【冬虫夏草多糖研究获突破！新型半乳葡甘露聚糖展现卓越抗氧化与免疫调节活性】 我国科研团队在《Carbohydrate Polymers》发表重要研究成果，首次从培养冬虫夏草中提取纯化获得新型半乳葡甘露聚糖CSWP-80（分子量26.2 kDa）。该多糖具有独特的主链结构[→2)-α-D-Manp-(1→和→6)-α-D-Glcp-(1→]及复杂侧链系统，在三重抗氧化评价体系（DPPH、SOD、FRAP）中表现优异。研究发现CSWP-80能显著增强巨噬细胞增殖与吞噬活性，促进一氧化氮及细胞因子（TNF-α、IL-10、IL-6）分泌，其免疫调节作用通过TLR4介导的NF-κB（p65）和MAPK（p38）信号通路实现。该研究为开发天然抗氧化剂和免疫增强剂提供了重要的化学与生物学基础，彰显了培养冬虫夏草多糖在功能食品与医药领域的应用潜力。
研究背景
野生冬虫夏草（WCC）资源有限，已于2020年被列入《世界自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录》。野生资源稀缺与市场需求增长的矛盾，推动了人工培育替代品的研究。长期以来，人工培育的冬虫夏草菌丝体（CCSM）是野生冬虫夏草的主要替代品。经过数十年的系统研究与技术革新，科研人员已成功实现冬虫夏草子实体–幼虫复合体的工业化规模培育。人工培育冬虫夏草（CCC）不仅与野生冬虫夏草（WCC）具有相同的寄主幼虫种类、相同的菌株、相同的生命周期及侵染过程，还拥有一致的外观与微观结构。关键在于，人工培育冬虫夏草（CCC）与野生冬虫夏草的化学组成相似，这使其成为野生冬虫夏草的理想替代品。目前，人工培育冬虫夏草（CCC）的年产量已超过30公吨。因此，深入研究人工培育冬虫夏草（CCC）对其可持续发展具有重要意义。
多糖是人工培育冬虫夏草（CCC）中重要的活性成分，原因在于：一方面，多糖约占其干重总量的3%–8%；另一方面，多糖与人工培育冬虫夏草（CCC）的免疫调节生物活性密切相关。然而，关于人工培育冬虫夏草（CCC）中多糖的研究资料仍较为匮乏。因此，目前不仅人工培育冬虫夏草（CCC）中主要多糖的结构解析尚不完整，其生物活性及作用机制也需进一步系统研究。
本研究以人工培育冬虫夏草（CCC）为原料提取多糖，旨在获得具有创新性的多糖活性化合物。研究采用梯度醇沉法，分离得到高纯度的新型多糖（CSWP-80），该多糖富含半乳糖与甘露糖。为系统表征其化学结构，研究通过分子量测定、单糖组成分析、甲基化分析及一维/二维核磁共振（1D/2D NMR）光谱等方法开展实验；同时，通过对CSWP-80进行部分酸水解，进一步明确其主链与侧链的结构细节。此外，本研究还探究了CSWP-80的抗氧化活性与免疫调节活性，并深入分析了其潜在调控机制及相关信号通路。
研究结果
Fig. 1. HPSEC-ELSD chromatogram of CSWP-80 (A). Monosaccharide composition of CSWP-80 (B). Molecular weight distribution of CSWP-80 and its hydrolysates after partial acid hydrolysis (C). Monosaccharide composition of hydrolysates after partial acid hydrolysis (D).
Fig. 2. NMR of 1-N. 1H NMR (A), 13C NMR (B), COSY (C), HSQC (D), and HMBC (E). Predicted structural model of 1-N (F).
Fig. 3. NMR of CSWP-80 1D and 2D NMR spectrum. 1H NMR (A), 13C NMR (B), COSY (C, D), HSQC (E), and HMBC (F). Predicted structural model of CSWP-80 (G).
Fig. 4. Scanning electron microscopy image, ×500 (A), ×1000 (B), ×5000 (C).
Fig. 5. Antioxidant activity of CSWP-80. DPPH radical-scavenging capacity (A); SOD-like activity (B); FRAP ability (C). The values are expressed as the means ± SD (n = 3).
Fig. 6. Effects of CSWP-80 in RAW264.7 cells. Cell viability (A); phagocytic ability (B); NO production (C); TNF-α production (D); IL-6 production (E); IL-10 production (F). The values are expressed as the means ± SD (n = 3). *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001 vs. the control group.
Fig. 7. Transcriptomic analysis of control, low-dose CSWP-80 and high-dose CSWP-80. PCA analysis showing distinctive pattern of gene expression at mRNA level between control, low-dose and high-dose (A). A Venn diagram displaying the number of differentially expressed genes (B). GO enrichment of differentially expressed genes between control group and low-dose group (C), control group and high-dose group (D). KEGG enrichment of differentially expressed genes between control group and low-dose group (E), control group and high-dose group (F).
Fig. 8. CSWP-80 increased the mRNA transcription levels of TLR4 (A), p38 (B) and p65 (C) in RAW264.7 cells. CSWP-80 increased the expression of TLR4, MAPK, and NF-κB pathway-related proteins in RAW264.7 cells (Dsingle bondI). The values are expressed as the means ± SD (n = 3). *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001 vs. the NC group.
研究结论
从人工培育冬虫夏草（CCC）中分离得到一种新型高支化半乳葡甘露聚糖（CSWP-80），其分子量（Mw）为26.2 kDa。该多糖的结构特征如下：主链由→2)-α-D-吡喃甘露糖-(1→和→6)-α-D-吡喃葡萄糖-(1→构成，侧链则以→5)-β-D-吡喃呋喃半乳糖-(1→和→6)-β-D-吡喃呋喃半乳糖-(1→残基为主，同时还含有少量半乳糖和葡萄糖残基。体外实验表明，CSWP-80具有显著的抗氧化活性；且在RAW 264.7细胞（小鼠巨噬细胞系）中，它可通过激活TLR4/MAPK/p38和TLR4/NF-κB/p65信号通路发挥免疫调节作用。这些结果提示，CSWP-80是一种具有潜力的抗氧化剂和免疫刺激剂，将为拓展虫草来源多糖在营养保健和医药领域的应用提供科学依据。然而，本研究开展的活性检测仅局限于体外条件，未来需通过体内实验进一步验证其活性。此外，研究还强调了多糖在阐明人工培育冬虫夏草（CCC）治疗特性中的作用，这表明有必要开展进一步研究，以推动人工培育冬虫夏草（CCC）向功能性食品和药品方向发展。
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