装载有菲格替尼（filgotinib）/盐酸小檗碱（berberine hydrochloride）的结肠靶向制剂的制备及其在溃疡性结肠炎治疗中的应用

《International Journal of Pharmaceutics: X》：Preparation of colon-targeted pellets loaded with filgotinib/berberine hydrochloride and their application in ulcerative colitis therapy

溃疡性结肠炎（UC）治疗研究开发出双药物结肠靶向微丸制剂，通过extrusion-spheronization和fluidized-bed-coating技术将黄连素盐酸盐和司库奇尤单抗复合负载，实现pH响应性靶向释放。药效实验显示该制剂在DSS诱导的UC大鼠模型中显著改善肠道屏障功能、降低促炎因子IL-6/TNF-α水平，调节菌群结构，协同抑制JAK-STAT/NF-κB信号通路，有效缓解结肠炎症状。

　　溃疡性结肠炎（UC）是一种反复发作的自身免疫性疾病，主要影响结肠，其发病机制尚未完全阐明。近年来，研究发现结肠微生物群失调以及由JAK-STAT和NF-κB信号通路介导的免疫失衡与UC的发生和进展密切相关。特别是，结肠微生物群失调与免疫失衡之间的相互作用已成为UC快速进展的关键因素之一，同时也影响了现有治疗药物的疗效。越来越多的研究者认为，通过同时调节结肠微生物群和免疫失衡，以协同方式对抗UC，可能是治疗UC的重要突破。基于这一前提，本研究利用挤出-成球技术和流化床包衣技术，制备了同时载有小檗碱盐酸盐和Filgotinib的结肠靶向微丸，并评估其在UC治疗中的协同潜力。

制备的微丸表现出良好的药学特性，包括高球形度、均匀的粒径和完整的包衣完整性。此外，微丸的药物释放行为在体外和体内均表现出高度一致性，呈现出显著的pH响应性释放特性，满足结肠靶向制剂的要求。在DSS诱导的UC模型中，这些微丸表现出显著的治疗效果，观察到结肠微生物群和免疫指标的有益变化。免疫组化、多重细胞因子分析和结肠微生物群测序结果均证实了小檗碱盐酸盐和Filgotinib在UC治疗中的协同效应。综上所述，本研究的发现为UC的进一步研究和协同治疗策略的开发提供了新的视角。

在本研究中，UC的治疗面临着独特的挑战，因为其主要发生在结肠部位，这使得药物递送变得复杂。因此，需要特定部位的药物释放，以提高治疗效果并减少全身副作用。当前的策略利用了UC微环境的特征，如结肠pH值较高（7.4–7.8，而正常pH值为5.7–7.0），高氧化还原水平，炎症细胞因子的过度表达，以及结肠的正电荷特性，以实现结肠靶向和刺激响应的药物递送。例如，一些研究开发了pH响应的纳米载体，如pH响应的英夫利昔单抗负载的纳米粘土/Eudragit S100复合物，确保药物在结肠部位的特异性释放。这些研究强调了pH响应纳米载体在UC治疗中的潜力。

本研究开发了同时载有小檗碱盐酸盐和Filgotinib的pH响应结肠靶向微丸，采用挤出-成球技术和流化床包衣技术。关键的研究内容包括：药学特性评估，包括微丸的稳定性和pH依赖性药物释放；药代动力学研究，评估体内外药物释放的一致性；治疗效果评估，包括DSS诱导UC大鼠的组织病理学评分、结肠长度和炎症标志物；以及机制研究，分析细胞因子谱（如TNF-α、IL-6、IL-1β）、氧化应激（如MDA、SOD）、紧密连接蛋白和结肠微生物群变化，特别关注微生物群与免疫系统的相互作用。

研究结果表明，这些微丸能够通过同时调节微生物群和免疫功能，为UC治疗提供了有价值的见解，为开发先进的多靶向UC疗法铺平了道路。微丸的药学特性研究表明，其具有良好的稳定性和pH响应性药物释放能力。通过不同储存条件下的稳定性测试，包括高温、高湿度和强光暴露，以及长期储存条件下的评估，微丸在所有测试组中均保持了优异的稳定性，药物含量保持在初始值的98.0%至102.0%之间，药物释放特性也保持稳定。

在药代动力学研究中，观察到微丸显著改变了药物在体内的行为。与悬浮液相比，微丸在前4小时内维持较低的药物浓度，随后迅速增加，显示出时间依赖性的药代动力学特征。这一现象归因于保护性包衣有效地阻止了药物在到达结肠前的释放，而在结肠环境中实现了快速释放，与体外溶解度结果一致，表明其具有明确的结肠特异性释放特性。尽管药物释放主要发生在结肠，但微丸的多粒子特性避免了局部高浓度药物可能引起的不良反应，反而增强了药物的吸收和生物利用度。特别是，小檗碱盐酸盐的生物利用度通常较低（<5%），而微丸显著提高了其在结肠的局部浓度，这可能对UC治疗具有重要意义，因为小檗碱盐酸盐有助于恢复结肠微生物群平衡和修复受损的肠道屏障，这两者是UC治疗的关键目标。

在药效学研究中，观察到微丸对UC模型大鼠的体重变化、结肠长度、脾脏指数和疾病活动指数（DAI）有显著的改善作用。DAI评分综合评估了体重减轻、排便情况和便血，反映了疾病严重程度。研究发现，所有接受5% DSS溶液的大鼠体重增长明显减缓，部分甚至出现体重减轻。在治疗期间，不同的给药方案对体重恢复有不同影响，其中中剂量组合微丸组表现出最显著的体重恢复效果，随后是低剂量和高剂量组合。尽管单药治疗对体重恢复的影响相对较小，但它们仍然显著改善了疾病进展，证实了其在UC治疗中的潜力。

