研究發現：大和米蕈可通過線粒體途徑緩解輻射誘導小鼠腸道障礙

放射是治療多種癌癥的常用手段。盡管放射治療技術不斷進步，但由于電離輻射（IR）會對正常組織造成損傷，其有效應用仍存在局限。電離輻射會導致水分子分解，并通過一氧化氮合酶促進活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的生成。

此外，輻射還會引發線粒體電子泄漏，導致過量的活性氧和超氧化物產生。這些分子的毒性效應包括DNA/RNA損傷、氨基酸氧化及脂質過氧化，進而造成細胞內核酸損傷、基因突變以及蛋白質和脂質損傷。研究表明，電離輻射可能引發氧化應激和細胞內大分子物質的氧化損傷，最終導致組織器官受損和功能喪失。

許多輻射防護劑的安全性仍是重大問題。現有合成輻射防護化合物大多具有潛在毒性，包括氨基硫醇、鋅天冬氨酸、半胱胺及其衍生物。與合成化合物不同，大和米蕈（MGN-3/Biobran）是從米糠中提取的阿拉伯木聚糖——一種含有β-1,4-木糖基半纖維素的多糖。亞慢性毒性研究、抗原性研究及大鼠遺傳毒性試驗表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）是一種安全無毒的物質。

由于大和米蕈（MGN-3/Biobran）在小鼠體內具有顯著抗氧化作用，它通過抑制自由基生成、調控脂質過氧化、增強抗氧化防御系統及預防氧化應激，有效保護小鼠造血系統。然而，大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射誘導性腸道損傷是否具有顯著治療效果仍不明確。

本研究假設大和米蕈（MGN-3/Biobran）通過獨特的抗氧化特性緩解輻射引發的腸道疾病。為驗證該假說，科研人員系統研究了大和米蕈（MGN-3/Biobran）預處理對輻照小鼠腸道線粒體功能、ATP合成、氧化-抗氧化狀態、炎癥反應狀態、腸上皮細胞凋亡、腸道通透性及屏障功能的影響。

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材料和方法

1、動物

本實驗選用40只8-10周齡雄性C57BL/6小鼠，購自南京大學實驗動物中心。所有實驗小鼠均飼養于無特定病原體環境，恒溫恒濕條件下，采用12小時光照/黑暗循環，自由攝取飼料和飲用水，并在實驗前至少1周進行適應性喂養。

2、大和米蕈（MGN-3/Biobran）

大和米蕈（MGN-3/Biobran）是一種經香菇提取物酶解處理的改性米糠提取物，含有多糖成分β1和4-木糖基半乳糖苷酶半纖維素。其主要化學結構為阿拉伯木聚糖，主鏈為木糖，側鏈為阿拉伯糖聚合物。

該制劑采用0.9%生理鹽水配制新鮮溶液，以40毫克/千克體重/天的劑量，每隔24小時腹腔注射0.1毫升溶液。給藥自實驗第0天開始，持續整個實驗周期。

3、輻照

研究人員使用35毫克/千克的1%戊巴比妥鈉對C57BL/6小鼠實施麻醉，隨后將其固定在紙板上，接受局部高劑量腹部精準放射治療（采用225千伏/17毫安的銫137直線加速器，以2戈瑞/分鐘的劑量持續5分鐘，另加單次10戈瑞的劑量）。

輻射范圍集中于兩腿連接處上方2厘米處，其余部位則用5厘米厚的鉛板進行屏蔽。

4、實驗設計和樣本采集

研究人員將40只小鼠分為四組【對照組CON、IR組、IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組和大和米蕈（MGN-3/Biobran）組】。

其中CON組作為未處理的生理鹽水對照組【既不接受輻射也不補充大和米蕈（MGN-3/Biobran）】。MGN-3組每隔一天僅補充MGN-3。IR組則在實驗開始兩周后接受輻射處理。

IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組先用大和米蕈（MGN-3/Biobran）預處理兩周，隨后接受輻射照射，之后仍每隔一天補充一次大和米蕈（MGN-3/Biobran）。

5、樣本采集

所有實驗組動物在輻射處理4周后實施安樂死。為降低樣本變異度，研究人員從器官中部左右兩側分別取回空腸和結腸段，用磷酸鹽緩沖液沖洗以清除腸道內容物。

通過鈍性分離技術將腸上皮組織與肌層分離后，置于-80℃超低溫保存備用。同時采集血液樣本制備血清，同樣保存于-80℃環境中以備后續分析。

6、空腸和結腸樣本的預處理

取100毫克冷凍的空腸和結腸黏膜樣本，用1毫升冰浴處理的RIPA裂解液（含完整無EDTA蛋白酶抑制劑混合液）進行研磨和勻漿。

將勻漿液置于4℃條件下以12,000g離心15分鐘，收集上清液。使用BCA蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度后，將蛋白稀釋至相同濃度用于后續分析。

7、線粒體呼吸鏈復合物活性和ATP含量的測定

使用線粒體呼吸鏈復合物檢測試劑盒，按照說明書要求檢測細胞內線粒體呼吸鏈復合物I-V的活性。細胞內ATP含量采用螢火蟲熒光素酶ATP檢測試劑盒測定。

8、線粒體拷貝數測定

從每份結腸黏膜和肝臟標本中提取200毫克總DNA，并使用實時聚合酶鏈反應（PCR）測定mtDNA拷貝數。

DNA提取時，將結腸黏膜和肝臟標本置于含0.5 mol/L EDTA（pH 8.0）和2 mg/mL蛋白酶K的裂解液中，37°C孵育50分鐘。

擴增mtDNA編碼基因的特異性引物（表1）。mtDNA拷貝數通過2-△△Ct法相對于核編碼參考基因GAPDH進行計算。

表1：線粒體編碼基因的引物序列。

9、氧化狀態的測定

ROS、RNS、丙二醛（MDA）和過氧化氫（H 2 O 2），采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）測定含量，（ELISA）試劑盒按制造商說明操作。

10、抗氧化狀態的測定

超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化氫酶（CAT）的活性及總抗氧化能力（TAOC），均采用ELISA試劑盒，按照說明書要求進行測定。

11、炎癥狀態的測定

白介素（IL）-1β、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）使用ELISA試劑盒按說明書操作，測定了各水平。

12、半胱天冬酶活性測定

使用ELISA試劑盒按說明書測定Caspase-3、8、9和10的活性。

13、腸通透性測定

采用豬ELISA試劑盒按照說明書測定內毒素、二胺過氧化物酶（DAO）、D-乳酸和zonulin含量。

14、RNA分離、cDNA合成和實時定量PCR

使用TRIzol試劑從每份100毫克空腸黏膜、結腸黏膜及肝臟樣本中提取總RNA。采用NanoDrop ND-1000分光光度計檢測RNA濃度和質量。隨后取2毫克總RNA，按說明書要求用無RNase DNase處理并進行逆轉錄。

取2微升稀釋的cDNA（1：20體積比）進行實時熒光定量PCR，實驗在Mx3000P儀器上完成。選擇不受實驗因素影響的GAPDH基因作為內參基因。

本研究使用的所有引物，見表2。采用2-△△Ct法分析實時熒光定量PCR結果，基因mRNA表達量以對照組平均值的倍數變化表示。

表2：核基因編碼序列的引物序列。

15、統計分析

數據以均值±標準誤（SEM）表示。采用SPSS軟件進行獨立樣本t檢驗，評估統計學顯著性。數據若符合統計學，統計學顯著性水平設定為P<0.05。各圖中均標注了統計分析所用的重復樣本數量。

結果

1、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對線粒體呼吸鏈復合物活性的影響

為探究大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道上皮線粒體功能的影響，科研人員檢測了小鼠空腸和結腸黏膜中線粒體呼吸鏈復合體活性及細胞間ATP生成情況。

