靶向结肠的壳聚糖-金纳米粒子，负载葛根类黄酮，用于溃疡性结肠炎的治疗 通过修复肠道屏障和调节免疫系统发挥作用

《International Journal of Biological Macromolecules》：Colon-targeted chitosan-gold nanoparticles loaded with Pueraria flavonoids for ulcerative colitis therapy via barrier repair and immune modulation

CRPT-NPs通过pH响应释放大黄酚负载金纳米颗粒有效改善溃疡性结肠炎的肠道炎症和屏障功能，机制涉及DSG2介导的ERK/p38 MAPK通路调控。

　　

Xing-Yue Xu|Huan Yu|Maolin Wang|Feng-Rong Zhang|Mei Liu|Ji-Cheng Yang|Xian-Yu Li|Hong-Jun Yang|Zhaojie Meng

国家呼吸疾病重点实验室，国家呼吸疾病临床研究中心，广州呼吸健康研究所，广州医科大学第一附属医院，中国广州，510120

摘要

天然植物来源的黄酮类化合物由于其内在的抗炎和抗氧化活性以及良好的生物相容性，在治疗溃疡性结肠炎（UC）方面具有相当大的潜力。然而，临床转化仍受到多种障碍的阻碍，包括在恶劣的胃环境中的结构稳定性差、生物利用度低、肠道滞留有限以及在胃肠道中的非特异性分布。为了克服这些限制，我们开发了一种pH响应性的、定位于结肠的纳米递送系统，该系统由壳聚糖包裹的、含有黄酮类化合物的金纳米颗粒组成，这些金纳米颗粒来源于Puerariae thomsonii根（CRPT-NPs）。CRPT-NPs表现出pH依赖性的降解性，在胃中提供保护，并在发炎的结肠中优先释放。在硫酸葡聚糖诱导的小鼠结肠炎模型中，CRPT-NPs显著减轻了结肠炎症，降低了促炎细胞因子的水平，并促进了上皮完整性的恢复。蛋白质组学分析进一步表明，CRPT-NPs的治疗效果与调节炎症和黏膜屏障相关蛋白有关。进一步的机制研究揭示了DSG2介导的ERK/p38 MAPK信号通路在CRPT-NPs的保护作用中的作用。重要的是，CRPT-NPs在体外和体内都表现出良好的生物安全性。总体而言，这些发现支持CRPT-NPs作为一个强大的纳米治疗平台，具有治疗UC的转化潜力，并提供了关于植物活性成分被动、pH驱动递送到发炎肠道组织的机制见解。

引言

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性结肠炎症性疾病，其特征是上皮屏障破坏、黏膜免疫失调和微生物失衡[1]。尽管有氨基水杨酸盐、皮质类固醇、生物制剂和JAK抑制剂等治疗方法，但由于全身毒性、成本上升和治疗反应丧失，长期疾病控制仍然受到限制[2,3]。这些挑战突显了需要口服给药、局部作用的治疗策略，以恢复上皮完整性并减轻黏膜炎症。

来自Puerariae thomsonii根（RPT）的黄酮类化合物具有抗氧化和抗炎活性，在传统医学中用于治疗胃肠道疾病[4,5]。然而，它们的临床应用受到稳定性低、在上消化道中快速降解以及结肠生物利用度差的限制。壳聚糖是一种具有生物相容性和黏附性的多糖，具有内在的pH响应性，已成为一种有前景的结肠靶向药物递送载体，它可以增强黏膜附着并保护药物免受酸性胃环境的影响[6,7]。研究表明，基于壳聚糖的纳米载体可以改善肠道滞留并在发炎的结肠组织中实现定位释放[8,9]。

最近在金属纳米颗粒的绿色合成方面的进展为开发生物相容的口服纳米治疗剂提供了新的机会。植物介导的合成方法可以通过内源性植物化学物质同时还原和修饰金属核心，为传统化学方法提供了一种环境友好的替代方案[10]。在各种金属纳米结构中，金纳米颗粒（AuNPs）特别具有吸引力，因为它们化学性质稳定，具有成熟的生物医学应用，并且能够与酚类和黄酮类等天然还原剂形成稳定的晶体结构[11]。此外，它们的高表面反应性有助于与植物代谢物形成强相互作用，产生具有增强抗氧化和抗炎潜力的混合纳米界面[12]。

