基于果胶/阿拉伯木聚糖膳食多糖的双层微胶囊靶向递送丁酸梭菌治疗结肠炎的研究

针对炎症性肠病(IBD)治疗中益生菌递送效率低下的问题，江南大学团队开发了果胶(PEC)/阿拉伯木聚糖(AX)双层微胶囊系统(PEC@AX@C)，通过pH敏感释放特性实现丁酸梭菌(C. butyricum)的结肠靶向递送。研究证实该体系可显著提升益生菌在胃肠道的存活率(6.7 log CFU/mL)，修复肠屏障功能，调节肠道菌群平衡，为IBD精准治疗提供新策略。

　　

炎症性肠病(IBD)作为全球范围内发病率持续攀升的慢性炎症性疾病，其治疗面临巨大挑战。传统药物虽能缓解症状，但存在系统性副作用和靶向性不足等问题。近年来，肠道菌群调控成为研究热点，其中丁酸梭菌(C. butyricum)因其独特的抗炎和产丁酸特性备受关注。然而，这种严格厌氧菌在胃酸和胆汁盐的严酷环境中存活率极低，且常规递送系统难以实现结肠精准释放。更棘手的是，现有封装材料如明胶和藻酸钠，既无法有效保护益生菌，又缺乏协同治疗功能。

针对这些瓶颈问题，江南大学的研究团队创新性地将两种膳食多糖——果胶(PEC)和阿拉伯木聚糖(AX)相结合，开发出具有双层结构的共生微胶囊系统(PEC@AX@C)。这项发表在《Carbohydrate Polymers》的研究，通过微流控静电喷雾技术构建了pH响应型递送载体，实现了益生菌在炎症部位的精准释放。研究团队首先优化了微胶囊制备工艺，采用Ca²⁺交联形成双网络结构；随后通过体外模拟胃肠实验验证其保护效果；最终在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中系统评估了治疗效果。

材料与方法
研究采用实验室分离的C. butyricum菌株，从橙皮和米糠中分别提取PEC(M_w=3.54×10⁵ Da)和AX(M_w=2.53×10⁵ Da)。通过微流控静电喷雾技术制备微胶囊，利用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)表征其结构。体外实验模拟胃液(SGF)和肠液(SIF)环境评估菌体存活率，采用16S rRNA测序分析小鼠肠道菌群变化。

制备与表征结果
PEC与AX以2:1比例构建的微胶囊展现最佳性能：包封率达88.23%，负载量8.62±0.77×10⁹ CFU/g。电镜显示其具有明显的核壳结构，FTIR证实两种多糖通过氢键相互作用。在pH 2.0的模拟胃液中，封装菌存活率较游离菌提高4.3 log CFU/mL，且在4°C储存28天后仍保持6.1 log CFU/mL活性。

体内治疗效果
在DSS诱导的结肠炎小鼠中，PEC@AX@C治疗组表现出：1) 疾病活动指数(DAI)降低62%；2) 结肠长度恢复近正常水平；3) 紧密连接蛋白occludin和ZO-1表达上调2.1-2.8倍；4) 炎症因子IL-6和TNF-α水平下降57-63%。值得注意的是，菌群α多样性指数较模型组提高38%，且丁酸含量增加3.2倍。

结论与意义
该研究成功构建了首个基于PEC和AX的双层共生微胶囊系统，其创新性体现在：1) 材料协同性：两种多糖既是物理屏障，又可被C. butyricum代谢产丁酸；2) 递送精准性：pH敏感特性实现结肠特异性释放；3) 治疗多元性：益生菌、益生元和后生元的协同作用。这种"三位一体"的治疗策略为IBD精准医疗提供了新范式，其材料选择思路也可拓展至其他难递送菌株的封装领域。

研究还揭示了AX在增强菌群定植方面的新机制——其作为碳源不仅促进C. butyricum增殖，还能富集其他产SCFAs菌种。这种基于膳食多糖的递送系统，因其天然来源和可降解特性，在临床转化方面具有显著优势。该成果为开发下一代益生菌制剂提供了重要技术参考，也为肠道炎症疾病的微生物疗法开辟了新途径。