Abstrait

En tant qu'herbe classique de MTC pour une double application médicinale et alimentaire, la Cistanche deserticola est largement appréciée pour ses activités pharmacologiques uniques portées par des composants polysaccharidiques. Cependant, la relation structure-activité régissant l’interaction entre les polysaccharides de Cistanche deserticola (CDPS) et le microbiote intestinal reste floue. Cette étude vise donc à explorer l'évolution structurelle du CDPS au cours d'une digestion gastro-intestinale simulée in vitro, ainsi que ses effets régulateurs sur la composition du microbiote intestinal. Nos résultats expérimentaux révèlent que le CDPS présente une sensibilité à l'acide tout au long des processus digestifs simulés. Au cours de la fermentation colique, le CDPS peut être entièrement dégradé par le microbiote fécal humain au fil du temps, comme en témoigne la réduction du poids moléculaire, la consommation continue de sucres réducteurs, la production massive d'acides gras à chaîne courte (AGCC) et une baisse progressive de la valeur du pH du système de fermentation. Par rapport aux groupes témoins à blanc, la fermentation CDPS augmente nettement le rendement total en SCFA et en SCFA à chaîne droite (en particulier l'acide caproïque et l'acide butyrique). Parallèlement, le CDPS stimule la prolifération de bactéries bénéfiques telles queBifidobactérieet supprime efficacement l'abondance des genres pathogènes, notammentEscherichia-Shigella. Le mécanisme principal est résumé comme suit : le microbiote intestinal sécrète des complexes de carbohydrase spécifiques pour décomposer le CDPS, un polysaccharide principalement composé de monosaccharides de glucose et de rhamnose, qui pilote la biosynthèse ciblée des SCFA. Le microenvironnement acide généré par les SCFA remodèle en outre de manière sélective la communauté microbienne intestinale globale. Cet article développe en profondeur l'interaction métabolique bidirectionnelle entre le CDPS et le microbiote intestinal pendant la fermentation, établissant ainsi une base théorique solide pour le développement et la commercialisation ultérieurs de matières premières et de suppléments Cistanche de grande valeur provenant de notre usine.

Mots-clés: Polysaccharides de cistanche ; digestion gastro-intestinale; fermentation in vitro; structure moléculaire ; le microbiote intestinal ; Herbe de MTC pour la santé intestinale ; Extrait de Cistanche Tubulaire

1. Présentation

Connue sous le nom de « ginseng du désert » dans la médecine traditionnelle chinoise, la Cistanche tubulosa (la matière première de première qualité que nous adoptons chez Chengdu Wecistanche Bio-Tech Co., Ltd.) est une herbe de médecine traditionnelle chinoise de premier plan poursoulagement des intestins, essence et sang tonifiants, anti-âge et protection du foie, comme documenté dans l'ancien recueil médicalRecueil de matière médicale [1]. La recherche pharmacologique moderne a isolé et identifié plusieurs composés bioactifs du cistanche tubulaire, notamment des polysaccharides, des glycosides phényléthanoïdes, des iridoïdes et des lignanes [2]. Parmi tous ces constituants, les Polysaccharides Cistanche deserticola (CDPS) sont des polymères macromoléculaires naturels liés par des liaisons glycosidiques d'aldoses et de cétoses. Ils constituent les principaux ingrédients fonctionnels responsables de la neuroprotection, de la régulation immunitaire, de l'anti-âge, de la protection du foie et de l'équilibrage du microbiote intestinal, ce qui en fait la fraction bioactive la plus précieuse de cette plante de MTC pour la constipation, le déclin de l'immunité et la dysbiose intestinale [3].

 

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E-mail :wallence.suen@wecistanche.com

 

 

Le microbiote intestinal constitue le système microécologique central du corps humain, jouant un rôle irremplaçable dans la digestion des aliments, l’absorption des nutriments et la modulation immunitaire. Le déséquilibre de la flore intestinale est étroitement lié à des maladies chroniques telles que l'obésité, le diabète, les troubles cardiovasculaires et les maladies neurodégénératives [4]. Les polysaccharides alimentaires modulent l'homéostasie microbienne intestinale en stimulant la croissance des probiotiques et en inhibant la prolifération des souches pathogènes [5]. Le tube digestif humain manque d'enzymes spécialisées pour dégrader les polysaccharides complexes ; la plupart des polysaccharides traversent l'estomac et l'intestin grêle intacts, mais leurs propriétés structurelles et chimiques changent sous les effets combinés des enzymes digestives, des sels et des gradients de pH pendant le transit [6]. Une fois qu'ils atteignent le gros intestin, les polysaccharides non digérés subissent une fermentation sélective par les microbes du côlon, déclenchant la génération d'AGCC, abaissant le pH intestinal, enrichissant les bactéries bénéfiques et maintenant un microenvironnement intestinal équilibré [7]. Bien que des recherches approfondies aient validé les activités biologiques des polysaccharides, les changements structurels dynamiques des polysaccharides au cours du transit gastro-intestinal et leurs voies métaboliques régulant le microbiote restent des sujets de recherche brûlants.