結果顯示，輻射顯著降低了空腸和結腸線粒體呼吸鏈復合體I、Ⅲ、Ⅳ和V的活性，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）可恢復這些復合體的正常活性（P<0.05；圖1 A、C、D、E）。然而，輻射與大和米蕈（MGN-3/Biobran）均未影響線粒體呼吸鏈復合體Ⅱ的活性（P>0.05；圖1 B）。

此外，輻射顯著降低了空腸和結腸組織中細胞間ATP含量。黏膜出現萎縮，但經大和米蕈（MGN-3/Biobran）處理后該現象得到逆轉（P<0.05；圖1F）。

圖1：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后線粒體呼吸鏈復合體活性及ATP含量的影響。線粒體呼吸鏈復合體的活性鏈復合體I-V（A-E）和細胞內ATP生成(F)。數值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。

2、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后線粒體功能的影響

為驗證大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射損傷小鼠腸道上皮線粒體功能的影響，科研人員檢測了空腸和結腸黏膜中線粒體編碼基因及拷貝數的變化。

結果顯示，輻射處理后，小鼠空腸和結腸黏膜中13個線粒體編碼基因及線粒體拷貝數均顯著降低（P<0.05；圖2 A-D）。

與單純輻射組（IR組）相比，大和米蕈（MGN-3/Biobran）聯合輻射處理組【大和米蕈（MGN-3/Biobran）+IR組】的空腸和結腸黏膜中線粒體編碼基因豐度及線粒體拷貝數均呈現顯著提升（P<0.05；圖2 A-D）。

圖2：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后線粒體功能的影響。空腸線粒體編碼基因表達(A)與線粒體拷貝數(B)；結腸線粒體編碼基因表達(C)與線粒體拷貝數(D)。數據以均值±標準誤表示（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。

3、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后氧化狀態的影響

為評估大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道上皮氧化狀態的影響，科研人員檢測了小鼠血清及空腸、結腸黏膜中化學標志物活性氧（ROS）、丙二醛（RNS）、丙二醛（MDA）和2氫氧自由基（H?O?）2的水平。

結果顯示，輻射顯著升高了血清中ROS、RNS、MDA和H 2 O 2的含量（P<0.05；圖3 A-D）。與電離輻射（IR）組相比，大和米蕈（MGN-3/Biobran）可降低血清中ROS、RNS、MDA和H 2 O 2的含量。

與CON組相比，IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組的水平顯著升高，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）可使IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組的水平恢復至CON組水平（P<0.05；圖3 E-H）。

圖3：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后氧化狀態的影響。血清中ROS(A)、RNA(B)、MDA(C)和H 2 O 2(D)水平。空腸和結腸中ROS(E)、RNA(F)、MDA(G)和H 2 O 2(H)水平。數值為均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。#P<0.05 vs.IR組。

4、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后抗氧化狀態的影響

為探究大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道上皮抗氧化狀態的影響，科研人員檢測了小鼠血清及空腸、結腸黏膜中SOD、GPx、CAT和T-AOC等化學指標的活性。結果顯示，輻射顯著降低了血清中SOD、GPx、CAT和T-AOC的活性（P<0.05；圖4 A-D）。

與胰島素抵抗組（IR組）相比（P<0.05；圖4 A-D），空腸和結腸黏膜中的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化氫酶（CAT）和總抗氧化能力（T-AOC）活性均顯著降低。而MGN-3能有效恢復IR+MGN-3組的活性水平至CON組（P<0.05；圖4 E-H）。

圖4：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后抗氧化狀態的影響。血清SOD(A)、GPx(B)、CAT(C)和T-AOC(D)水平。空腸和結腸SOD(E)、GPx(F)、CAT(G)和T-AOC(H)水平。數值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。P<0.05 vs.IR組。

5、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對照射后促炎細胞因子的影響

為驗證大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射損傷小鼠腸道上皮炎癥反應的調控作用，科研人員檢測了小鼠血清及空腸、結腸黏膜中促炎細胞因子的水平。

