廣東蟲草（C. guangdongensis）是中國較為新興的一種食用菌，其子實體已成功實現人工栽培，并被證明可長期安全食用。研究表明，廣東冬蟲夏草子實體具有多種藥理活性，如緩解腺嘌呤誘導的慢性腎衰竭、減輕吸煙引起的疲勞和慢性支氣管炎等。此外廣東冬蟲夏草降脂復方（含其子實體粉及多種中藥材）能顯著改善脂肪堆積、高血脂和脂肪肝；其乙醇提取物也能減少脂肪積累，改善葡萄糖耐量和高血脂。然而，關于廣東冬蟲夏草子實體多糖（CGP）的特性及其對代謝相關脂肪性肝病（MASLD）的影響仍待研究。
2024年8月，廣東省科學院微生物研究所鄧旺秋團隊在International Journal of Biological Macromolecules發表題目為“The “crosstalk” between gut microbiota, metabolites and genes in diet-induced hepatic steatosis mice intervened with Cordyceps guangdongensis polysaccharides”的研究論文，從子實體中提取廣東蟲草多糖(CGP)，并研究了CGP改善高脂肪飲食誘導(HFDI)代謝疾病的機制。
廣東蟲草子實體，模型小鼠
分子量分析、單糖組成分析、紅外光譜分析、NMR、電鏡分析、高脂肪飲食誘導(HFDI)的肥胖模型、腸道菌群分析、代謝組和轉錄組分析
1. 廣東蟲草多糖的純化及特性研究
作者首先采用熱水浸提和乙醇沉淀獲得廣東蟲草子實體粗多糖，再經DEAE-52柱分離純化得到兩個組分，分別為CGP-W和CGP-S。對于兩個純化的多糖，CGP-W的數均摩爾質量和重量均摩爾質量分別為6.85×103 Da和1.39×104 Da，而CGP-S的數均摩爾質量和重量均摩爾質量分別為1.89×104 Da和2.00×104 Da。在GC/MS系統上對CGP-W和CGP-S進行定性和定量分析。GC/MS結果顯示，CGP-W和CGP-S由甘露糖、半乳糖、葡萄糖、核糖、鼠李糖、阿拉伯糖和木糖組成。通過SEM觀察，CGP-W和CGP-S的形狀為海綿狀結構，呈鏈狀或斑塊狀構型。
圖1 廣東冬蟲夏草中純化的CPG-W和CGP-S的特征。(A)標準物質、CPG-S和CGP-W的HPLC色譜圖。(B) CPG-S和CGP-W的FTIR光譜。(C) CPG-S和CGP-W的SEM
2. 補充CGP可減少肥胖小鼠模型中的脂肪堆積
實驗第8周，NHD組與其他兩組的體重差異有統計學意義。CGP干預4周后，CGP組小鼠體重明顯低于HFD組。給藥CGP 8周后，肥胖小鼠腹股溝和附睪脂肪指數顯著降低。棕色脂肪指數較HFD組顯著提高。脂肪細胞直徑明顯減少。
棕色脂肪組織中TGR5的激活增加了能量消耗，減少了飲食引起的脂肪積累。作者發現與HFD組相比，CGP組Tgr5的mRNA表達水平在棕色脂肪和白色脂肪組織樣本中顯著上調。作者還分別分析了與棕色脂肪產熱活性和白色脂肪相關的幾個基因，結果表明，CGP通過調節產熱活性和白色脂肪生成相關基因的表達，有效改善體重和脂肪積累，但不抑制能量攝入。
圖2 CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠體重增加、脂肪蓄積和特征的影響
3. 補充CGP可改善肥胖小鼠的糖耐量、高脂血癥和肝脂肪變性
CGP干預8周后，高脂飲食小鼠血糖水平顯著降低，血清中的TG、TC和LDL-C水平顯著下降。表明CGP能有效改善高脂飲食小鼠的高脂血癥。
此外，高脂飲食顯著增加了ALT、AST和ALP的活性，而CGP組的這些酶活性顯著降低。在肝臟組織方面，高脂飲食顯著降低了肝臟指數，但CGP組肝臟指數較HFD組顯著增加。肝組織HE染色顯示，HFD組可見大量大的脂肪空泡(綠色箭頭)，肝細胞形態不規則，肝索排列紊亂；而CGP組肝細胞排列規則緊密，肝索呈放射狀排列，可見少量脂肪空泡。
圖3 CGP對肥胖小鼠血糖、高血脂指標及肝組織的影響
4. 補充CGP可調節肥胖小鼠腸道微生物失調
功能實驗之后，作者研究了CGP腸道菌群的影響。對18份糞便樣本進行16S rRNA基因測序和生信分析。