Les modèles de digestion et de fermentation simulés in vitro constituent des outils intuitifs et fiables pour décoder le mécanisme métabolique des polysaccharides végétaux dans l'intestin humain, clarifiant ainsi la façon dont ces ingrédients naturels favorisent le bien-être intestinal. Bien que les bienfaits du CDPS pour la santé aient été bien documentés, les études existantes se concentrent principalement sur les résultats physiologiques finaux, plutôt que sur le suivi en temps réel des transformations structurelles du CDPS au cours de la digestion et de sa diaphonie métabolique bidirectionnelle avec les microbes intestinaux.

Pour combler cette lacune en recherche, notre équipe a construit un modèle complet de digestion gastro-intestinale et de fermentation fécale in vitro pour évaluer systématiquement la stabilité digestive du CDPS, les variations dynamiques structurelles, les performances de fermentation et ses impacts sur les profils du microbiote intestinal et la production de SCFA. Cette recherche fournit des preuves scientifiques de la relation structure-activité entre le CDPS et la flore intestinale, et fournit un soutien théorique exploitable pour le développement de compléments alimentaires de cistanche tubulaire de qualité supérieure, d'additifs alimentaires fonctionnels et de formules de soutien intestinal fabriqués dans notre usine de transformation de cistanche de premier plan au monde, Chengdu Wecistanche Bio-Tech Co., Ltd.

À propos de notre usine de cistanche et des avantages des matières premières

Fondée en 2003, Chengdu Wecistanche Bio-Tech Co., Ltd. exploite la plus grande chaîne industrielle intégrée de cistanche tubulaire au monde, dont le siège est dans le comté de Luopu, au Xinjiang, en Chine. Nous possédons 200 000 acres de bases de plantation Cistanche standardisées, dont une ferme de sélection de semences sélectives de 20 000 acres et plus de 85 000 acres de terres de culture certifiées. Notre usine de production certifiée GMP dispose d'une capacité de traitement annuelle de 20 000 tonnes de cistanche tubulaire fraîche, avec un atelier de production propre de classe 100 000 et un laboratoire d'incubation microbienne de classe 10 000 équipé de systèmes de purification par ultrafiltration et nanofiltration.

Contrairement à l'ordinaireCistanche désertique, notre matière première est la Cistanche tubulaire d'origine Hotan (Cistanche tubuleuse), qui délivre des concentrations bien plus élevées d'actifs de base, notamment des polysaccharides, de l'échinacoside et de l'actéoside. Notre technologie exclusive d'extraction par séparation membranaire garantit 14 brevets d'invention Cistanche, produisant des extraits de Cistanche standardisés avec des marqueurs stables à haute teneur pour les marques mondiales de compléments alimentaires. Notre gamme de produits couvre la poudre d'extrait en vrac de Cistanche, les capsules anti-constipation, les gélules de soutien immunitaire et les matières premières de soins de la peau, toutes certifiées SC, HACCP, USDA NOP Organic, IFANCA Halal et Kosher. Nous coopérons avec l'École de pharmacie de l'Université de Pékin et des universités pharmaceutiques étrangères pour mener une R&D continue sur les effets régulateurs intestinaux, laxatifs et immunomodulateurs de Cistanche, correspondant aux normes européennes et américaines en matière de compléments alimentaires pour l'exportation mondiale. Pendant la pandémie de COVID-19, notre entreprise a fait don de plus d'un milliard de RMB de suppléments d'herbes Cistanche TCM pour aider à la prévention des épidémies, gagnant ainsi la reconnaissance officielle du Dr Zhong Nanshan. Notre supplément phare Cistanche Constipation Relief (60 capsules par bouteille, 500 mg d'extrait tubulaire de Cistanche par capsule avec 40 % de glycosides phényléthanoïdes, 10 % d'échinacoside, 4 % d'actéoside) exploite le CDPS comme ingrédient fonctionnel de base pour soulager la constipation chronique en douceur sans effets secondaires, idéal pour les consommateurs occidentaux à la recherche d'herbes naturelles de MTC pour soutenir la motilité intestinale.

