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溃疡性结肠炎(UC)治疗面临挑战,现有疗法疗效欠佳。研究人员开发了含枯草芽孢杆菌孢子(BSSs)和地塞米松(DEX)的超分子脂质体 - 微凝胶复合物(SLMC)用于 UC 治疗。结果显示,SLMC 可改善病情,为临床治疗 UC 提供新途径。
在肠道健康的研究领域中,溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)一直是个棘手的难题。UC 是一种严重的炎症性肠病,主要表现为结直肠区域的慢性溃疡 。目前,UC 的治疗手段十分有限,现有的治疗方案疗效并不理想,这让众多患者长期饱受病痛折磨。近年来,越来越多的研究发现,肠道微生物群中益生菌的缺失在 UC 的发病过程中起着关键作用,比如会引发有害细菌入侵、免疫失衡等问题。理论上,补充益生菌有望成为治疗 UC 的有效方法,但实际应用却困难重重。一方面,益生菌在消化道中很 “脆弱”,容易受到环境因素的影响,临床大多采用灌肠的方式给药,不仅操作复杂,患者的接受度也不高。另一方面,UC 患者的结直肠氧化应激水平显著升高,而益生菌大多为厌氧菌,过多的活性氧物质(Reactive Oxygen Species,ROS)会严重损害益生菌的活性,降低其治疗效果,所以往往需要辅助抗氧化治疗来帮助益生菌在恶劣的环境中存活。在这样的背景下,开发新的益生菌递送平台,提高 UC 的治疗效果,就显得尤为迫切。
重庆大学的研究人员开展了一项创新研究,他们开发了一种可口服递送的超分子脂质体 - 微凝胶复合物(Supramolecular Liposome-Microgel Complex,SLMC),并将其应用于靶向 UC 治疗。研究结果令人振奋,这种 SLMC 系统不仅能够将益生菌孢子和地塞米松(Dexamethasone,DEX)高效递送至结肠炎症部位,还能把氧化应激的肠道微环境重塑为厌氧状态,显著改善了 UC 病情,为临床治疗 UC 带来了新的希望。该研究成果发表在《Biomaterials》上。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微流控技术,通过该技术实现了脂质体与微凝胶的超分子复合;其次,对脂质体进行修饰,在其膜上连接 KPV 三肽,使其能够靶向炎症结肠;此外,利用 RNA 测序技术分析基因表达差异,探究 UC 发病机制及治疗效果。
下面来具体看看研究结果:
- 黏膜巨噬细胞中过度激活的 TLR4-NF-κB 促进 UC 进展:研究人员对 DSS 诱导的 UC 小鼠和健康小鼠的结肠组织进行了比较 RNA 测序分析。结果发现,UC 小鼠结肠中有 5539 个差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs) ,这表明异常的免疫调节在 UC 的炎症反应中起着关键作用。进一步研究发现,TLR4-NF-κB 信号通路在 UC 发病过程中被过度激活,这为后续的治疗策略提供了重要靶点。
- SLMC 的制备与表征:研究人员通过二硒键连接将胆固醇半琥珀酸酯和 BSSs 与明胶结合,制备了微凝胶。由于胆固醇部分具有高疏水性,可作为锚点,通过超分子插入脂质双层与多功能脂质体复合。脂质体膜用 KPV 三肽修饰,靶向 PEPT1 过表达的炎症结肠,DEX 则通过物理溶解整合到脂质双层中。经过一系列表征发现,SLMC 对典型的上消化道损伤具有显著抗性,口服后在结肠中的保留时间也有所延长。
- SLMC 在体内外的治疗效果:在体外实验中,SLMC 能够响应炎症结肠组织中的高 ROS 水平,裂解二硒键,以生物响应的方式释放 BSSs 和 DEX。DEX 通过抑制 TLR4-NF-κB 促炎免疫信号通路,迅速发挥抗炎作用,减轻 UC 症状并减少 ROS 生成。同时,BSSs 的萌发和二硒键的裂解也能消耗氧气、清除 ROS,有助于重塑肠道微环境。在体内实验中,SLMC 治疗有效恢复了 UC 小鼠的肠道稳态,显著增强了色氨酸代谢物的分泌。这些色氨酸代谢物与 DEX 协同作用,抑制巨噬细胞内的 TLR4-NF-κB 信号,使黏膜巨噬细胞向抗炎的 M2 表型转变,从而有效缓解了 UC 症状。
综合来看,这项研究成功构建了多功能 SLMC 系统,用于基于 DEX/BSSs 的联合抗 UC 治疗的口服递送。它不仅实现了治疗药物向 UC 病变结肠的靶向递送,还动态重塑了肠道微环境,增强了益生菌治疗的效果。以往该领域的研究大多集中在活益生菌或益生菌相关的免疫调节色氨酸代谢物的递送,而这项研究另辟蹊径,采用孢子形式的益生菌,并结合脂质体 - 微凝胶复合物的递送策略,为 UC 治疗提供了全新的思路和方法。这一研究成果具有重要的临床应用潜力,有望改善 UC 患者的治疗现状,为众多患者带来福音,推动 UC 治疗领域的进一步发展。