用于结肠靶向递送Companilactobacillus crustorum MN047的益生元低甲氧基果胶-海藻酸盐组合在缓解溃疡性结肠炎中的作用：协同效应与对比分析

《Carbohydrate Polymers》：Prebiotic low methoxyl pectin-alginate for colon-targeted Companilactobacillus crustorum MN047 delivery in alleviating ulcerative colitis: Synergy and comparative analysis

本研究比较了基于低甲氧基果胶（LMP）和钠果胶（SAG）的益生菌复合水凝胶微球（PPHB）对溃疡性结肠炎（UC）的治疗效果。果胶基PPHB显著降低血清TNF-α水平（21.80%），并提升乙酸和丙酸生成量；而果胶基PPHB在改善肠道屏障和有益菌群（如Subdoligranulum）方面表现更佳。尽管两者在IL-1β、IL-6和抗氧化酶活性上效果无显著差异，但过度包埋益生菌会削弱其与益生元的协同作用，提示应优先优化益生元的功能特性而非单纯追求高包埋效率。

　　
溃疡性结肠炎（UC）是一种以肠道黏膜慢性炎症为特征的疾病，其病理机制涉及肠道菌群失调、炎症因子异常升高以及氧化应激反应。近年来，益生菌与预生物的协同作用在调节肠道微生态和改善炎症反应方面受到广泛关注。本文针对基于多糖复合水凝胶微球的递送系统，对比分析了低甲氧基果胶（LMP）和钠 alginate（SAG）两种预生物作为载体对益生菌Companilactobacillus crustorum MN047的递送效果及其肠道功能调节机制。

研究团队通过构建两种复合水凝胶系统（PPHB），发现其具有显著的肠道靶向特性。在炎症因子调控方面，果胶基PPHB表现出更优的TNF-α抑制效果（降低21.8%），并通过促进乙酸（15.78%减少）和丙酸（34.07%减少）的生成有效调节肠道代谢环境。相比之下，alginate基PPHB在维持肠道屏障完整性（如紧密连接蛋白表达）和促进有益菌增殖（如NK4A214、Subdoligranulum和Phascolarctobacterium）方面更具优势。值得注意的是，两种系统在抑制IL-1β、IL-6及提升超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）水平方面效果相近，说明其抗炎机制存在共性。

预生物载体功能的协同效应是研究的核心发现。传统递送系统多聚焦于提升益生菌包封率与存活率，而忽视了载体本身作为发酵底物的代谢功能。实验表明，当载体中预生物含量过高（如包封率超过85%）时，可能阻碍益生菌与宿主菌的互作，削弱其协同治疗效果。这种矛盾现象揭示了预生物载体设计中需要平衡的关键参数：既要保证载体足够的生物可利用性促进菌群发酵，又要维持益生菌的活性与靶向释放效率。

在材料特性方面，低甲氧基果胶与钠alginate展现出不同的物理化学特性。LMP的高羧酸基团使其对TNF-α具有更强的螯合能力，而SAG的离子交联特性更利于形成稳定的肠道靶向微球。研究特别指出，1% LMP与1% SAG按4:1比例复合时，形成的DPPA412水凝胶系统在保持适度包封效率（约75%）的同时，最大化释放了预生物的益生元活性，这种"折中设计"可能为肠道靶向递送系统提供新的优化思路。

肠道菌群的分析揭示了两种系统的差异化调控机制。果胶基系统通过增强乙酸生成抑制病原菌增殖，而alginate基系统则通过促进Subdoligranulum等产丁酸菌的增殖改善能量代谢平衡。这种差异可能与载体材料的水解特性有关：果胶在肠道酸性环境中的降解速度较快，释放小分子发酵底物；而alginate的降解更依赖于钙离子浓度，可能在结肠内形成持久的发酵微环境。

临床转化价值方面，研究团队建立了DSS诱导的UC小鼠模型，通过系统比较发现：当预生物载体同时具备益生菌递送和发酵产SCFAs功能时，其治疗效率较单一功能系统提升约30%。特别是丁酸浓度（降低36.35%）与炎症抑制效果呈显著正相关，这为开发新型益生菌-预生物复合制剂提供了理论依据。

在技术挑战层面，研究指出了预生物载体设计的三大矛盾：载体降解速度与益生菌释放时序的匹配、预生物发酵产物的可控释放、以及载体材料生物相容性与机械强度的平衡。例如，过高的包封效率（如alginate基系统达92%）会导致益生菌在胃部过早泄漏，而降低包封率（如LMP基系统至68%）虽能提升发酵底物释放效率，却可能增加胃酸敏感性。这种两难选择提示需要开发新型智能型预生物载体，例如通过响应性分子设计实现pH梯度释放。

未来研究方向可聚焦于：（1）构建多组学整合分析平台，系统解析菌群代谢网络与宿主免疫应答的交互作用；（2）开发可编程预生物载体，通过表面修饰调控菌群共生菌群的选择性增殖；（3）探索载体材料与益生菌的协同增效机制，如通过预生物载体表面修饰增强益生菌与特定菌种的共生互作。

该研究为炎症性肠病的新型治疗策略提供了重要启示：理想的预生物载体不应仅作为益生菌的"保护壳"，更应发挥其作为肠道发酵底物的生物学功能。通过优化载体材料与预生物成分的配比关系，在保证益生菌有效递送的同时，激活肠道菌群产生抗炎代谢产物，这种"双效递送"机制可能成为未来功能性食品开发的重要方向。