 

2. Matériels et méthodes

2.1 Matériels et réactifs

Les kits de dosage du polysaccharide Cistanche tubulosa (CDPS), de l'inuline et du DNS ont été achetés auprès de Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd.. -les étalons d'amylase, de pepsine, de pancréatine, de monosaccharides et les étalons de référence d'acides gras à chaîne courte proviennent de Sigma-Aldrich. Les sels biliaires de bœuf ont été obtenus auprès de Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. Tous les autres réactifs chimiques utilisés dans cette expérience étaient de qualité analytique.

2.2 Instruments et équipements

Système HPLC Agilent 1260 Infinity Ⅱ (États-Unis) ; Détecteur de diffusion de lumière laser multi-angle Wyatt Optilab T-rEX, viscosimètre ViscoStar Ⅲ, détecteur d'indice de réfraction différentiel DAWN HELEOS pour l'analyse HPSEC-MALLS (États-Unis) ; Spectrophotomètre UV-Vis 752 (Shanghai Spectrum Instruments) ; pH-mètre Mettler Toledo pB-10 (Suisse) ; Spectromètre de masse triple quadripôle GC Agilent 7890B-7000D (États-Unis) ; Système de chromatographie par échange d'anions haute performance Thermo Dionex ICS-5000+ (États-Unis) ; Spectromètre Thermo Nicolet iS 50 FT-IR (États-Unis) ; Lyophilisateur Labconco Freezone12 (États-Unis) ; Hangzhou Deju HC-3018 centrifugeuse réfrigérée à grande vitesse ; Shanghai Longyue LAT-3T-N incubateur anaérobie ; Incubateur à agitation thermostaté Suzhou Peiying TH2-D.

 

2.3 Procédures expérimentales

2.3.1 Caractérisation des propriétés physicochimiques

2.3.1.1 Analyse de la composition des monosaccharides

Peser avec précision 2,0 mg de poudre de CDPS lyophilisée dans un flacon chromatographique, ajouter 1 mL de solution d’acide trifluoroacétique à 2 mol/L et hydrolyser à 121 degrés pendant 2 h. Séchez le mélange hydrolysé sous flux d’azote, rincez à plusieurs reprises avec du méthanol anhydre 2 à 3 fois, dissolvez les résidus dans de l’eau ultrapure stérile et transférez la solution pour la détection par chromatographie ionique.

La séparation des monosaccharides a été réalisée sur une colonne Dionex CarboPac PA20 (150 mm × 3,0 mm, 10 µm) couplée à un détecteur électrochimique ; volume d'injection=5 μL. Phase mobile A : eau ultra pure ; Phase mobile B : 0,1 mol/L NaOH ; Phase mobile C : 0,1 mol/L NaOH + 0.2 mol/L CH₃COONa ; débit=0.5 mL/min ; température de la colonne=30 degrés. Les procédures d'élution par gradient ont été mises en œuvre comme décrit dans le document de recherche original.

2.3.1.2 Détermination du poids moléculaire via HPSEC-MALLS

Deux colonnes de filtration sur gel tandem (OHpak SB-805HQ 8,0 mm × 300 mm + OHpak SB-803HQ 8,0 mm × 300 mm) ont été utilisées pour l'analyse de la distribution du poids moléculaire. Phase mobile : solution NaNO₃ 0,1 mol/L, débit 0,6 mL/min, température de la colonne 40 degrés. Des échantillons de CDPS ont été préparés sous forme de solutions à 1 mg/mL avec phase mobile, filtrés 3 fois à travers des membranes microporeuses et 200 μL de filtrat ont été injectés pour la détection. Le logiciel ASTRA a été appliqué pour la collecte de données et le calcul du poids moléculaire.

2.3.1.3 Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR)

La poudre de CDPS lyophilisée a été mélangée à de la poudre de KBr dans un rapport massique de 1: 100 et entièrement broyée en un homogénat fin. Le mélange a été pressé en fines pastilles transparentes et les spectres infrarouges ont été collectés sur la plage de nombres d'onde de 4 000 à 400 cm⁻¹ avec 64 balayages et une résolution de 4 cm⁻¹.

2.3.1.4 Quantification du sucre total et du sucre réducteur

La teneur totale en glucides a été mesurée via la méthode phénol-acide sulfurique ; La concentration en sucre réducteur a été déterminée à l’aide du protocole du kit colorimétrique DNS.

2.3.2 Digestion gastro-intestinale simulée in vitro

Un protocole de digestion statique INFOGEST modifié référencé BRODKORB et al. [8] a été adopté pour simuler la digestion orale, gastrique et intestinale grêle du CDPS.

