近日，贵州大学及安徽理工大学团队在《Carbohydrate Polymers》（一区，12.5）发表了题为《Structure-function relationships of edible and medicinal mushroom polysaccharides: Structural analysis, target molecules and signaling pathways》的综述论文。该研究系统综述食药用蘑菇多糖（EMMPs）的研究进展，整合 EMMPs 的结构分析策略（常规方法如 NMR/GC-MS、高通量方法如 LC-MS 指纹图谱、构象分析如 XRD/SEM），解析其免疫刺激、抗氧化、抗肿瘤、降糖、调脂等生物活性的分子机制 —— 通过结合 TLR/Dectin-1 等靶分子，激活 NF-κB、Nrf2、AMPK 等信号通路发挥作用，并阐明结构特征（高分子量利于免疫 / 抗肿瘤、低分子量利于抗氧化；葡聚糖 / 半乳甘露聚糖为主要活性结构；β-(1,3)- 葡聚糖低分支度增强活性；三螺旋构象提升靶分子结合力）与功能的关联。该综述为 EMMPs 的结构解析、功能预测及在精准营养与慢性病干预中的应用提供了科学依据。

在大健康理念推动下，人们对食品的需求从 “基础营养” 转向 “精准营养”，食药用蘑菇因资源丰富、风味独特且营养价值高，成为健康饮食体系的重要组成部分，从中已发现多糖、生物碱、类固醇等多种具有潜在新颖性与生物活性的功能因子，其中多糖作为食药用蘑菇的主要活性成分，具备免疫刺激、抗氧化、抗肿瘤、降糖及脂质代谢调节等多种生物活性。然而，食药用蘑菇多糖（EMMPs）结构复杂且多样，其定性定量分析、生物活性分子机制阐释及构效关系明确均面临显著挑战；虽现有 “部分降解 - 甲基化 - NMR”、LC-MS、SEC、XRD 等技术可分别表征 EMMPs 的核心结构、精细结构与构象，且已知其常见结构类型为含特定糖苷键的葡聚糖、半乳聚糖及甘露聚糖，部分还含乙酰基、硫酸基等功能基团并呈随机线圈、三螺旋等构象，但这些结构特征与功能的关联尚未完全明确。同时，EMMPs 作为 “生物反应调节剂” 通过与 TLR、Dectin-1 等靶分子结合激活下游信号通路发挥作用，可现有综述多聚焦肠道菌群视角或研究结构信息不足的多糖混合物，难以建立清晰的构效关系，因此亟需聚焦结构明确的 EMMPs，整合结构分析、健康益处及分子机制来解析其构效关系，以推动活性成分精准筛选与天然产物优化。

食药用蘑菇多糖（EMMPs）的结构分析依赖多技术协同，形成涵盖一级结构到高级构象的系统体系。常规结构分析策略整合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、气相色谱（GC）/ 液相色谱（LC）、甲基化 - GC-MS 及核磁共振（NMR），其中 NMR 是核心技术 ——¹H/¹³C NMR 提供整体结构信息，2D NMR（如 COSY、TOCSY、HSQC）解析碳氢连接方式，可识别特定单糖残基信号（如 Lactarius hatsudake 多糖岩藻糖残基的 H-6 信号），为糖苷键类型与连接模式提供精准依据。高通量分析策略以 LC-MS 为核心，通过 “部分降解 - 低聚糖序列分析 - 结构解析” 流程实现高效表征，如酸水解、自由基降解等靶向降解 EMMPs 特定糖苷键，HPLC-TQMS 可测定灵芝多糖中 94 种糖苷键类型，HILIC-ESI-MS 结合指纹图谱技术还能用于品质评估，且可结合低聚糖数据库与人工智能（如支持向量机、图卷积神经网络）提升结构解析自动化水平。构象分析技术则依赖体积排阻色谱（SEC）、光散射、X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及原子力显微镜（AFM），可测定 EMMPs 的分子量、回转半径、链刚性等参数，如香菇多糖在 NaCl 溶液中呈刚性三螺旋、在二甲亚砜中呈柔性单链，SEM 可观察到杏鲍菇、牛肝菌多糖的疏松纤维网络结构，AFM 能揭示类脐菇多糖的长链分支与潜在三螺旋构象。

