《Advanced Science》：Targeted β-Glucan-Veiled Oral Apremilast Nanotherapy Modulates Key Dysbiosis-Associated Gut Microbiota and Alleviates Ulcerative Colitis-Associated Anxiety, Depression, and Neuropsychiatric Behaviors
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口服纳米药物能够调节肠道微生物和肠道-脑相互作用，对于有效治疗炎症性肠病（IBD）及其相关精神障碍（如焦虑和抑郁）至关重要。然而，IBD患者精神障碍的根本原因仍不清楚，有效的治疗策略尚未建立。在此，研究人员开发了口服胃保护性βG@Apr-WPG NMs（β-葡
口服纳米药物能够调节肠道微生物和肠道-脑相互作用，对于有效治疗炎症性肠病（IBD）及其相关精神障碍（如焦虑和抑郁）至关重要。然而，IBD患者精神障碍的根本原因仍不清楚，有效的治疗策略尚未建立。在此，研究人员开发了口服胃保护性βG@Apr-WPG NMs（β-葡聚糖装甲阿普司特封装色氨酸-聚乳酸-羟基乙酸共聚物-谷胱甘肽纳米胶束）。该系统通过调节微生物-肠-脑轴有效治疗IBD及相关焦虑/抑郁。βG@Apr-WPG NMs表现出胃保护作用，增强滞留，并在发炎结肠内实现持续释放，提高药物溶解度，炎症响应性阿普司特释放显著改善口服治疗效果。口服βG@Apr-WPG NMs给药优于游离阿普司特，可恢复肠道屏障完整性，减少组织病理学损伤，并调节微生物失调。全身炎症和神经炎症被显著抑制。值得注意的是，βG@Apr-WPG NMs改善了结肠炎诱导小鼠的焦虑和抑郁样症状以及认知缺陷，突出了其超越肠道的治疗作用。针对传统疗法疗效降低的问题，这种多功能βG@Apr-WPG NMs平台提供了一种安全、简单且高效的治疗策略，整合了靶向肠道炎症、微生物-肠-脑轴调节，用于IBD伴神经精神疾病的发病机制，并已确认安全性。
**论文解读：靶向β-葡聚糖遮蔽的口服阿普司特纳米疗法调节肠道菌群失调并缓解溃疡性结肠炎相关焦虑、抑郁和神经精神行为**
**研究背景与问题**
炎症性肠病（IBD）是一种慢性肠道炎症性疾病，主要包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病。IBD患者常伴有神经精神共病，如焦虑和抑郁，其患病率显著高于普通人群（抑郁约25% vs 3.4%）。这些共病加重疾病管理难度，增加复发风险，并降低生活质量。然而，IBD相关精神障碍的潜在机制尚不明确，且现有治疗策略（包括小分子药物和生物制剂）因药物稳定性差、缺乏靶向性、无法在炎症部位维持治疗浓度、易被消化酶降解以及难以跨越肠道和血脑屏障而效果有限。肠道菌群失调在认知神经炎症（如焦虑、抑郁）的发病中起关键作用，有益菌与致病菌的失衡破坏肠道稳态，导致肠道通透性增加和全身炎症。小胶质细胞激活及促炎因子（TNF-α、IL-6）释放加剧神经元损伤。尽管通过益生菌、饮食干预和抗炎药物恢复肠道菌群稳态的努力已显示出前景，但缺乏靶向且持续的治疗作用。阿普司特（Apremilast）是一种磷酸二酯酶-4（PDE4）抑制剂，在II期临床试验中显示对UC安全有效，但其通过靶向递送调节肠道-脑轴通路的潜力尚未被探索。
**研究内容与结论**
为克服上述挑战，研究人员开发了一种口服纳米制剂βG@Apr-WPG NMs（β-葡聚糖装甲阿普司特封装色氨酸-聚乳酸-羟基乙酸共聚物-谷胱甘肽纳米胶束）。该纳米胶束系统通过薄膜水化法和逐层组装制备，具有以下特点：β-葡聚糖（βG）提供胃保护，防止药物过早降解，并调节免疫促进黏膜愈合；色氨酸（W）支持肠道菌群平衡，增强有益菌群并产生抗炎代谢物；PLGA（P）确保在炎症部位实现可控和持续的药物释放，提高局部疗效并减少全身副作用；谷胱甘肽（G）作为抗氧化剂，减少氧化应激，保护肠道上皮完整性。体内外实验表明，βG@Apr-WPG NMs在模拟胃液中稳定，而在模拟肠液（含炎症酶酯酶和MMP-9）中实现炎症响应性阿普司特释放。