264.7 细胞未表现出细胞毒性。
- DRVP-1 处理显著地以剂量依赖的方式降低了 LPS 诱导的 NO、ROS 及促炎细胞因子（TNF-α, IL-6, IL-1β）的产生。在 400 $\mu$ g/mL 时，对 TNF-α, IL-6 和 IL-1β 的抑制率分别为 22.17%、30.28% 和 42.82%。
- 蛋白质印迹实验表明，DRVP-1 有效抑制了 NF-κB p65 的磷酸化，这表明其抗炎机制是通过抑制 NF-κB 信号通路实现的。

意义与主张
作者声称，本研究通过表征一种新型异质多糖 DRVP-1，成功将农业废弃物（红褶菌菌托）转化为价值资源。研究提供了 DRVP-1 的全面结构分析，确定了其特定的单糖组成和复杂的糖苷键。此外，研究证实了 DRVP-1 通过调节 NF-κB 通路来减少氧化应激和细胞因子分泌，从而具有显著的体外抗炎活性。

作者得出结论，这些发现支持了将红褶菌菌托作为天然抗炎剂来源进行开发和利用的潜力。然而，他们也谦虚地指出，要完全阐明 DRVP-1 的抗炎特性，仍需对精确的分子机制和详细的结构-活性关系进行更深入的研究。

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