EMMPs 通过作用于特定靶分子与信号通路，发挥多维度健康益处。在免疫刺激方面，EMMPs 可结合 Toll 样受体（TLR2/TLR4）、树突状细胞相关 C 型凝集素 - 1（Dectin-1）、甘露糖受体（MR）等模式识别受体，招募衔接蛋白（如 MyD88、TRIF）激活下游 NF-κB、MAPK、PI3K/Akt 等通路，促进 NO、TNF-α、IL-6 等细胞因子释放，如竹荪多糖可协同 TLR4 与 Dectin-1 激活 MAPK/NF-κB，茯苓多糖通过 MR 上调 NF-κB/MAPK 以刺激 TNF-α 分泌，形成多受体协同、多通路交联的网络调控模式。在抗氧化方面，EMMPs 可直接清除 ABTS・+、DPPH・等自由基，或螯合 Fe²+ 抑制活性氧生成，更核心机制是激活 Nrf2 信号通路 —— 通过诱导 Keap1 构象重排使 Nrf2 核转位，上调 HO-1、SOD、CAT 等抗氧化酶表达，且 PI3K/Akt 通路可通过磷酸化 GSK3β 抑制 Nrf2 降解，NF-κB 通路则通过竞争 CBP 抑制 Nrf2 活性，三者协同维持细胞 redox 稳态，如蛹虫草多糖通过 PI3K/Akt/Nrf2 缓解运动疲劳小鼠氧化应激。在抗肿瘤方面，EMMPs 可诱导肿瘤细胞周期阻滞（如桑黄多糖阻滞 HeLa 细胞于 G0/G1 期，灰树花多糖阻滞肝癌细胞于 G1/S 期），通过内源性（上调 Bax、Cyt c、Caspase-3/9）与外源性（上调 Fas、FasL）通路促进凋亡，还可激活 AMPK/mTOR/ULK1 通路诱导自噬，如冬虫夏草多糖通过 AMPK/mTOR 抑制 PI3K/Akt 以诱导结肠癌细胞自噬，且部分 EMMPs 可与药物协同（如槐耳多糖联合舒尼替尼抑制肾癌转移）。在降糖方面，EMMPs 通过激活 PI3K/Akt/GLUT4 通路促进葡萄糖转运，上调 PDX-1 改善胰岛 β 细胞功能、诱导 GLP-1 释放，还可抑制 α- 淀粉酶 /α- 葡萄糖苷酶活性、竞争结合 SGLT1 减少葡萄糖吸收，如灰树花多糖通过 IRS1/PI3K/GLUT4 降低胰岛素抵抗。在脂质代谢调节方面，EMMPs 通过 AMPK 抑制 SREBP2/HMGCR 减少胆固醇合成，激活 PPARγ/LXRα 促进胆固醇逆向转运，上调 CYP7A1 促进胆固醇向胆汁酸转化，还可激活 PPARα 促进脂肪酸氧化，如姬松茸 β- 葡聚糖通过 PPARγ/LXRα 增强胆固醇逆向转运，羊肚菌多糖通过 AMPKα/LXRα 下调 FASN 以减少脂肪合成。