在这种背景下，我们开发了CRPT-NPs，这是一种通过从RPT中提取的黄酮类化合物模板化的绿色合成的壳聚糖包覆的金纳米颗粒系统。在这种自下而上的生物合成过程中，黄酮类化合物中的羟基和羰基将Au³⁺还原为Au⁰，同时锚定在形成的金属核心上。壳聚糖随后稳定了这些混合纳米颗粒，并在结肠条件下实现pH响应性的解体。金核心提供了结构刚性，提高了黄酮类化合物的负载效率，并防止了过早降解，而壳聚糖-黄酮类化合物的外壳则促进了黏膜黏附和可控的、定位释放。这一策略克服了游离黄酮类化合物的溶解性和稳定性限制，避免了传统化学合成纳米材料的毒性。

DSS诱导的实验性结肠炎的蛋白质组和功能分析进一步表明，CRPT-NPs促进了上皮屏障的修复，恢复了紧密连接蛋白（包括DSG2等成分），改善了线粒体功能，并调节了巨噬细胞驱动的炎症通路——这些都是UC发病机制的核心[13,14]。

综上所述，这些考虑促使我们设计了CRPT-NPs作为一种口服给药的、生物相容的纳米平台，用于精确地将植物治疗剂递送到结肠。在这项研究中，我们（1）建立了优化的绿色合成方案，（2）表征了CRPT-NPs的物理化学和pH响应性质，（3）评估了其在DSS诱导的结肠炎中的治疗效果，（4）阐明了上皮修复和炎症调节的分子机制。这项工作介绍了一种可持续的材料策略，将天然产物药理学与金属-聚合物纳米技术结合起来，用于治疗炎症性肠病。

章节片段

RPT组织的采集和提取

2023年，我们在江西省宜春市井安县采集了野生Puerariae thomsonii（RPT）组织（根、茎和节）。植物材料由江西中医药大学的Qianfeng Gong教授鉴定。根、茎和节被江西江中中药切片有限公司切片并干燥。干燥后的组织在摇摆培养箱中用70%乙醇（体积比）提取24小时，重复三次。

CRPT-NPs的制备和物理化学表征

为了优化CRPT-NPs的生物合成，系统评估了RPT（5–25 mg/mL）、壳聚糖（0.5–1.0%）、HAuCl?·3H?O（0.5–3 mM）、反应温度（40–70°C）和时间（20–70分钟）。通过UV–Vis光谱监测确定了产生最强信号的条件，最佳合成条件为RPT 23 mg/mL（图1A）、壳聚糖0.6%（图1B）、金前体2.5 mM（图1C）和60°C下反应60分钟（图1D–E），获得了封装率为86.32%的CRPT-NPs

讨论

由于溃疡性结肠炎（UC）的发病机制复杂，涉及免疫反应失调、上皮屏障破坏和肠道微环境失衡，因此开发有效的治疗方法仍然是一个重要的临床挑战。在这项研究中，我们合理设计了一种pH响应性和可降解的纳米平台CRPT-NPs，能够同时针对UC的多个病理特征。

这项工作的一个关键进展是多组分纳米组装策略。

CRediT作者贡献声明

Xing-Yue Xu：写作——审稿与编辑，撰写——初稿，资源获取，方法学，研究，资金获取，数据管理。Huan Yu：验证，资源获取。Maolin Wang：资金获取，数据管理。Feng-Rong Zhang：方法学。Mei Liu：数据管理。Ji-Cheng Yang：软件，数据管理。Xian-Yu Li：监督，资金获取，数据管理。Hong-Jun Yang：监督，项目管理，资金获取。Zhaojie Meng：监督，资金获取，

资助

这项工作得到了国家自然科学基金（编号：82341236、82174238、82204797）、中国博士后科学基金会的博士后奖学金计划（编号：GZB20240181）、江西省自然科学基金（20252BAC240476）以及中央公共福利研究机构基本研究基金（编号：SKLRD-Z-202404、ZZ18-ND-12、ZZ17-YQ-055）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。