5-氟尿嘧啶化疗肠道副作用新希望：香菇多糖通过修复屏障、平衡菌群缓解小鼠肠道黏膜炎的机制研究

癌症发病率的持续攀升推动化疗药物的广泛应用，但化疗导致的肠道损伤问题日益凸显。5-氟尿嘧啶（5-FU，临床用于胃癌、结直肠癌等多种肿瘤）通过破坏肠道上皮屏障完整性，引发肠道黏膜萎缩、隐窝细胞凋亡、炎症因子失衡等一系列病理改变，最终形成肠道黏膜炎（Intestinal Mucositis, IM）。据统计，5-FU治疗患者中50%-80%会出现IM，表现为肠道溃疡、炎症浸润、腹泻等，严重时需降低化疗剂量甚至停药，显著影响治疗效果与患者生活质量。

 

在天然活性成分研究中，源自香菇（Lentinus edodes）的活性成分香菇多糖（Lentinan, LT）作为一种β-(1,3)-葡聚糖多糖，已被证实具有低毒性、免疫调节、抗炎等药理活性，此前研究显示其可改善炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）及葡聚糖硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎小鼠症状，但针对5-FU诱导肠道黏膜炎的作用及机制尚未明确。在此背景下，Zhang等（2025）在《AMB Express》（IF 3.9，中科院2区）发表的研究“Lentinan's effect on gut microbiota and inflammatory cytokines in 5-FU-induced mucositis mice”，聚焦香菇多糖（LT），通过小鼠实验系统探究其对5-FU诱导IM的保护作用及机制，为天然产物干预化疗副作用提供了新的实验依据。

 

 

一、研究内容

为明确香菇多糖（LT）的作用，研究采用“造模-干预-多维度检测”的经典动物实验框架。

研究通过对香菇多糖（LT）提取物进行表征分析发现（图1），香菇多糖提取物中葡萄糖为主要单糖成分，还包含半乳糖、甘露糖等，分子量范围为 600-681330 g/mol，粗多糖提取率达14.88%，蛋白含量仅1.10%，保证了活性成分的纯度。

 

图1 香菇多糖（LT）提取物的表征分析。A. 中性单糖组成分析；B. 分子量分布特征

 

研究选用40只5-6周龄、体重20±2g的BALB/c小鼠，随机分为5组（每组8只）：正常对照组（NC）、模型组（MG）、香菇多糖低浓度干预组（LLT，5mg/kg）、香菇多糖高浓度干预组（HLT，50mg/kg）及益生菌对照组（CBL，双歧杆菌乳杆菌三联活菌片，400mg/kg）。除NC组外，其余4组均通过连续3天腹腔注射50mg/kg 5-FU构建肠道黏膜炎模型。从建模开始，持续干预9天，第10天禁食12小时后取样。实验过程中持续监测体重变化、每日食量、腹泻程度，并收集血清、结肠/小肠组织、粪便样本，用于后续检测。

为全面解析LT的作用，研究设置了涵盖生理状态、病理形态、分子机制及微生物组的多维度检测体系。

 

二、核心结果

研究通过层层递进的检测，证实LT可从“宏观症状-组织病理-分子屏障-炎症调控-菌群平衡”五个层面改善IM，且高浓度LT（HLT）效果接近甚至优于益生菌对照组（CBL）。

 

1. 宏观症状改善：缓解体重下降、腹泻与食量减少

5-FU造模后，MG组小鼠出现典型的IM表现：从第4天开始体重持续下降（至第10天体重较初始下降约15%）、每日食量减少40%以上，且腹泻评分升至2-3级（水样便）（图2A-C）。而HLT组干预后，小鼠体重下降幅度缩小至5%以内，食量恢复至NC组的85%，腹泻评分维持在1级以下（轻度软便）；LLT组改善效果较弱，无统计学差异。此外，MG组结肠长度因炎症缩短约20%，而HLT组结肠长度接近NC组（图2E），提示LT可减轻肠道炎症导致的组织萎缩。

 

图2 LT粗多糖缓解小鼠IM症状。 

A 体重变化：折线图显示实验期间体重百分比变化。B 体重差异：柱状图呈现实验最后一天与LT粗多糖给药首日的体重差值。C 腹泻评分：折线图展示实验期间记录的腹泻严重程度评分。D 摄食量：柱状图显示研究期间每日平均摄食量。E 结肠长度及外观特征：经LT粗多糖处理后结肠的代表性图像及长度测量结果。###P < 0.001（与NC组比较）。**P < 0.01和***P < 0.001（与MG组比较）。

 

2. 组织病理修复：逆转肠道结构损伤与炎症浸润

H&E染色显示，MG组结肠组织存在严重损伤：上皮细胞坏死脱落、隐窝结构丢失、黏膜层大量炎症细胞浸润（红色箭头标注，图3A）；小肠绒毛长度缩短30%，隐窝深度增加25%，绒毛/隐窝比值（反映肠道吸收功能的关键指标）显著降低（图3B-D）。而HLT组结肠上皮完整性良好，隐窝结构清晰，炎症浸润基本消失；小肠绒毛长度增加至NC组的90%，隐窝深度恢复正常，绒毛/隐窝比值回升至正常水平。LLT组仅能轻微减轻损伤，而HLT组效果与CBL组相当，证实高浓度LT对肠道组织的修复作用。