結果顯示，輻射處理顯著升高血清中IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的含量（P<0.05；圖5 A-D）。與輻射損傷組相比，大和米蕈（MGN-3/Biobran）顯著降低了血清中IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的水平（P<0.05；圖5 A-D）。類似地，IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的表達水平也呈現下降趨勢。

與CON組相比，IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組的含量顯著升高，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）可使IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組的含量恢復至CON組水平（P<0.05；圖5 E-H）。

圖5：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后促炎細胞因子的影響。血清IL-1β(A)、IL-6(B)、IL-8(C)和TNF-α(D)水平。空腸和結腸IL-1β(E)、IL-6(F)、IL-8(G)和TNF-α(H)水平。數值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。#P<0.05 vs.IR組。

6、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后細胞凋亡狀態的影響

為探究大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道上皮細胞凋亡狀態的影響，科研人員檢測了小鼠空腸和結腸黏膜中caspase-3、8、9和10的基因表達及活性。結果顯示，IR組小鼠空腸和結腸黏膜中caspase-3、8、9和10的基因表達量均顯著上調。

與CON組相比（P<0.05；圖6 A-D），大和米蕈（MGN-3/Biobran）顯著降低了IR組中caspase-3、8、9和10基因的表達水平（P<0.05；圖6 A-D）。基因表達結果與實驗數據一致，IR組空腸和結腸黏膜中的caspase-3、8、9和10活性均顯著高于CON組，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）治療使IR+大和米蕈（MGN-3/Biobran）組的caspase活性恢復至CON組水平（P<0.05；圖6 E-H）。

圖6：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后細胞凋亡狀態的影響。空腸和結腸caspase基因表達（A-D）和酶活性（E-H）值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。#P<0.05 vs.IR組。

7、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后腸道通透性的影響

為評估大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道通透性的影響，科研人員檢測了小鼠血清及空腸、結腸黏膜中內毒素、DAO、D-乳酸和zonulin等化學標志物的水平。

結果顯示，輻射顯著升高了這些標志物的血清水平（P<0.05；圖7 A-D），而大和米蕈（MGN-3/Biobran）與IR組相比則使其水平降低（P<0.05；圖7 A-D）。

類似地，IR組空腸和結腸黏膜中的內毒素、DAO、D-乳酸和zonulin含量均顯著高于CON組，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）與CON組相比可恢復這些指標水平（P<0.05；圖7 E-H）。

圖7：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后腸道通透性的影響。血清內毒素(A)、zonulin(B)、DAO(C)和D-乳酸鹽(D)水平。空腸和結腸內毒素(E)、zonulin(F)、DAO(G)和D-乳酸鹽(H)水平。數值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。#P<0.05 vs.IR組。

8、大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻照后腸道屏障功能的影響

為驗證大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射后腸道屏障功能的影響，科研人員檢測了小鼠空腸和結腸黏膜中緊密連接蛋白（ZO-1、閉合蛋白和緊密連接蛋白-1）及黏蛋白（黏蛋白1、2和4）的表達水平。

結果顯示，輻射顯著降低了空腸和結腸黏膜中ZO-1、閉合蛋白及緊密連接蛋白-1的基因表達。結腸黏膜中，大和米蕈（MGN-3/Biobran）可顯著恢復緊密連接蛋白的表達（P<0.05；圖8 A-C）。

此外，輻射會顯著降低空腸和結腸黏膜中黏蛋白2的mRNA豐度，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）能有效恢復其mRNA水平（P<0.05；圖8 E）。但值得注意的是，輻射和大和米蕈（MGN-3/Biobran）均未影響黏蛋白1和4的表達（P>0.05；圖8 D和F）。

圖8：大和米蕈（MGN-3/Biobran）對電離輻射后腸道屏障功能的影響。空腸和結腸ZO-1(A)、閉合蛋白(B)、緊密連接蛋白-1(C)、粘蛋白1(D)、粘蛋白2(E)和粘蛋白4(F)的基因表達。數值為平均值±標準誤（n=10）。*P<0.05 vs.CON組。P<0.05 vs.IR組。

