XCME-Ca水凝胶通过调节肠道菌群与骨代谢修复钙缺乏症：从细胞活性到小鼠模型的综合评估

本研究针对钙缺乏引发的骨质疏松及肠道损伤问题，开发了以紫贻贝肽钙螯合物（ME-Ca）为核心、黄原胶（XG）和羧甲基纤维素钠（CMC）为载体的XCME-Ca水凝胶。实验证实该水凝胶能显著促进MC3T3-E1细胞增殖分化（100 μg/mL），并在钙缺乏小鼠模型中恢复90.84%体重、85.35%脾钙及88.57%股骨磷水平，同时改善肠道组织损伤和菌群失衡。该研究为钙补充剂开发提供了兼顾骨健康与肠道微生态的新策略。

　　

骨质疏松已成为全球公共卫生挑战，中国50岁以上人群患病率高达29%，传统药物治疗存在胃肠副作用和骨再生不足等局限。海洋生物活性肽因其高钙结合能力备受关注，但既往研究多聚焦功能评估，忽视了对肠道微生态的影响。紫贻贝（Mytilus edulis）富含双羧基氨基酸（谷氨酸/天冬氨酸），其肽钙螯合物（ME-Ca）在前期研究中已显示骨保护潜力，但如何提升其稳定性和肠道滞留性仍是难题。

为突破这一瓶颈，研究人员通过黄原胶（XG）和羧甲基纤维素钠（CMC）构建了负载ME-Ca的复合水凝胶XCME-Ca。采用CCK-8检测细胞增殖、ALP染色评估分化、阿尔新红染色观察矿化，并建立钙缺乏小鼠模型进行5周干预，结合16S rRNA测序分析肠道菌群。

细胞实验揭示促骨形成机制

ME-Ca在100 μg/mL浓度下使MC3T3-E1细胞增殖率提升1.8倍，ALP活性增加60%，矿化结节数量翻倍。划痕实验显示其显著加速细胞迁移（24小时愈合率达85%），暗示其可能通过激活成骨细胞功能促进骨修复。

动物模型验证多靶点效应

XCME-Ca-M组小鼠股骨钙/磷恢复至正常组83-89%，显著优于碳酸钙组（78%/86%）。组织学分析显示该组破骨细胞数量减少40%，心肌纤维排列紊乱改善，回肠绒毛高度恢复至正常水平92%。肠道菌群α多样性指数较模型组提高35%，拟杆菌门/厚壁菌门比值趋于平衡。

水凝胶特性增强疗效

荧光标记实验证实XCME-Ca在肠道滞留时间延长至6小时，是其普通螯合物制剂的2.3倍。透射电镜显示结肠上皮细胞紧密连接蛋白ZO-1表达量回升，说明其能修复钙缺乏导致的肠道屏障损伤。

该研究首次将海洋肽钙螯合物与多糖水凝胶技术结合，证实XCME-Ca通过"肠道滞留-菌群调节-骨靶向"多通路协同作用改善钙缺乏症。相比传统碳酸钙，其生物利用度提升30%，且无胃肠刺激副作用，为开发新一代智能钙补充剂提供了理论依据。论文发表于《Food Bioscience》，通讯作者为Xiaoyang Liu团队。