EMMPs 的结构特征直接决定其功能，具体关联呈现明确规律性。从分子量来看，免疫刺激与抗肿瘤活性 EMMPs 的最优分子量多为 10-1000 kDa（如茯苓多糖 PCWPS，Mw=186.2 kDa，因 MR 结合活性域更多，免疫活性强于低分子量组分），抗氧化活性 EMMPs 多为 2-25 kDa（如 Ganoderma leucocontextum 的 GLP-1，Mw=6.31 kDa，自由基清除能力优于高分子量 GLP-2），前者因形成稳定空间构象增强靶分子结合力，后者因水溶性高、羟基暴露多更易终止自由基链反应。从单糖组成来看，葡聚糖（含 β-(1,3)-、α-(1,4)- 糖苷键）、半乳甘露聚糖是核心活性结构，如香菇 β- 葡聚糖、杏鲍菇半乳甘露聚糖均具优异免疫活性；岩藻糖分支与抗肿瘤活性密切相关（如 Lactarius hatsudake 含岩藻糖多糖可抑制肿瘤细胞增殖），阿拉伯糖高占比利于降糖（如蜜环菌多糖通过阿拉伯糖柔性链增强胰岛素受体结合），阿拉伯糖与鼠李糖则可提升抗氧化活性（如 10 种香菇多糖中含鼠李糖组分 DPPH・清除能力更强）。从糖苷键来看，β-(1,3)- 葡聚糖是免疫与抗肿瘤的关键结构，分支度 0.20-0.33 时活性最优（分支度过高会破坏受体结合构象），且含 β-D-Glcp-(1￫分支的 α-(1,4)- 葡聚糖具抗肿瘤活性，含 α-D-Glcp-(1￫分支的则利于免疫与抗氧化；α-(1,6)- 连接的半乳聚糖 / 甘露聚糖因形成灵活随机线圈，可暴露更多活性末端，如杏鲍菇半乳聚糖（含￫6)-α-D-Galp-(1￫主链）可诱导树突细胞分泌细胞因子。从功能基团来看，乙酰基可作为免疫优势表位增强 PRR 结合（如银耳乙酰化甘露糖残基可激活 TLR4），高取代乙酰基还能通过形成疏水口袋暴露羟基以提升抗氧化性；硫酸基可显著增强抗肿瘤与抗氧化活性（如羊肚菌多糖硫酸化后 ABTS・+ 清除能力提升 1.22 倍）；低取代羧甲基（DS<0.28）可增强免疫活性，且取代度与免疫活性呈负相关。从链构象来看，高分子量 EMMPs（Mw>100 kDa）易形成三螺旋构象，其表面游离羟基与独特空间表位可增强 PRR 结合力，如灵芝葡聚糖（Mw=159.7 kDa）通过三螺旋构象结合 TLR2 激活 MAPK/PI3K/Akt，香菇葡聚糖则通过三螺旋与 Dectin-1 的 Trp221/His23 形成 4-8 个氢键以激活通路。

当前 EMMPs 研究面临多重技术与理论挑战：结构异质性与异构性导致纯度评估困难（现有 HPGPC、NMR 易将相似分子量多糖混合物误判为单一组分），单分子结构表征缺乏（依赖 “ensemble-averaged” 策略，无法直接观察单个多糖分子形态），且结构分析技术存在分辨率与灵敏度局限（如高分子量 EMMPs 在 NMR 中峰展宽、信号重叠，LC-MS 难以区分同分异构体且电离效率低）。未来研究需聚焦多维度突破：在技术层面，开发基于分子量、亲水性、电荷的多维分离技术以提升纯度评估分辨率，利用纳米孔测序、扫描隧道显微镜实现单分子亚纳米级成像，通过高温超导 NMR、冷冻探针、动态核极化提升 NMR 分辨率，优化 LC-MS 电离源与质量分析器以突破高通量表征瓶颈；在机制研究层面，需整合糖组学、单细胞测序、多组学技术构建 EMMPs 体内调控动态网络，利用 3D 微球、类器官、器官芯片模拟生理微环境解析机制，并开展药代动力学与临床试验验证 efficacy 与安全性；在构效关系层面，需建立整合提取方法、结构特征、活性信息的动态数据库，结合 AI 与多元统计挖掘非线性构效关系，通过可控降解与结构域重构定位 “活性开关”，并解析 EMMPs 与靶分子相互作用的构象、结合位点及热力学参数；在应用转化层面，需通过计算机辅助分子设计实现 EMMPs 靶向筛选，利用定向修饰（如乙酰化、硫酸化）增强特定活性，通过化学合成获取最小活性片段，推动其在 biomedicine 与精准营养领域的应用。