 

图3 LT处理通过改善肠绒毛长度和隐窝深度来缓解组织病理学变化。 

A. IM小鼠结肠的组织学变化（100×）。炎症细胞（红色箭头标示）。B. 小肠相关测量指标，包括小肠绒毛长度。C. 小肠隐窝深度。D. 小肠绒毛长度与隐窝深度的比值。## p < 0.001 表示与正常组相比具有统计学显著性；*** p < 0.001 表示与模型组相比具有统计学显著性。

 

3. 肠道屏障重建：修复紧密连接与黏液屏障

肠道屏障由“紧密连接”和“黏液层”共同构成，是抵御病原体入侵的关键。研究发现，MG组小鼠结肠组织中，紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-1的荧光强度（绿色信号，图4A-B）仅为NC组的40%，提示上皮细胞间连接松散，屏障功能受损；而HLT组ZO-1和Claudin-1的荧光强度恢复至NC组的80%以上，与CBL组无显著差异（图4C）。

 

图4 免疫荧光分析显示LT对结肠组织紧密连接蛋白表达的影响。 

A: ZO-1蛋白表达：代表性免疫荧光图像展示LT处理的结肠组织切片中ZO-1蛋白的定位及表达强度。B: Claudin-1蛋白表达：免疫荧光显微镜图像呈现LT处理的结肠组织切片中Claudin-1蛋白的表达模式及强度。C: Claudin-1与ZO-1水平定量：柱状图显示结肠细胞中Claudin-1和ZO-1蛋白的定量水平（以对照组为基准标准化）。## p < 0.001 表示与正常组相比具有统计学显著性；*** p < 0.001 表示与模型组相比具有统计学显著性。

 

黏液层方面，MG组黏蛋白MUC2（黏液的主要成分）表达降低60%，杯状细胞（分泌MUC2的细胞）数量减少50%（图5A-C）；HLT组干预后，MUC2表达恢复至NC组水平，杯状细胞数量增加至NC组的90%，表明LT可通过促进黏液分泌增强肠道物理屏障。

 

图5 LT处理通过改善黏蛋白表达和恢复杯状细胞形成来修复结肠组织黏膜屏障。 

A: 结肠组织中Mucin 2的表达（200×）：代表性免疫荧光图像展示各处理组结肠组织切片中Mucin 2蛋白的表达模式及强度。B: 结肠组织中的杯状细胞数量（100×）：显微图像呈现各实验组结肠组织切片经特定标记染色后的杯状细胞数量及分布。C: 杯状细胞总数：定量分析显示各处理组结肠组织切片单位面积内的杯状细胞总数。## p < 0.001 表示与正常组相比具有统计学显著性；*** p < 0.001 表示与模型组相比具有统计学显著性。

 

4. 炎症因子调控：平衡促炎与抗炎反应

IM的核心病理机制是炎症因子失衡。ELISA检测显示，MG组血清促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6水平分别较NC组升高25%、30%、18%，而抗炎因子IL-10降低15%（图6A-D），形成“促炎占优”的微环境。HLT组干预后，三种促炎因子水平回落至NC组的105%以内，IL-10升高至NC组的95%，实现炎症平衡；CBL组效果类似，而LLT组仅能轻微下调TNF-α，对其他因子无显著影响。这一结果表明，LT可通过调节细胞因子网络减轻肠道炎症。

 

图6 LT处理通过调控血清炎症相关细胞因子表达发挥抗炎作用。 

A: 血清TNF-α表达水平：柱状图展示不同处理组血清样本中TNF-α细胞因子的含量变化。B: 血清IL-1β表达水平：柱状图呈现各实验组血清样本中IL-1β细胞因子的浓度差异。C: 血清IL-6表达水平：柱状图显示各处理组血清样本中IL-6细胞因子的含量分布。D: 血清IL-10表达水平：柱状图比较各实验组血清样本中IL-10细胞因子的表达水平。P < 0.01 和 ### P < 0.001表示与NC组相比具有统计学显著性；P < 0.05、** P < 0.01和*** P < 0.001表示与MG组相比具有统计学显著性。

 

5. 肠道菌群平衡：恢复菌群结构与功能

16S rRNA测序显示，5-FU显著破坏肠道菌群稳态（图7D-E）。在菌群组成上，MG组有益菌拟杆菌门（Bacteroidetes）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）、Muribaculaceae减少，有害菌变形菌门（Proteobacteria）增加2倍、与腹泻和炎症相关的疣微菌门（Verrucomicrobia）增加1.5倍；HLT组有益菌数量回升甚至恢复至NC组水平，与肠道炎症相关的阿克曼氏菌科（Akkermansiaceae）减少，变形菌门和疣微菌门降低至接近正常（图7F-G）。