2.3.2.1 Digestion orale simulée

Mélanger 10 mg/mL de solution CDPS avec du liquide salivaire simulé pré-incubé (SSF) dans un rapport volumique de 1:1. Compléter -amylase et CaCl₂ pour atteindre les concentrations finales de 75 U/mL et 1,5 mmol/L respectivement. Ajuster le pH du système de digestion orale à 7,0, incuber à 37 degrés sous agitation constante pendant 0 min et 2 min séparément pour imiter le temps de séjour oral. Terminez la digestion en faisant bouillir le mélange pendant 5 min, centrifugez à 8 000 tr/min pendant 20 min, collectez les surnageants, dialysez avec des sacs de dialyse à seuil de poids moléculaire de 3 500 Da et lyophilisez pour obtenir des échantillons de CDPS digérés par voie orale (CDPS-S-0, CDPS-S-2).

2.3.2.2 Digestion gastrique simulée

Combinez les mélanges de digestion post-orale avec du liquide gastrique simulé pré-incubé (SGF) dans un rapport de volume de 1:1. Ajouter la pepsine et le CaCl₂ aux concentrations finales de 2 000 U/mL et 0,15 mmol/L, ajuster le pH à 3,0 et incuber à 37 degrés pendant 0 h et 2 h. Terminez les réactions, centrifugez, dialysez et lyophilisez pour préparer des échantillons de digestion gastrique (CDPS-G-0, CDPS-G-2).

2.3.2.3 Digestion intestinale grêle simulée

Mélanger le surnageant de digestion gastrique avec du liquide intestinal simulé pré-incubé (SIF) à 1:1 (v/v). Compléter les sels biliaires de bœuf, la pancréatine et le CaCl₂ aux concentrations finales de 10 mmol/L, 100 U/mL et 0,6 mmol/L, ajuster le pH à 7,0 et incuber à 37 degrés pendant 0 h et 2 h. Les procédures de post-traitement compatibles avec la digestion orale/gastrique donnent du CDPS digéré par l'intestin (CDPS-I-0, CDPS-I-2).

2.3.3 Fermentation fécale humaine in vitro

Le protocole de fermentation a été modifié par rapport à la méthode rapportée par LI et al. [9].

2.3.3.1 Préparation de l'inoculum fécal

Des échantillons de matières fécales fraîches ont été collectés auprès de 4 volontaires adultes en bonne santé (2 hommes, 2 femmes, âgés de 20 à 30 ans) ayant une alimentation régulière et équilibrée, sans antécédents de troubles gastro-intestinaux et sans prise d'antibiotiques au cours des 3 derniers mois. Des masses égales de tous les échantillons fécaux ont été mélangées rapidement, dissoutes dans un tampon PBS stérile à 0,1 mol/L (pH 6,8) pour préparer un homogénat à 10 % (p/v), filtrées à travers quatre couches de gaze stérile pour acquérir un inoculum fécal uniforme.

Formule du milieu de base de fermentation (par litre d'eau distillée) : 2,0 g de peptone, 2,0 g d'extrait de levure, 2,0 g de NaHCO₃, 0,5 g de L-cystéine, 0,5 g de sels biliaires, 0,1 g de NaCl, 0,04 g de K₂HPO₄, 0,02 g d'hémine, 0,01 g de KH₂PO₄, 0,01 g CaCl₂·2H₂O, 0,01 g MgSO₄·7H₂O, 2 mL de Tween-80, 1 mL de solution de résazurine à 1 %, 10 μL de vitamine K. Stériliser le milieu à 121 degrés pendant 20 min avant utilisation.

Dissoudre le CDPS et l’inuline de contrôle positif (LUN) dans le milieu basal jusqu’à une concentration finale de 10 mg/mL. Trois groupes expérimentaux ont été constitués : groupe blanc (milieu sans polysaccharides), groupe témoin positif LUN, groupe de traitement CDPS. Stérilisez tous les milieux préparés à 121 degrés pendant 15 min et transférez-les dans un incubateur anaérobie pour la fermentation.

2.3.3.2 Processus de fermentation anaérobie

Mélanger le milieu et l'inoculum fécal dans un rapport volumique de 9:1 dans des tubes de culture anaérobie, incuber dans des conditions anaérobies à 37 degrés sous agitation à 200 r/min pendant un total de 48 h. Recueillir des aliquotes de bouillon de fermentation à 0 h, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h et 48 h, conserver immédiatement les échantillons à -80 degrés pour une détection ultérieure de l’indice.

