茶源细胞外囊泡递送PDRN通过激活cAMP-HIF-1α通路恢复炎症性肠病肠道稳态

《Materials Today Bio》：Tea-Derived Extracellular Vesicles-Mediated PDRN Delivery Activates cAMP-HIF-1α to Restore Intestinal Homeostasis in Inflammatory Bowel Disease

本研究针对炎症性肠病(IBD)治疗中多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)口服递送难题，创新性地利用茶源细胞外囊泡(EV)作为纳米载体构建PDRN-EV递送系统。研究证实该体系具有卓越的胃肠稳定性，通过半乳糖受体介导的巨噬细胞靶向吞噬作用，协同发挥抗氧化应激和免疫调节双重功效，有效缓解DSS诱导的结肠炎症状，为IBD治疗提供了突破性口服纳米治疗策略。

　　

炎症性肠病(IBD)作为一种慢性复发性肠道炎症性疾病，其特征表现为肠道屏障功能障碍和免疫调节异常，目前临床治疗面临巨大挑战。多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)作为一种具有抗炎和组织修复特性的生物活性剂，在再生医学领域展现出广阔前景，但其临床转化却受到口服递送障碍的严重制约。传统给药方式主要以腹腔注射或透皮给药为主，而最便捷、患者依从性最高的口服给药途径却鲜有探索。

PDRN作为一种代表性核酸药物，其口服递送面临三大关键障碍：胃肠道不稳定性——裸露的PDRN在胃酸(pH 1.0-3.0)和胰腺核酸酶中快速降解；靶向效率低——炎症部位粘液层增厚和上皮紧密连接中断会减少药物积累，而缺乏主动靶向机制进一步加剧这一问题；细胞内在化障碍——PDRN的高分子量和强负电荷通过内吞作用阻碍了有效的细胞摄取，导致游离PDRN的细胞内递送效率低下。

针对这些挑战，西北工业大学医学研究院的研究团队在《Materials Today Bio》上发表了一项创新性研究，他们利用茶源细胞外囊泡(EV)作为纳米载体，成功构建了PDRN负载系统(PDRN-EV)，为IBD治疗提供了一种全新的口服纳米治疗策略。

研究人员采用机械匀浆和差速离心法从新鲜茶叶中提取EV，通过低强度超声辅助膜融合策略结合动态孵育实现PDRN的高效装载。研究运用纳米颗粒跟踪分析(NTA)、动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)等技术对PDRN-EV进行表征，并通过模拟胃肠液实验评估其稳定性。体外研究采用LPS诱导的Raw 264.7巨噬细胞模型，通过流式细胞术、免疫荧光、qPCR等方法评估抗氧化和抗炎特性。体内研究建立DSS诱导的小鼠结肠炎模型，通过疾病活动指数(DAI)评分、组织病理学分析、ELISA、免疫荧光等技术评估治疗效果。肠道菌群分析采用16S rRNA测序技术，转录组分析通过RNA-seq和生物信息学方法探讨潜在机制。

研究结果显示，PDRN-EV具有优异的胃肠稳定性，能在模拟胃液(SGF)和模拟肠液(SIF)中保持结构完整性，而游离PDRN则完全降解。茶源EV的特殊脂质成分——包括二酰基甘油(DGs, 12-13%)、磷脂酰胆碱(PCs, 21.3-21.7%)、三酰基甘油(TGs, 22.6-23%)和磷脂酰乙醇胺(PEs, 7.9-8.2%)——为其提供了结构稳定性和生物活性调节能力。

3.2. PDRN-EV的体外抗氧化特性

通过ABTS·⁺和DPPH·自由基清除实验证实，PDRN-EV具有浓度依赖性的抗氧化能力，高浓度(1 mg/mL)可中和约90%的ABTS·⁺自由基。在细胞水平，PDRN-EV能显著降低LPS刺激的巨噬细胞内活性氧(ROS)水平，增强SOD活性，并通过JC-1荧光探针检测证实能有效恢复线粒体膜电位(MMP)，减轻LPS诱导的氧化应激和线粒体功能障碍。

3.3. PDRN-EV的体外抗炎特性

免疫荧光双标结果显示，PDRN-EV处理显著减少了CD86⁺ M1型巨噬细胞数量，增加了CD206⁺ M2型巨噬细胞比例。Griess法检测表明PDRN-EV能显著降低促炎介质NO的水平。qRT-PCR分析显示，PDRN-EV能显著下调促炎因子Nos2、Tnfα、Il6和Il1β的mRNA表达，同时上调抗炎因子Il10的表达，表明其能通过双向调节巨噬细胞极化和相关细胞因子网络实现抗炎作用。

