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为解决槲皮素（Quercetin）因化学结构稳定性差、肠道吸收低导致体内生物利用度低的问题，研究人员构建 TMC-Zein-Q 核壳纳米颗粒用于口服递送槲皮素。结果显示该颗粒能提升吸收、改善肥胖症状，为肥胖治疗提供新策略。
在当今社会，肥胖问题如同一场悄然而至的健康危机，正严重威胁着全球数亿人的身体健康。据统计，全球超过 6.5 亿成年人深受肥胖困扰，预计到 2025 年，约 16.7 亿人会因肥胖或超重面临各种健康难题。在对抗肥胖的 “武器库” 中，槲皮素作为一种广泛存在于水果和蔬菜中的天然黄酮类多酚，展现出了令人期待的抗肥胖潜力。它能通过抑制脂肪生成、促进脂肪分解、调节胰岛素敏感性以及减轻炎症和氧化应激等多种机制，对肥胖 “发起进攻”。
然而，槲皮素在实际应用中却困难重重。其化学结构在胃肠道中稳定性差，水溶性欠佳，导致口服吸收效率极低，人体实验表明其口服吸收率仅为 3% - 17% 。而且，吸收后的槲皮素还会在肠道细胞中经历广泛的 II 相代谢，大部分代谢产物又被排出到肠腔，这使得它在食品和补充剂产品中的应用受到极大限制，无法充分发挥其抗肥胖的 “本领”。
为了攻克这些难题，让槲皮素更好地为人类健康服务，中国农业大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们构建了一种以 Zein 和三甲基壳聚糖（TMC）为基础的核壳纳米颗粒（TMC-Zein-Q），用于槲皮素的口服递送，旨在提升槲皮素的肠道吸收效率，进而增强其抗肥胖效果。该研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上，为肥胖症的治疗带来了新的希望。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。在材料制备方面，合成并表征了 TMC 以及 TMC-Zein-Q 核壳纳米颗粒；利用细胞实验，如 Caco-2 细胞培养、细胞毒性检测、细胞摄取研究等，探究纳米颗粒对细胞的影响；通过动物实验，包括小鼠的体内肠道通透性、黏附性研究以及药效学研究等，全面评估纳米颗粒在体内的作用。此外，还运用了免疫荧光成像技术观察紧密连接蛋白的状态，利用定量实时聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测基因表达情况 。
在设计和表征 TMC-Zein-Q 核壳纳米颗粒的研究中，研究人员首先对 TMC 进行了合成与结构验证。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和质子核磁共振（1H-NMR）分析，证实了 TMC 的成功合成，其季铵化程度为 19.98%。接着，他们对不同比例的 Zein 与 TMC 制备的纳米颗粒进行研究，发现 Zein/TMC 为 2:1 时，纳米颗粒粒径较小且分布均匀。在确定槲皮素与 Zein 的最佳比例为 1:10 后，成功制备出 TMC-Zein-Q。透射电子显微镜观察显示，TMC-Zein-Q 具有均匀的核壳结构，且包封率（EE）和载药量（DLC）较高。
稳定性和体外药物释放的研究表明，TMC-Zein-Q 在胃肠道的恶劣环境中表现出色。在 pH 值 5.0 - 6.0 的环境下，Zein-Q 稳定性受损，粒径显著增大，而 TMC-Zein-Q 则能逆转这一现象，不过在 pH 值 5.0 - 8.0 时，其粒径会因 TMC 在碱性条件下的溶胀特性而逐渐增加。在离子强度稳定性方面，Zein-Q 对离子强度增加非常敏感，而 TMC-Zein-Q 则具有更高的稳定性。体外模拟消化实验显示，TMC-Zein-Q 对槲皮素具有良好的缓释效果，在胃和肠道消化阶段，其槲皮素释放量均显著低于 Zein-Q ，能够有效保护槲皮素不被降解。