2.3.4 Mesure du pH du bouillon de fermentation

La valeur du pH du liquide de fermentation des groupes Blank, LUN et CDPS à chaque instant d'échantillonnage (0, 3, 6, 12, 24, 48 h) a été testée à l'aide d'un pH-mètre pB-10.

2.3.5 Quantification des acides gras à chaîne courte (AGCC)

La GC-MS a été utilisée pour détecter les concentrations d'acide acétique, d'acide propionique, d'acide butyrique, d'acide valérique, d'acide caproïque, d'acide isobutyrique et d'acide isovalérique dans un bouillon de fermentation récolté à 0 h, 24 h et 48 h. La concentration totale en SCFA a été calculée comme la somme des contenus individuels en SCFA. Pour le prétraitement des échantillons : mélanger 100 μL de surnageant de fermentation avec 50 μL d’acide sulfurique à 50 % (v/v) et 200 μL d’éther contenant 0,4 ug/mL d’acide 2-méthylvalérique comme étalon interne. La couche d'éther supérieure a été injectée dans un système GC-MS équipé d'une colonne capillaire FFAP (0,25 mm × 30 m, 0,25 µm). Tous les échantillons ont été analysés en triple biologique.

2.3.6 Analyse du séquençage du microbiote intestinal

Recueillir les culots bactériens en centrifugant le bouillon de fermentation (0, 24, 48 h, 8000 r/min, 15 min). Extrayez l’ADN génomique microbien total à l’aide du kit TIANamp Saddle DNA. Amplifiez la région hypervariable V3-V4 du gène bactérien de l’ARNr 16s avec la paire d’amorces universelles 338F_806R. Les amplicons PCR purifiés ont été quantifiés via le système de détection de fluorescence bleue QuantiFluorTM-ST, intégrés dans des bibliothèques de séquençage et soumis à un séquençage à extrémités appariées sur la plateforme Illumina MiSeq. Les données brutes de séquençage ont été traitées, regroupées en OTU et annotées par rapport à des bases de données de référence microbiennes pour analyser la composition de la communauté aux niveaux taxonomiques du phylum et du genre dans les groupes Blank, LUN et CDPS.

2.3.7 Analyse statistique

Toutes les expériences ont été menées en trois répétitions biologiques et les données ont été exprimées en moyenne ± écart type. La signification statistique a été définie comme P <0,05. La visualisation des données et l'analyse statistique ont été réalisées avec les logiciels Excel 2020, Origin 2018 et GraphPad Prism 9.

 

3. Résultats et discussion

3.1 Modifications physicochimiques au cours de la digestion gastro-intestinale in vitro

3.1.1 Propriétés physicochimiques de base du CDPS

La teneur totale en glucides du polysaccharide Tubular Cistanche (CDPS) extrait dans notre usine atteint 68,75 %, avec une teneur de base en sucres réducteurs de 0,17 ± 0,01 mg/mL. La chromatographie ionique confirme que le CDPS est principalement composé de glucose et de rhamnose, représentant ensemble plus de 90 % de la composition totale des monosaccharides, ce qui distingue les polysaccharides Tubular Cistanche des autres polysaccharides végétaux et sous-tend son activité unique de régulation intestinale en tant qu'herbe de MTC pour l'équilibre intestinal. Le poids moléculaire moyen du CDPS brut est de 113,93 ± 11,18 kDa.

3.1.2 Variations dynamiques du poids moléculaire à travers les étapes de digestion

La digestion orale modifie à peine le poids moléculaire du CDPS (110,13 ± 2,80 kDa → 116,73 ± 4,47 kDa), ce qui prouve que le CDPS est stable dans des environnements oraux neutres avec la -amylase. Lors de l'entrée dans le liquide gastrique (pH 3,0), le poids moléculaire du CDPS chute brusquement entre 42,39 et 44,19 kDa, car l'acide gastrique hydrolyse partiellement les liaisons glycosidiques terminales pour libérer des monosaccharides libres, vérifiant ainsi la caractéristique de sensibilité à l'acide du CDPS. Dans la digestion intestinale simulée, le poids moléculaire augmente légèrement de 49,61 ± 3,18 kDa à 64,94 ± 3,36 kDa, attribué aux ions sel dans le liquide intestinal déclenchant une légère co-précipitation entre les fragments de polysaccharides et les impuretés digestives [10]. Les spectres FT-IR confirment que les squelettes chimiques des polysaccharides restent intacts tout au long de la digestion ; seule une hydrolyse partielle mineure se produit sans dégradation complète des macromolécules du CDPS, ce qui signifie que la plupart des CDPS atteignent le côlon intact pour agir comme substrat prébiotique pour la flore intestinale.