3.4. 半乳糖介导的PDRN-EV巨噬细胞摄取

研究发现巨噬细胞半乳糖型凝集素在炎症条件下高度表达，而PDRN-EV表面含有的半乳糖脂(MGDG/DGMG)能通过半乳糖受体识别介导靶向吞噬作用。流式细胞术和共聚焦显微镜分析表明，LPS激活的巨噬细胞对PDRN-EV的内吞效率显著高于静息巨噬细胞，且这种摄取可被游离半乳糖竞争性抑制，证实了半乳糖依赖的内吞途径是M1巨噬细胞高效摄取PDRN-EV的核心机制。

3.5. PDRN-EV在DSS诱导结肠炎中的治疗效果

体内实验表明，口服PDRN-EV能显著缓解DSS诱导的结肠炎症状，减少体重下降，降低疾病活动指数(DAI)评分，维持结肠长度。组织学分析显示PDRN-EV能保护隐窝结构，减少炎症细胞浸润，增加杯状细胞和粘液分泌区域，恢复紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达。

3.6. PDRN-EV在DSS诱导结肠炎中的抗炎和抗氧化特性

ELISA分析显示PDRN-EV能显著抑制促炎细胞因子TNFα、IL-1β和IL-6的释放，同时促进抗炎细胞因子IL-10的表达。抗氧化指标检测表明PDRN-EV能增强SOD活性，降低MDA含量。免疫荧光分析证实PDRN-EV能促进巨噬细胞从M1型向M2型极化，恢复免疫稳态。

3.7. PDRN-EV对结肠炎的治疗效果优于物理混合

比较研究表明，超声加载的PDRN-EV在缓解结肠炎症状、恢复结肠长度、降低炎症因子表达等方面的效果显著优于物理混合组(PDRN + EV)，证实了茶源EV递送PDRN的优越性。

3.8. PDRN-EV对肠道菌群结构的调节作用

16S rRNA测序分析显示，PDRN-EV处理能恢复DSS诱导的肠道菌群失调，增加微生物多样性，调节Firmicutes/Bacteroidota比例，促进抗炎细菌家族如Muribaculaceae和Lachnospiraceae的增殖。

3.9. 转录组学揭示PDRN-EV治疗结肠炎的机制

转录组测序分析发现PDRN-EV能显著调节DSS诱导的基因表达变化。GO和KEGG富集分析表明差异表达基因主要富集在细胞因子介导的信号转导、缺氧反应、炎症反应等生物过程，以及cAMP信号、PI3K-Akt信号、TNF信号等通路。GSEA分析证实PDRN-EV干预能显著下调炎症反应、cAMP信号和HIF-1α信号，同时上调DNA复制相关基因集。

3.10. PDRN-EV潜在作用机制的验证

通过A_2A受体抑制剂DMPX的实验证实，PDRN-EV通过激活A_2AR-cAMP-HIF-1α信号轴发挥治疗作用。PDRN-EV能显著降低HIF-1α表达，促进细胞增殖标志物PCNA的表达，而DMPX处理则能抵消这些效应。

3.11. PDRN-EV的生物安全性

体外细胞毒性实验和体内组织病理学分析表明，PDRN-EV具有良好的生物相容性，对主要器官无明显的炎症浸润、坏死或纤维化，血液学指标和血清生化指标均在正常生理范围内。

研究结论表明，茶源EV封装的PDRN代表了一种范式转换的IBD口服治疗策略，将PDRN的内在治疗特性与植物EV的卓越递送能力相结合。PDRN-EV系统通过三种协同机制克服了传统PDRN制剂的关键局限：胃肠道保护、炎症靶向递送和细胞内在化增强。重要的是，药物-载体组合放大了治疗效果，其中PDRN抑制M1极化并促进细胞增殖，而茶源EV清除ROS并调节肠道菌群多样性，从而共同恢复IBD模型中的上皮屏障功能和免疫稳态。

该研究不仅建立了PDRN-EV作为IBD治疗的突破性口服纳米药物，而且开创了一个用于核酸递送的多功能平台。通过协调天然治疗载体与工程化功能，该研究填补了核酸药理学与临床转化之间的关键空白，为精准医学开辟了新前沿。未来研究可重点关注三个关键领域：通过单细胞RNA测深入阐明PDRN-EV调节A_2AR-cAMP-HIF-1α信号轴的机制；探索工程化策略以增强系统应用的循环半衰期；开展GLP合规的毒理学研究和I期临床试验以确定给药方案。