電離輻射（IR）會產生活性氧（ROS）。過量的ROS會攻擊細胞大分子（如DNA、脂質和蛋白質），引發一系列有害生物反應，包括細胞凋亡、炎癥和自身免疫反應，最終損害多個器官系統甚至導致死亡。

腸道上皮組織具有快速更新特性，IR誘導的ROS不僅會攻擊腸道干細胞，還會損傷腸上皮組織，進而引發腸道及全身性疾病。因此，在癌癥治療中亟需開發能有效緩解輻射所致腸道損傷的方法和制劑。

大量研究表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）因其強大的抗氧化能力而成為潛在的輻射防護劑。本研究評估了大和米蕈（MGN-3/Biobran）對輻射誘導腸道損傷的保護作用。實驗發現，IR暴露會導致線粒體功能障礙、ATP合成受損、氧化應激加劇、抗氧化能力下降、細胞凋亡增加以及腸道通透性升高。然而，大和米蕈（MGN-3/Biobran）支持能有效保護腸道各部位免受輻射損傷，并使腸道通透性恢復至正常生理水平。

本研究發現，電離輻射組小鼠的抗氧化能力顯著下降，這主要歸因于血清、空腸和結腸中SOD、GPx、CAT及總抗氧化能力（T-AOC）酶活性的大幅降低。大和米蕈（MGN-3/Biobran）產生這種效應的具體機制尚不明確，但可能與其抗氧化特性有關。

在抗氧化活性方面，科研人員的數據顯示：大和米蕈（MGN-3/Biobran）能顯著降低血清、空腸和結腸中的活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）及2氧化氫（H?O?）2水平，同時經大和米蕈（MGN-3/Biobran）預處理后，超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化氫酶（CAT）和硫氧還蛋白抗氧化酶（T-AOC）的活性也同步顯著提升。這些結果表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）通過發揮抗氧化作用，有效調節了輻射小鼠體內氧化-抗氧化平衡。

細胞凋亡是一種程序性細胞死亡，包含細胞內成分的有序分解。其調控機制極為復雜，其中線粒體介導的凋亡通路堪稱經典機制。該通路的核心特征表現為線粒體結構完整性喪失和跨膜電位下降，進而激活caspase-3蛋白，引發DNA片段化并最終導致細胞死亡。已有研究表明，腸損傷等由胰島素抵抗（IR）引發的組織損傷會隨著凋亡細胞數量增加而加劇。

本研究發現，IR顯著上調了小鼠空腸和結腸組織中線粒體凋亡通路相關促凋亡caspases（caspase-3、8、9和10）的基因表達及酶活性，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）則能有效抵消這些IR誘導效應。這些結果表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）通過抑制線粒體凋亡通路，顯著減輕了IR對腸上皮細胞的凋亡作用。

此外，經大和米蕈（MGN-3/Biobran）處理的小鼠血清及空腸、結腸組織中這些物質的含量，較受輻射小鼠顯著降低。值得注意的是，電離輻射會顯著抑制緊密連接蛋白和黏蛋白的表達，而大和米蕈（MGN-3/Biobran）能有效逆轉這些生物學過程。這些結果表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）能夠挽救IR誘導的腸道屏障功能障礙。

結論

綜上所述，科研人員的研究結果表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）是一種具有自由基清除能力的安全制劑。由于其出色的抗氧化能力，大和米蕈（MGN-3/Biobran）能有效保護小鼠免受輻射引起的腸道屏障功能障礙。這些結果表明，大和米蕈（MGN-3/Biobran）可以緩解輻射引起的腸道損傷。

免責聲明：大和米蕈LENTIN Plus 1000LY作為一款免疫調節劑，屬于保健食品，不能代替藥物治療疾病，大家應理性對待。