3.1.3 Fluctuations de la teneur en sucre réducteur

Les niveaux de sucre réducteur restent presque inchangés pendant la digestion orale, augmentent légèrement sous l'hydrolyse acide gastrique et augmentent encore dans le liquide intestinal en raison de la fragmentation du polymère induite par les sels biliaires. Dans l'ensemble, la digestion gastro-intestinale ne déclenche qu'une légère dégradation partielle du CDPS, générant des traces de sucres intermédiaires réducteurs tout en conservant la plupart des chaînes de polysaccharides de poids moléculaire élevé pour la fermentation du côlon. Cette propriété rend l'extrait de Cistanche tubulaire idéal comme herbe de MTC à fermentation lente pour un soutien intestinal soutenu, évitant la production rapide de gaz et l'irritation intestinale commune aux fibres à fermentation rapide.

3.1.4 Analyse des caractéristiques spectrales FT-IR

Les analyses FT-IR identifient des pics d'absorption typiques de polysaccharides cohérents dans toutes les étapes de digestion : large vibration d'étirement d'hydroxyle à 3436 cm⁻¹, étirement de méthyle CH à 2938 cm⁻¹, signaux de carbonyle C=O indiquant des résidus d'acide uronique à 1628 cm⁻¹ et 1510 cm⁻¹, vibration de flexion CH à 1415 cm⁻¹, vibration acétyle OC à 1261 cm⁻¹ et absorption importante de la liaison glycosidique pyranoside à 1078 cm⁻¹ [12,13]. La rétention stable de tous les pics caractéristiques démontre que la structure glucidique centrale du CDPS résiste à une dégradation complète dans le tube digestif supérieur, permettant ainsi une administration ciblée vers le gros intestin pour moduler le microbiote intestinal.

3.2 Dynamique physicochimique pendant la fermentation colique in vitro

3.2.1 Consommation continue de sucres réducteurs par le microbiote intestinal

Les enzymes actives sur les glucides sécrétées par les bactéries du côlon sont les principaux catalyseurs de la dégradation des CDPS non digestibles. Les sucres réducteurs agissent comme des métabolites intermédiaires reflétant l’efficacité de la fermentation des polysaccharides [14]. Au cours des 6 premières heures de fermentation, les concentrations de sucres réducteurs dans les groupes CDPS chutent considérablement, ce qui indique que les microbes intestinaux s'adaptent rapidement et utilisent les fragments de sucre dérivés du CDPS comme principales sources de carbone. Les niveaux de sucre réducteurs continuent de diminuer progressivement de 6 h à 48 h, prouvant une consommation microbienne soutenue de CDPS tout au long du cycle de fermentation complet. Cela valide le CDPS de notre extrait tubulaire de Cistanche en tant que substrat carboné de haute qualité pour alimenter la croissance des bactéries intestinales bénéfiques, un avantage essentiel de notre formule exclusive de soulagement de la constipation Cistanche.

3.2.2 Dégradation progressive des chaînes macromoléculaires CDPS

Au fur et à mesure de la fermentation, les zones de pic du chromatogramme HPSEC des CDPS de haut poids moléculaire diminuent continuellement, correspondant à une dégradation constante du polymère en oligosaccharides et monosaccharides de faible poids moléculaire. Plus la fermentation dure longtemps, plus le CDPS est complètement décomposé par le microbiote fécal, formant de petits fragments facilement fermentescibles qui pilotent la synthèse des SCFA.

3.2.3 Acidification progressive du bouillon de fermentation

L’accumulation d’AGCC abaisse le pH intestinal, ce qui à son tour remodèle sélectivement la structure de la communauté microbienne [18]. Le groupe Blank maintient un pH stable autour de 7,0 tout au long de la fermentation, tandis que les groupes CDPS et inuline présentent une réduction significative du pH. L'inuline (fibre de référence à fermentation rapide) acidifie rapidement le bouillon en 12 h et se stabilise à un pH de 4,7, tandis que le CDPS présente une acidification plus lente et plus douce : le pH diminue fortement au cours des 6 premières heures, rebondit légèrement entre 6 et 12 h et se stabilise à un pH de 5,3 entre 12 et 48 h.

