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黑灵芝是我国著名的天然食材,多糖组分被认为是其发挥功能的主要成分,已被证实具有调节免疫系统,抗氧化、衰老、肿瘤等生物活性。本研究以黑灵芝多糖(Polysaccharide of Ganoderma atrum,PSG)为研究对象,利用脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)建立急性肺损伤(Acute Lung Injury,ALI)大鼠模型,通过UPLC-Triple/TOF-MS代谢组学分析技术探讨LPS所致ALI的内在作用机制及黑灵芝多糖对ALI大鼠的保护机制。本研究的主要结论如下:1、PSG对ALI大鼠具有抗炎作用。实验结果显示PSG干预能够将ALI大鼠胸腺和脾脏指数调节至正常水平,显著抑制ALI所致的血液中白细胞数量的下降,改善肺组织损伤,减少血清和肺组织匀浆中NO和IL-1β、TNF-α、IL-6水平和肺组织中TLR4和NF-κB p65的蛋白表达含量。2、PSG预处理可有效改善ALI大鼠血清、尿液和肺组织中代谢通路的紊乱,具体如下:(1)血清中共筛选鉴定出33种差异代谢物,其中牛磺胆酸、牛磺酸、LysoPC(18:2)及LysoPC(P-18:0)等差异代谢物与炎症介质密切相关。通过代谢通路分析,发现这些差异代谢物与甘油磷脂代谢、色氨酸、组氨酸、氮代谢、牛磺酸和牛磺酸的代谢通路有关。而PSG干预后可以有效地降低血清中组氨酸、色氨酸含量并调节PC(20:5)和LysoPE(18:0)含量至正常的水平,揭示了 PSG对LPS所诱导的ALI保护作用主要是通过改善大鼠机体中部分甘油磷脂代谢、色氨酸和组氨酸代谢紊乱程度来实现的。(2)尿液中筛选出107种差异代谢物,Con组与LPS组共有85种差异代谢物,其中PSG干预后显著改善了 32种差异代谢物。代谢通路分析发现PSG可通过影响尿液中L-谷氨酰胺、L-缬氨酸、4-胍基丁酸和α-亚麻酸等水平,来调节机体内色氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢及α-亚麻酸代谢等路径进而发挥其对LPS所致的ALI保护作用。(3)肺组织中筛选鉴定出36种差异代谢物,其中PSG干预后能够有效调节的代谢物有18 种。代谢通路分析显示 PSG 可通过回调 LysoPC(22:6)、LysoPC(P-16:0)、LysoPC(22:4)和LysoPC(20:2)等代谢物的水平,进一步影响甘油磷脂代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢三条通路来发挥保护ALI的作用。3、PSG对ALI大鼠的肠道发挥保护作用。结果表明PSG可有效地抑制肠道组织内的炎症,维护正常的组织形态,通过影响TLR4/NF-κB通路来调节小肠组织中IL-1β和IL-10的水平,平衡肠道的炎症水平。同时,PSG还通过调节ALI大鼠盲肠内容物中SCFAs的水平,来保护肠道。此外,还发现PSG预处理可通过调节PC(24:0/20:4)化合物水平改善ALI中甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢通路的紊乱,但不能有效地改善ALI中苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成和苯丙氨酸代谢通路。4、整合所有代谢组学数据后,可知LPS所致大鼠ALI的生物学机制可能是以三羧酸循环异常和脂质类代谢紊乱为中心环节,进而使D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、组氨酸代谢、色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢和类固醇激素生物合成等相关代谢通路发生紊乱。而P SG可以通过调节三羧酸循环、恢复大部分脂质类化合物和氨基酸正常水平而达到保护ALI的作用。