與HFD組相比，CGP組在微生物豐富度和物種多樣性方面顯著增加。在門水平上，HFD組優勢菌門為擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門和疣微菌門;而厚壁菌門(Firmicutes)、變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidota)和放線菌門(Actinobacteria)是HFD組和CGP組的優勢菌門。與NFD組相比，高脂飲食顯著提高了厚壁菌門的相對豐度，降低了擬桿菌門的相對豐度。CGP干預8周后，有害菌門由擬桿菌門恢復為厚壁菌門。與HFD組相比，CGP組中擬桿菌門的相對豐度顯著提高，而厚壁菌門的相對豐度顯著降低。
采用線性判別分析效應量(LEfSe)來鑒定CGP處理后顯著改變的獨特微生物類群。其中，CGP處理顯著提高了雙歧桿菌科、雙歧桿菌屬、Bi. pseudolongum，Clostridiaceae， Clostridium和C. celatum。以上結果表明，CGP處理可調節腸道菌群失調。
圖4 CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠腸道菌群失調的影響
5. CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠腸道菌群失調的影響
根據靶向代謝組學數據，在15份糞便樣本中共鑒定出63種膽汁酸。PCA顯示了三個治療組之間膽汁酸譜的差異聚類，表明CGP對膽汁酸成分的調節作用。與另外兩組相比，8周的CGP干預顯著提高了總膽汁酸水平。
從具體的膽汁酸成分來看，與HFD組相比，NHD組和CGP組有39種膽汁酸和22種膽汁酸發生了差異變化，共有11種差異膽汁酸成分。其中, CGP組6種膽汁酸水平顯著高于HFD和NHD組，HFD組4種膽汁酸(CDCA-3S、GHCA、THCA和LCA-3S)水平較NHD和CGP組豐富，僅IALCA水平在NHD和CGP組較HFD組顯著增強。在CGP組中，TCDCA水平顯著下降至HFD組的53.65%，5種膽汁酸(TLCA-3S、DCA-3-OS、3β-HDCA、3β-DCA和IALCA)較HFD組增加5倍。這些結果表明，CGP促進膽汁酸的排泄并調節膽汁酸的組成，進一步減少膽固醇在肝組織中的蓄積。
圖5 CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠糞便膽汁酸成分的影響
6. 補充CGP影響肝臟代謝特征
基于一次和二次質譜數據，共檢測到2906種代謝物。PCA顯示三組間代謝物在正離子和負離子模式下均有顯著的差異聚類。與HFD組相比，NHD組和CGP組分別有510個和211個代謝物存在顯著差異，兩組間共有170個差異代謝物。其中，與HFD組相比，NHD組和CGP組分別有109個代謝物和60個代謝物水平顯著降低和升高。
圖6 CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠肝臟代謝產物的影響
7. 補充CGP改變了肝臟轉錄組
采用RNA-seq分析進一步分析CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠的抗肥胖和降血脂作用。差異表達分析顯示，在HFD與NHD的比較中，確定了1039個DEGs，HFD與CGP之間發現了624個DEGs，HFD與NHD和HFD與CGP之間共有224個DEGs。對224個共享DEGs進行了富集分析。結果表明，與對照組相比，細胞內脂肪酸延伸、內質網蛋白質加工、不飽和脂肪酸生物合成和膽固醇代謝顯著富集。
圖7 CGP對高脂飲食誘導的肥胖小鼠肝臟轉錄組的影響
圖8 提出的CGP抗肥胖和代謝性疾病模型
本研究首次分析了CGP的特性，并證明了CGP通過降低體重增加，脂肪和脂質積累，降低TC, TG和LDL-C水平，以及AST, ALT和ALP的活性，有效地降低了肥胖，血脂異常和肝脂肪變性。此外，作則發現CGP可以正向調節腸道菌群、代謝產物的產生和基因表達。因此，作者提出了CGP的抗肥胖和保肝模型(圖8)。在該模型中，CGP首先提高了Odoribacter、Bifidobacterium和Bi等有益腸道菌群的豐度。psedolongum;腸道菌群可以調節膽汁酸的組成，改變脂類代謝、碳水化合物代謝、能量代謝和氨基酸代謝相關的代謝物水平和基因表達;膽汁酸還增加了脂肪組織中產熱活動和白色脂肪棕色化相關基因的表達，最終緩解飲食誘導的肥胖和相關代謝紊亂疾病。
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