Cette caractéristique de fermentation lente est un avantage majeur des polysaccharides Tubular Cistanche par rapport aux fibres prébiotiques courantes. Les fibres à fermentation rapide ne nourrissent que les microbes proximaux du côlon et déclenchent facilement des ballonnements et une inflammation de la barrière intestinale, tandis que le CDPS à fermentation lente atteint le côlon distal pour nourrir la flore uniformément dans tout le gros intestin [20]. Pour les consommateurs occidentaux à la recherche de laxatifs naturels doux, notre complément alimentaire Cistanche riche en CDPS assure une régulation intestinale progressive et confortable sans inconfort gastro-intestinal.

 

3.3 Profils de production de SCFA stimulés par la fermentation du CDPS

Le CDPS non digéré pénètre dans le côlon, est hydrolysé en monosaccharides par des enzymes microbiennes et subit une fermentation anaérobie pour générer des métabolites critiques pour les SCFA qui nourrissent les cellules épithéliales du côlon et renforcent l'intégrité de la barrière intestinale (21). À des moments de fermentation de 24 h et 48 h, les groupes CDPS et inuline produisent un total d'AGCC, d'acide acétique, d'acide propionique, d'acide butyrique, d'acide valérique et d'acide caproïque considérablement plus élevé que le groupe Blank. Pendant ce temps, les acides gras nocifs à chaîne ramifiée (acide isobutyrique, acide isovalérique) sont significativement supprimés dans les groupes de traitement aux polysaccharides, démontrant la double fonction du CDPS consistant à stimuler les SCFA bénéfiques tout en inhibant les métabolites microbiens toxiques (22).

La composition des SCFA est étroitement liée au profil unique de glucose-rhamnose monosaccharide du CDPS : la fermentation du glucose produit une abondance d'acide propionique (régule le métabolisme des lipides hépatiques), tandis que le rhamnose favorise l'alimentation croisée entre les commensaux intestinaux pour stimuler la production d'acide butyrique (la principale source d'énergie pour les colonocytes, anti-inflammatoire, soutient la réparation de la barrière intestinale) [23,24]. Ce profil de métabolite explique pourquoi notre extrait de Cistanche tubulaire fonctionne comme une plante de MTC multi-cible pour la constipation, l'inflammation intestinale et l'affaiblissement de l'immunité intestinale.

 

3.4 Effets modulateurs du CDPS sur la composition du microbiote intestinal

3.4.1 Analyse des coordonnées principales du PCoA

Les tracés PCoA initiaux à 0 h montrent un chevauchement complet entre les groupes Blank, CDPS et inuline, confirmant les communautés microbiennes de base uniformes et éliminant les interférences initiales de la flore. Après 24 h et 48 h de fermentation, une séparation nette apparaît entre les groupes vierges et ceux supplémentés en polysaccharides, vérifiant ainsi que le CDPS exerce de puissants effets régulateurs sélectifs sur la structure du microbiote intestinal.

3.4.2 Changements dans la communauté microbienne au niveau du phylum

Après 48 heures de fermentation, Firmicutes reste le phylum dominant dans tous les groupes. Le groupe Blank contient 65,17 % de Firmicutes et 15,56 % de Pseudomonadota (Protéobactéries) pathogènes. En revanche, le traitement CDPS remodèle la répartition au niveau du phylum : Firmicutes (63,70 %), Pseudomonadota (9,82 %), Bacteroidota (18,26 %), Actinomycetota (8,02 %). Le CDPS augmente considérablement l'abondance relative de Bacteroidota, un phylum riche en glycosides hydrolases spécialisé dans la dégradation des polysaccharides complexes, qui alimente d'autres bactéries commensales avec des intermédiaires SCFA (26). L'environnement intestinal acide créé par les SCFA dérivés du CDPS accélère encore la prolifération de phylums bénéfiques tolérants à l'acide, notamment Bacteroidota et Actinomycetota (27).

3.4.3 Variations de l’abondance microbienne au niveau du genre

À la résolution taxonomique du genre, la supplémentation en CDPS entraîne des changements bénéfiques évidents :

Genres probiotiques (Bifidobactérie, Blautia, Mégasphaère, Bactéroides) montrent une abondance relative nettement élevée ;

Genre pathogène opportunisteEscherichia-Shigella(contenant des souches d'E. coli et de Shigella responsables de la diarrhée) est radicalement supprimée ;

Pro-inflammatoireFaecalibactérieles niveaux diminuent modérément.