结肠黏膜的慢性炎症和溃疡是UC的典型病理特征。持续的炎症会导致黏膜损伤、萎缩和纤维化，最终导致结肠缩短，这是疾病严重程度的关键指标。研究发现，所有DSS暴露的大鼠结肠长度明显缩短，而中剂量组合微丸组在结肠长度保护方面表现出最佳效果，表明其有效抑制了黏膜损伤并促进了组织修复。其他治疗方案显示出一定的改善效果，但不如中剂量组合显著。

脾脏指数反映了免疫系统的激活情况。在疾病进展过程中，免疫系统的过度激活通常会导致脾脏重量增加。研究发现，中剂量组合微丸组最有效地将脾脏指数恢复正常，这可能是因为其精确的免疫调节作用，减少了过度的免疫反应而不影响保护性免疫。这种靶向的免疫调节与单药治疗或非最佳剂量组合的较弱效果形成对比。

肠道屏障功能的评估结果显示，DSS诱导的模型大鼠在肠道屏障完整性方面表现出显著的破坏，包括上皮细胞破坏、隐窝丧失和显著的炎症浸润。通过HE染色和免疫组化分析，研究发现模型动物的Occludin表达显著减少且紊乱，这与组织学观察到的结构损伤相一致，进一步解释了UC相关的屏障功能障碍。值得注意的是，小檗碱盐酸盐和Filgotinib的联合治疗显著恢复了黏膜结构和Occludin表达水平，表明其通过协调的结构和分子层面的改善有效修复了紧密连接并恢复了屏障功能。

氧化应激的评估结果显示，DSS诱导的模型大鼠在结肠组织中表现出显著的氧化应激失衡，表现为丙二醛（MDA）水平显著升高，同时超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含量明显下降。所有治疗组均有效逆转了这种氧化应激状态，其中联合治疗组表现出最佳的调节效果，不仅显著减少了MDA的积累，还更有效地恢复了SOD活性和GSH水平至接近正常范围。这些结果证实了联合治疗方案在纠正氧化应激失衡方面的协同效应。

联合治疗方案在调节IL-6/IL-1β和TNF-α等炎症因子方面表现出显著的抗炎效果。研究发现，DSS模型组表现出典型的促炎细胞因子风暴，TNF-α、IL-1β和IL-6的水平显著升高。这可能与四种病理机制有关：（1）通过JAK-STAT信号通路的直接调控；（2）通过NF-κB通路的调控；（3）对巨噬细胞极化（M1/M2表型切换）的影响；（4）通过调控调节性T细胞（Tregs）的数量和功能，影响Th1和Th2细胞的平衡。联合治疗不仅针对不同的炎症信号节点，还通过Treg/Th17平衡调节，表现出协同的免疫调节效果。

在微生物群分析方面，研究发现DSS诱导的模型大鼠表现出显著的微生物群失调，包括某些菌群的丰度增加（如Erysipelotrichaceae和Enterobacteriaceae）以及某些有益菌群（如Ruminococcaceae）的减少。这些失调模式在药物治疗后得到了有效改善。通过更精细的属级分析，发现DSS组中存在潜在致病菌（如Escherichia-Shigella）和破坏屏障的菌群（如Desulfovibrio和Fusicatenibacter）的富集，而治疗干预则促进了有益微生物（如Akkermansia、Ruminococcaceae_UCG-014和Paramuribaculum）的生长，这些微生物在短链脂肪酸（SCFA）的产生、免疫调节和黏膜保护方面具有重要作用。

通过功能预测分析，发现DSS诱导的模型组与中剂量组合组之间存在30条显著改变的代谢途径。其中，碳水化合物代谢途径在黏蛋白糖基化和黏液层完整性中起关键作用，而赖氨酸降解、肾素-血管紧张素系统和胰岛素信号通路则通过调控细胞间信号、血管通透性、炎症反应和细胞能量代谢，共同影响上皮屏障功能。此外，细菌趋化性和运动蛋白相关的途径有助于微生物群的空间组织，而硒化合物代谢途径则增强了上皮的抗氧化防御能力。

综上所述，本研究通过制备同时载有小檗碱盐酸盐和Filgotinib的pH响应结肠靶向微丸，成功实现了对UC的多靶向治疗。药学特性研究表明，这些微丸具有良好的稳定性和pH响应性药物释放能力。药代动力学研究证实了微丸在结肠部位的特异性释放，提高了药物在结肠的局部浓度和生物利用度。药效学研究显示，微丸在改善UC模型大鼠的体重、疾病活动指数（DAI）评分和结肠长度方面表现出显著效果。此外，微丸在调节炎症细胞因子表达、优化肠道屏障功能、改善氧化应激状态和调整肠道免疫-微生物群分布方面也表现出协同效应。研究还揭示了微生物群在UC调节中的三个基本机制：免疫调节轴、屏障修复轴和氧化还原平衡轴。这些机制共同作用，为UC治疗提供了全面的策略。

本研究的结论表明，小檗碱盐酸盐和Filgotinib的联合使用作为UC的协同治疗是可行的，并具有临床应用的潜力。通过精确的结肠靶向递送，这种治疗策略不仅提高了药物的局部浓度，还通过多靶点作用改善了UC的病理生理过程，为未来UC的治疗研究和开发提供了重要的参考和指导。