在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中，口服βG@Apr-WPG NMs显著优于游离阿普司特和空白纳米胶束，表现为：恢复肠道屏障完整性（减少隐窝损伤、炎症细胞浸润），降低疾病活动指数和脾脏重量，减轻组织病理学损伤；抑制全身炎症（降低血清IL-6、IL-1β、TNF-α、MPO、亚硝酸盐水平）并增强抗炎因子（TGF-β、IL-10）；调节肠道菌群失调，促进有益菌Firmicutes和Akkermansia muciniphila，抑制致病菌Shigella、E. coli和Proteobacteria；通过免疫组化证实抑制TLR4/NF-κB和STING/IRF3通路，恢复紧密连接蛋白（Occludin、Claudin、ZO-1）和MUC2表达。更重要的是，βG@Apr-WPG NMs通过肠道-脑轴显著减轻神经炎症：免疫荧光显示降低海马区Iba1阳性小胶质细胞激活；流式细胞术显示减少M1型小胶质细胞和A1型神经毒性星形胶质细胞，增加A2型神经保护性星形胶质细胞；行为学测试（平衡木实验、握力实验、高架十字迷宫、强迫游泳、蔗糖偏好实验）表明焦虑、抑郁样行为及认知缺陷得到改善。H&E和甲酚紫染色显示海马CA1、CA3、齿状回和皮层区神经元固缩减少，完整神经元增加。该研究发表在《Advanced Science》。
**主要技术方法**
1. **合成与表征**：通过EDC/NHS反应将PLGA与谷胱甘肽偶联，再与色氨酸酯化制备WPG共轭物；采用薄膜水化法自组装形成Apr-WPG纳米胶束，随后通过逐层组装包被β-葡聚糖得到βG@Apr-WPG NMs。利用
1H NMR、FTIR、DLS、Zeta电位、TEM、FESEM等表征其结构、粒径（约221 nm）、电位（-21 mV）、包封率（约85%）和载药量（约22%）。
2. **体外实验**：模拟胃液（pH 1.2）和肠液（pH 6.8）中评估胃保护性和炎症酶（酯酶、MMP-9）响应性释放；RAW264.7巨噬细胞中检测ROS清除、亚硝酸盐水平及细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-10）表达；bEnd.3/U87共培养模型评估血脑屏障完整性。
3. **动物模型**：雌性BALB/c小鼠（20-25 g，共48只，购自Jamia Hamdard中央动物房）饮用2.5% DSS诱导结肠炎10天，随后口服给药（βG@Apr-WPG NMs、游离阿普司特、空白纳米胶束，剂量50 mg/kg阿普司特当量，隔天给药至第21天，第22天处死）。
4. **微生物分析**：粪便样本提取DNA，使用属特异性引物进行qPCR定量检测Firmicutes、Akkermansia muciniphila、Shigella、E. coli、Proteobacteria。
5. **免疫与神经分析**：结肠组织免疫组化检测TLR4、STING、NF-κB、NLRP3、紧密连接蛋白等；ELISA检测血清和结肠组织细胞因子；流式细胞术分析结肠固有层免疫细胞（树突状细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、T细胞、B细胞）及脑内小胶质细胞（CD45+CD11b/c+P2Y12+）和星形胶质细胞（GFAP+，A1型CD86+、A2型S100A10+）；免疫荧光染色检测海马Iba1；行为学测试（平衡木、握力、高架十字迷宫、强迫游泳、蔗糖偏好）。
**研究结果**
**3.1 合成与表征**：成功合成WPG共轭物，βG@Apr-WPG NMs呈球形、单分散，粒径221 nm，Zeta电位-21 mV，包封率85%，载药量22%，在60天内保持稳定。
**3.2 体外实验**：βG包被提供胃保护，在模拟胃液中2小时形态不变；在模拟肠液中，βG层逐渐降解，且炎症酶（酯酶+MMP-9）存在下阿普司特释放达80%（72小时，持续释放）。βG@Apr-WPG NMs在0-800 μg/mL浓度下对HCT-116细胞无细胞毒性，在LPS刺激的RAW264.7细胞中呈剂量依赖性降低ROS、亚硝酸盐、TNF-α和IL-6，并增加IL-10，表明抗炎作用。