细胞毒性和细胞摄取研究发现，Zein-Q 和 TMC-Zein-Q 相较于游离槲皮素，对 Caco-2 细胞具有更好的生物相容性，能够提高细胞活力。在细胞摄取实验中，TMC-Zein-Q 处理的 Caco-2 细胞对槲皮素的摄取显著增加。进一步研究发现，Zein-Q 的细胞摄取主要通过网格蛋白非依赖的内吞作用，而 TMC-Zein-Q 则主要通过网格蛋白依赖的内吞作用进入细胞，这使得 TMC-Zein-Q 的摄取效率更高。
通过 Caco-2 细胞单层模型对 TMC-Zein-Q 核壳纳米颗粒的跨细胞途径运输进行研究，结果显示 TMC-Zein-Q 显著增强了槲皮素的通透性。在 2 小时的渗透研究中，TMC-Zein-Q 中槲皮素的渗透量和表观渗透系数（Papp）均显著高于游离槲皮素和 Zein-Q 。同时，TMC-Zein-Q 能使细胞层的跨上皮电阻（TEER）值显著降低，且这种降低是可逆的，表明它能可逆地打开 Caco-2 细胞之间的紧密连接。免疫荧光成像显示，TMC-Zein-Q 处理后，紧密连接蛋白 Occludin 的表达下调，进一步证实了紧密连接被打开。此外，添加阳离子蛋白硫酸鱼精蛋白干扰 TMC 的阳离子特性后，TMC-Zein-Q 的Papp值显著降低，说明 TMC 的正电荷对 TMC-Zein-Q 的细胞摄取具有重要影响。
在肠道通透性和黏附性研究中，通过小鼠实验发现，TMC-Zein-Q 在肠道中的通透性明显优于 Zein-Q 和游离槲皮素，其在回肠的吸收速率最高，可能与纳米颗粒的缓释特性有关。体内成像显示，TMC-Zein-Q 在小肠微绒毛中的吸收信号最强。在黏附性方面，TMC-Zein-Q 在胃肠道中的荧光保留时间最长，表明其具有更好的黏附性能，这可能是由于 TMC 与黏膜表面带负电的唾液酸残基之间的静电相互作用。
体内药效学研究表明，TMC-Zein-Q 能有效提高小鼠血浆中槲皮素的浓度，其相对生物利用度相较于游离槲皮素提高了 2.48 倍。在抗肥胖研究中，TMC-Zein-Q 表现卓越。经过 10 周的干预，TMC-Zein-Q 组小鼠体重显著下降，总白色脂肪组织（WAT）重量减少，附睾脂肪细胞尺寸减小，肝脏脂肪变性得到缓解。同时，TMC-Zein-Q 组小鼠的血清脂质水平（如甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-c））得到显著改善，口服葡萄糖耐量试验（OGTT）中曲线下面积（AUC）显著降低，表明其葡萄糖耐受性增强。而且，这些有益效果并非由饮食摄入差异引起。进一步研究发现，TMC-Zein-Q 可能通过调节腺苷 5'- 单磷酸激活蛋白激酶（AMPK）信号通路发挥抗肥胖作用，它能显著调节脂肪生成相关基因如LEP、AdipoQ、ATGL、SREBP-1c、ACACa和SCD1的 mRNA 表达水平。
综上所述，研究人员成功构建了 TMC-Zein-Q 核壳纳米颗粒用于口服递送槲皮素。该纳米颗粒具有理想的胃肠道稳定性和肠道通透性，能够显著增强槲皮素的抗肥胖效果。通过多种实验研究，明确了其作用机制与 AMPK 信号通路的调节密切相关。这一研究成果为肥胖症的口服治疗提供了一种新颖且可行的策略，为未来肥胖症治疗药物的研发开辟了新的方向。然而，研究人员也指出，人体复杂的生理环境可能会对该递送系统的功能和生物活性产生影响，纳米颗粒的临床应用仍需进一步深入研究，以确保其安全性和有效性，为更多肥胖患者带来真正的福音。
