香菇多糖：延年益寿新发现

氧化应激是导致人类和其他动物快速衰老和各种年龄相关疾病的主要决定因素之一。先前的研究报告称，天然抗氧化剂，如菠萝皮^[1]和迷迭香提取物^[2]，可以减少氧化应激造成的损伤。近年来，包括香菇多糖在内的具有抗氧化活性的天然多糖引起了全世界科学家的关注。

香菇（Lentinus edodes，图1），隶属于担子菌纲、伞菌目、口蘑科、香菇属，原产于东亚，在全球蘑菇产量中排名第二，在中国用作膳食补充剂已有2000多年的历史。香菇多糖是从香菇中提取的β-(1→3)-D-葡聚糖，具有抗衰老、抗肿瘤和抗病毒等活性。研究表明，香菇多糖具有很强的抗氧化特性，可用于增加抗氧化酶的活性，包括超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶。然而，大多数关于香菇多糖抗氧化活性的研究都是在体外进行的，其在体内的抗氧化能力仍然是未知的。

图1 享誉“山珍之王”美称的香菇

因此，山东农业大学植物保护学院农药毒理学与应用技术重点实验室于《International Journal of Biological Macromolecules》期刊发表香菇多糖在体内抗氧化能力评价的研究性文章Lentinan extends lifespan and increases oxidative stress resistance through DAF-16 and SKN-1 pathways in Caenorhabditis elegans，探究香菇多糖通过DAF-16和SKN-1途径延长秀丽隐杆线虫的寿命并增加氧化应激抗性，该研究可为进一步开发延寿膳食补充剂提供理论与实验依据^[3]（图2）。

图2 香菇多糖相关成果发表在中科院一区TOP期刊《International Journal of Biological Macromolecules》

如图3所示，在进行其他测试之前，对香菇多糖进行了毒性研究。结果表明，0.01、0.05、0.25和1.25 mg/mL的香菇多糖对秀丽线虫无毒，且0.05、0.25和1.25 mg/mL的香菇多糖显著 (p < 0.001) 增加了线虫的体长。因此，在后续实验中，选择0.05、0.25和1.25 mg/mL作为香菇多糖的浓度。

图3 香菇多糖对线虫的毒性评价及其对线虫体长的影响

如图4所示，在正常培养条件下，与溶剂对照组相比，在所有测试浓度（0.05、0.25和1.25 mg/mL）下，观察到用香菇多糖处理的秀丽隐杆线虫的寿命显著增加 (p < 0.001)。用0.05、0.25和1.25 mg/mL的香菇多糖处理的线虫平均寿命分别为16.4、18.9和17.5天，而溶剂对照组的平均寿命仅为14.0天。与溶剂对照组相比，香菇多糖显著 (p < 0.001) 延长了秀丽隐杆线虫的寿命，分别延长了17.6%、35.3%和25.3%。

幼虫大小的数量是秀丽隐杆线虫繁殖能力的表现，繁殖能力是量化线虫健康的关键参数。与溶剂对照组相比，0.05、0.25和1.25 mg/mL的香菇多糖显著 (p < 0.001) 增加了秀丽隐杆线虫的产卵量，其中以0.25 mg/mL的香菇多糖效果最好。

运动是肌肉完整性的一个指标，它与线虫的生活质量直接相关。结果表明，0.25和1.25 mg/mL的香菇多糖能显著 (p < 0.001) 改善其运动，包括甩头和弯腰。在0.05 mg/mL的香菇多糖和未处理的对照组之间没有检测到显著的效果。

研究人员研究了代表线虫摄食能力的咽泵频率。与溶剂对照组相比，0.05和0.25 mg/mL的香菇多糖没有显著改变线虫的咽泵，而1.25 mg/mL的香菇多糖显著 (p < 0.05) 增加了线虫的咽泵。

图4 香菇多糖对秀丽线虫寿命、产卵数和运动等的影响

在抗氧化应激试验中，结果（图5）表明，与对照组相比，香菇多糖处理显著 (p < 0.001) 提高了20、40、60和80 min时的线虫存活率，其中香菇多糖0.25和1.25 mg/mL处理组优于香菇多糖0.05 mg/mL处理组。在热激试验中，与溶剂对照组相比，在37℃的高温胁迫下，用所有浓度的香菇多糖处理的线虫在6、10和14 h的存活率提高。在10 h和14 h，用0.25 mg/mL的香菇多糖处理的线虫与其他浓度相比具有最高的存活率 (p < 0.001) 。总之，香菇多糖有效地提高了线虫对热和氧化应激的耐受性。

图5 香菇多糖对秀丽线虫抗逆性的影响

在秀丽隐杆线虫中，daf-16和skn-1是哺乳动物FOXO和Nrf2的同源基因，它们是通过减少IIS通路激活的关键转录因子。skn-1和daf-16在0.25 mg/mL香菇多糖处理的秀丽隐杆线虫中的表达显著 (p < 0.001) ，此外，gst-4和gcs-1是skn-1的下游基因，因此有必要检测香菇多糖对这两个基因的影响。结果（图6）表明，香菇多糖0.25和1.25 mg/mL处理后，N2线虫gst-4和gcs-1的表达显著上调 (p < 0.001) 。此外，检测了香菇多糖对daf-16下游基因ctl-1和sod-3的影响。结果显示，0.25 mg/mL的香菇多糖显著上调N2线虫ctl-1的表达 (p < 0.05) 。同时，香菇多糖0.25和1.25 mg/mL显著提高了N2线虫sod-3的表达水平 (p < 0.001) 。这些结果表明香菇多糖降低氧化应激是由DAF-16和SKN-1介导的。

图6 香菇多糖对氧化应激相关基因表达的影响

综上所述，香菇多糖能促进线虫的繁殖，提高线虫的运动能力和抗逆性。此外，香菇多糖处理可降低细胞内活性氧ROS和丙二醛MDA水平，增加SOD和过氧化氢酶CAT活性。抗氧化相关基因的表达表明，香菇多糖处理增加了线虫体内daf-16、skn-1、gst-4、gcs-1、ctl-1和sod-3的基因表达，从而提高了线虫的抗氧化应激能力，减轻了氧化损伤。总之，香菇多糖可以通过DAF-16和SKN-1延长秀丽隐杆线虫的寿命并保护其免受氧化应激。该研究结果证明了香菇多糖的抗氧化活性，为进一步研究香菇多糖抗氧化应激提供了依据。

参考文献：

[1] Kumar, P., Tanwar, R., Gupta, V., Upadhyay, A., Kumar, A., & Gaikwad, K. K. (2021). Pineapple peel extract incorporated poly (vinyl alcohol)-corn starch film for active food packaging: Preparation, characterization and antioxidant activity. International Journal of Biological Macromolecules, 187, 223-231.

DOI:10.1016/j.ijbiomac.2021.07.136

[2] Saier, C., Storbeck, S., Baier, S., Dietz, H., & Wätjen, W. (2020). Rosemary extract modulates stress resistance and accumulation of reactive oxygen species in the model organism Caenorhabditis elegans. PharmaNutrition, 14, 100233.

DOI:10.1016/j.phanu.2020.100233.

[3] Liu, H., Wang, Y., Zhang, W., Sun, W., Ji, X., Zhang, S., & Qiao, K. (2022). Lentinan extends lifespan and increases oxidative stress resistance through DAF-16 and SKN-1 pathways in Caenorhabditis elegans. International Journal of Biological Macromolecules, 202, 286-295.

DOI:10.1016/j.ijbiomac.2022.01.071.