体外BBB模型显示βG@Apr-WPG NMs维持TEER值，但大脑中荧光信号微弱，提示其神经保护作用主要通过调节肠道炎症和菌群-肠-脑轴实现。
**3.3 体内治疗**：在DSS模型中，βG@Apr-WPG NMs显著改善结肠缩短、体重下降、便血、疾病活动指数和脾脏肿大；活体荧光成像显示βG@DiR-WPG NMs在炎症结肠中滞留长达48小时。组织学分析（AB-NR、H&E、HID-AB、TB染色）显示βG@Apr-WPG NMs保留杯状细胞和黏液层，减少炎症细胞浸润和肥大细胞浸润，增加硫酸黏蛋白（sulfomucin）合成。
**3.3.3 炎症通路调节**：免疫组化显示βG@Apr-WPG NMs下调促炎标志物（TLR4、STING、NF-κB、NLRP3、CD8），上调AMPK、MUC2、Occludin、TJP、Claudin、ZO-1，表明其通过抑制TLR4/NF-κB和STING/IRF3通路恢复肠道屏障功能。
**3.3.4 细胞因子与氧化应激**：血清ELISA显示βG@Apr-WPG NMs降低IL-6、IL-1β、TNF-α、MPO、亚硝酸盐，增加TGF-β。结肠组织（近端和远端）检测同样证实MPO、亚硝酸盐、TNF-α、IL-1β降低；全结肠组织检测显示抗炎因子TGF-β和IL-10升高，促炎因子IL-6、IFN-γ、IL-12降低。
**3.4 微生物调节与安全性**：qPCR显示βG@Apr-WPG NMs增加Firmicutes和Akkermansia muciniphila，降低Shigella、E. coli和Proteobacteria。安全性评估（H&E染色、血清生化指标、溶血实验）显示对心、肝、脾、肺、肾无毒性。
**3.5 神经行为改善**：免疫组化显示βG@Apr-WPG NMs降低海马DG和皮层区TNF-α、IL-1β、iNOS、NF-κB、COX-2、IL-18、纤维连接蛋白，增加Beclin、Occludin、Claudin。免疫荧光显示Iba1表达降低。行为学测试中，βG@Apr-WPG NMs改善平衡木和握力表现，增加高架十字迷宫开放臂停留时间，减少强迫游泳不动时间，恢复蔗糖偏好，表明缓解焦虑、抑郁样行为及认知缺陷。
**3.5.1 组织学**：H&E和甲酚紫染色显示βG@Apr-WPG NMs减少海马CA1、CA3、DG区固缩神经元，增加完整神经元。
**3.6 免疫稳态**：流式细胞术分析结肠固有层，βG@Apr-WPG NMs减少树突状细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和B细胞比例。
**3.7 小胶质细胞活化**：流式细胞术显示βG@Apr-WPG NMs减少脑内CD45+CD11b/c+P2Y12+小胶质细胞的数量和活化状态，降低A1型星形胶质细胞（CD86+GFAP+），增加A2型（S100A10+GFAP+）。
**总结与结论**
讨论部分指出，βG@Apr-WPG NMs通过整合免疫调节、微生物平衡和神经保护，为UC提供了全面的治疗策略。其通过抑制TLR4/NF-κB等通路减轻肠道炎症，通过调节色氨酸代谢和谷胱甘肽抗氧化作用恢复微生物稳态，并通过肠道-脑轴抑制小胶质细胞活化和神经炎症，改善认知功能。研究结论翻译如下：本研究成功证明了βG@Apr-WPG NMs（β-葡聚糖装甲阿普司特封装色氨酸-PLGA-谷胱甘肽纳米胶束）作为UC靶向给药方法的合成、表征和治疗效果。该纳米胶束系统利用阿普司特、β-葡聚糖和WPG共轭物，表现出显著的胃保护、炎症响应性药物释放和增强的治疗潜力。在DSS诱导的结肠炎模型中，βG@Apr-WPG NMs缓解肠道炎症、保护肠道屏障完整性、恢复微生物稳态。组织病理学分析显示对黏膜损伤、隐窝丢失和免疫细胞浸润的保护作用。此外，βG@Apr-WPG NMs通过肠道-脑轴减少小胶质细胞活化、氧化应激和神经炎症标志物，恢复血脑屏障完整性和神经元健康，改善认知功能。行为学测试证实认知和运动协调能力提升。βG@Apr-WPG NMs表现出良好的生物相容性和安全性，无器官毒性，优于游离阿普司特。这些发现表明βG@Apr-WPG NMs提供了一种兼顾肠道炎症及其全身后果的综合治疗策略，为UC和其他IBD的有效管理提供了有前景的平台。