 

图7 5-FU通过降低菌群多样性和丰度引发肠道黏膜炎和菌群失调，而LT通过恢复微生物多样性改善菌群失调。

A: 香农指数、辛普森指数和Chao1指数：α多样性分析结果反映各处理组的微生物丰度和多样性。B: 韦恩图：展示所有分组中组间特异性及共有OTUs。C: Anosim分析结果：用于确定组间微生物群落组成的显著差异。D-E: 非度量多维尺度分析（NMDS）和主成分分析（PCA）图：基于Bray-Curtis相异度，图中每个样本以点表示，不同颜色代表不同实验组。F-G: 各组肠道微生物在门和科水平上的分类结构。

 

LEfSe分析进一步发现，NC组的特征菌为拟杆菌纲（Bacteroidia）、Muribaculaceae，MG组的特征菌为变形菌门、丹毒丝菌科（Erysipelatoclostridiaceae），而HLT组的特征菌为拟杆菌科（Bacteroidaceae）、拟杆菌属（Bacteroides）（图8A-B），这说明LT可能通过富集有益菌、抑制有害菌来重建菌群平衡。

 

图8 基于LEfSe的差异分析揭示了各组细菌属水平的差异变化。

A: 分支树图展示分类层级关系：该分支树从细菌门水平到属水平展示分类学层级关系，通过颜色梯度可直观指示重要差异，反映不同实验组间细胞数量的差异。B: 显著差异类群的LDA评分图：柱状图展示各分类群通过LDA分析计算得出的丰度差异程度，条形长度表示该分类群在比较组间的丰度差异显著性。

 

三、LT如何通过“免疫-屏障-菌群”轴缓解IM？

研究结果表明，LT缓解5-FU诱导IM的机制并非单一途径，而是通过调控“免疫调节-肠道屏障-菌群平衡”的协同网络实现：

 

1. 免疫调节：从“促炎失衡”到“炎症稳态”

TNF-α、IL-1β、IL-6是介导IM的核心促炎因子，可诱导肠道上皮细胞凋亡、促进炎症细胞浸润；而IL-10可抑制促炎因子释放，减轻炎症损伤。LT通过下调促炎因子、上调抗炎因子，打破“炎症放大循环”，为肠道修复创造有利微环境。这与既往研究中LT对炎症性肠病（IBD）的抗炎作用一致，进一步扩展了其在化疗诱导炎症中的应用场景。

 

2. 肠道屏障修复：双重加固“物理防线”

紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-1是上皮细胞间的“胶水”，其表达降低会导致肠道通透性增加，引发细菌易位；而MUC2和杯状细胞构成的黏液层，可物理阻隔细菌与上皮的接触。LT通过促进紧密连接蛋白表达、增加黏液分泌，双重加固肠道屏障，减少病原体入侵和毒素吸收，从而减轻炎症反应。

 

3. 菌群平衡：重塑肠道微生态的“健康基石”

5-FU导致的菌群失调（如拟杆菌门减少、变形菌门增加）会进一步加剧肠道炎症——变形菌门过度增殖会释放内毒素，激活Toll样受体通路，促进促炎因子分泌；而拟杆菌门可分解膳食纤维产生短链脂肪酸（SCFA），发挥抗炎作用。LT通过富集拟杆菌科、毛螺菌科等有益菌，抑制变形菌门等有害菌，恢复菌群代谢功能（如SCFA生成），进而间接减轻炎症、修复屏障。

值得注意的是，研究发现HLT组效果显著优于LLT组，提示LT的作用存在剂量依赖性；同时，HLT组与CBL组（益生菌）效果相当，表明LT可能具有类似益生菌的“菌群调节”功能，且作为天然多糖，具有来源广泛、低毒性的优势。

 

四、为化疗副作用管理提供新策略

5-FU作为临床一线化疗药，其诱导的IM一直是限制治疗的“瓶颈”。现有治疗多为对症支持（如止泻药、营养补充），缺乏针对病因的干预手段。本研究首次证实，香菇多糖可通过“免疫-屏障-菌群”协同调控，有效缓解5-FU诱导的IM，且高浓度效果与益生菌相当。这一发现不仅揭示了LT的新药理作用，更为天然产物用于化疗副作用管理提供了实验依据——未来LT有望成为预防或治疗化疗诱导IM的候选药物，尤其适合与化疗联合使用，减少剂量降低带来的疗效损失。

同时，研究通过多维度检测（宏观症状-病理-分子-菌群），清晰阐明了LT的作用机制，为后续“多糖类药物调节肠道微生态”的研究提供了范式。对于临床医生而言，这一研究提示“肠道菌群”可能成为化疗副作用干预的新靶点，而香菇多糖作为天然、低毒的成分，具有良好的临床转化前景。

 

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 原文链接：

https://amb-express.springeropen.com/articles/10.1186/s13568-024-01796-z#data-availability