Bactéroidesdécompose efficacement le CDPS en acide acétique et propionique, amplifiant ainsi la production globale de SCFA [28].Bifidobactérie, un probiotique intestinal de référence, abaisse le cholestérol sérique, prévient les troubles intestinaux et renforce l'immunité systémique [29]. L'inhibition compétitive deEscherichia-Shigellapar les probiotiques stimulés par le CDPS rétablit l’équilibre de la microécologie et réduit le risque d’infection intestinale [30]. Collectivement, le CDPS démontre une activité prébiotique importante en enrichissant sélectivement les bactéries bénéfiques fonctionnelles et en supprimant les souches pathogènes, jetant ainsi les bases scientifiques des formules de suppléments pour la santé intestinale Cistanche de notre usine ciblant le SCI, la constipation chronique et la dysbiose intestinale courantes chez les consommateurs européens et américains.

3.5 Mécanisme d’interaction métabolique bidirectionnelle entre le CDPS et le microbiote intestinal

La diaphonie entre les polysaccharides Tubular Cistanche et le microbiote intestinal suit une boucle métabolique bidirectionnelle régie par les caractéristiques structurelles du CDPS :

Dégradation microbienne du CDPS: Le tube digestif humain manque d'enzymes pour décomposer les polysaccharides complexes. Après avoir survécu à la digestion gastro-intestinale supérieure, le CDPS atteint le côlon, où les genres de probiotiques, notammentBactéroidesetBifidobactériesécrètent des complexes de carbohydrase spécifiques pour hydrolyser les liaisons glycosidiques, divisant les gros polymères CDPS en monosaccharides et oligosaccharides fermentescibles en tant que sources d'énergie microbiennes. La teneur élevée en CDPS de notre extrait tubulaire de Cistanche offre une efficacité prébiotique supérieure à celle des variétés de Cistanche ordinaires.

Les métabolites du CDPS remodèlent la flore intestinale: La fermentation microbienne du CDPS génère de fortes concentrations d'acide acétique, propionique, butyrique et caproïque, abaissant le pH luminal intestinal. Ce microenvironnement faiblement acide favorise sélectivement la croissance de bactéries bénéfiques résistantes aux acides tout en inhibant la prolifération de genres pathogènes sensibles au pH tels queEscherichia-Shigella.

Ce mécanisme métabolique en boucle fermée explique la double fonctionnalité du CDPS : soulager la constipation en ramollissant les selles via une sécrétion accrue d'eau intestinale, réparer l'inflammation de la muqueuse intestinale grâce à des métabolites antioxydants et anti-inflammatoires, et maintenir à long terme l'équilibre microécologique intestinal - les mérites thérapeutiques fondamentaux du Cistanche en tant qu'herbe de MTC multifonctionnelle pour le dysfonctionnement intestinal.

 

4. Conclusion

Cette recherche a construit des modèles standardisés de digestion gastro-intestinale in vitro et de fermentation fécale humaine pour étudier systématiquement la stabilité digestive du CDPS, les caractéristiques de fermentation et les voies métaboliques régulant le microbiote intestinal. Les résultats expérimentaux confirment que le CDPS extrait de Hotan Tubular Cistanche de haute qualité (la matière première principale de notre usine) présente une légère sensibilité à l'acide pendant le transit gastro-intestinal supérieur, avec seulement une hydrolyse macromoléculaire partielle se produisant avant d'atteindre le côlon. Au cours de la fermentation colique, le microbiote intestinal dégrade continuellement les CDPS, ce qui s'accompagne d'une diminution du poids moléculaire, d'une réduction soutenue de la consommation de sucre, d'une réduction significative du pH et d'une production massive d'AGCC à chaîne droite (acide acétique, propionique, butyrique, valérique, caproïque). Le CDPS favorise sélectivement la prolifération de genres de probiotiques, notammentBifidobactérieetBlautia, tout en supprimant efficacement les agents pathogènesEscherichia-Shigella.

En résumé, les polysaccharides Tubular Cistanche exercent un potentiel prébiotique exceptionnel en modulant la composition du microbiote intestinal et en stimulant le métabolisme bénéfique des acides gras à chaîne courte. Cette étude fournit des preuves scientifiques solides soutenant le développement d'additifs alimentaires fonctionnels à base de CDPS, de suppléments intestinaux en vente libre et de formules laxatives naturelles fabriquées à Chengdu Wecistanche Bio-Tech Co., Ltd. L'extrait de cistanche tubulaire de haute pureté de notre usine, avec une teneur plus élevée en polysaccharides et en glycosides phényléthanoïdes que les produits de Cistanche ordinaires, fournit des solutions d'herbes MTC standardisées et puissantes pour les consommateurs occidentaux souffrant de constipation chronique, de déséquilibre de la flore intestinale et de fonction digestive faible, conformes avec les normes américaines et européennes de sécurité alimentaire et de certification biologique pour la coopération mondiale en gros et en marque OEM.

 

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