白术来源的细胞外囊泡样颗粒通过重塑肠道微生态平衡增强溃疡性结肠炎恢复

时间:2025年6月11日
来源:Journal of Nanobiotechnology

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针对溃疡性结肠炎(UC)现有治疗药物副作用大、疗效有限的问题,广州中医药大学团队创新性提取白术来源的细胞外囊泡样颗粒(AMEVLP),通过调节肠道菌群α多样性、重建有益菌群,改变色氨酸代谢增加吲哚衍生物,修复肠道屏障并抑制Th17细胞分化通路,为炎症性疾病治疗提供新策略。初步临床试验显示AMEVLP能显著延缓UC进展。

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溃疡性结肠炎(UC)作为一种慢性炎症性肠病,给全球数百万人带来巨大痛苦。目前临床主要依赖5-氨基水杨酸类药物,但存在疗效不稳定、副作用明显等问题。更棘手的是,长期使用激素类药物会导致多器官系统损伤,而免疫抑制剂又容易产生药物依赖。近年来,肠道菌群失调被证实与UC发病密切相关,这为治疗提供了新思路——通过重塑肠道微生态平衡来治疗疾病。然而现有治疗手段在恢复肠道菌群平衡方面效果有限,亟需开发新型治疗策略。

在此背景下,广州中医药大学第三附属医院骨质疏松中医药防治重点实验室联合西安交通大学基础医学院的研究团队,创新性地从传统中药白术(Atractylodes macrocephala, AM)中提取出细胞外囊泡样颗粒(AMEVLP),发现其能通过调节"菌群-代谢物-免疫"轴显著改善UC症状。这项突破性研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为UC治疗提供了全新视角。

研究团队采用差速超速离心法从白术中分离AMEVLP,通过透射电镜、纳米流式等技术确认其粒径为90.61±19.66 nm,纯度达80%。体外实验显示RAW264.7巨噬细胞可高效内化AMEVLP(8小时摄取率达99.12%),且能显著降低ROS水平,上调抗炎因子IL-10表达,抑制IL-1β、IL-6等促炎因子。通过DSS诱导的UC小鼠模型发现,AMEVLP治疗组结肠长度恢复,疾病活动指数改善,内镜下溃疡明显减少。更关键的是,16S rDNA测序显示AMEVLP能增加Bacteroidota和Firmicutes菌门丰度,降低Proteobacteria水平;代谢组学分析发现色氨酸代谢通路中6-羟基褪黑素、褪黑素等吲哚衍生物显著增加。多组学联合分析揭示AMEVLP通过调控Th17细胞分化信号通路发挥治疗作用。临床初步试验中,两名UC患者联合使用AMEVLP后结肠镜检查显示黏膜损伤明显改善。

AMEVLP的分离与表征
通过差速超速离心法成功分离出粒径均匀的AMEVLP,透射电镜显示其呈杯状形态,纳米流式检测浓度达6.27×1011
颗粒/mL。胃肠道稳定性实验证实其在模拟胃液和肠液中保持稳定,为后续口服给药奠定基础。

体外抗炎与抗氧化效应
DiI标记实验证实RAW264.7细胞对AMEVLP的高效摄取。在LPS诱导的炎症模型中,AMEVLP显著降低促炎因子mRNA表达,同时提升IL-10水平。H2
O2
诱导的氧化应激模型中,AMEVLP有效清除ROS,展现双重保护作用。

体内治疗UC的效果
DSS诱导的UC小鼠经AMEVLP治疗后,结肠长度恢复21%,疾病活动指数降低63%。免疫荧光显示紧密连接蛋白Occludin、ZO-1表达显著回升,阿尔新蓝染色证实杯状细胞结构修复。抗生素清除肠道菌群后,AMEVLP治疗效应消失,证实其作用依赖菌群调节。

肠道菌群与代谢重塑
α多样性分析显示AMEVLP恢复菌群丰富度(Chao1指数提高35%)。在属水平上,有益菌Bacteroides增加2.1倍,而致病性Escherichia-Shigella降低58%。代谢组学发现色氨酸代谢通路中6-羟基褪黑素等吲哚衍生物显著积累,可能与肠道屏障修复相关。

Th17细胞通路调控
免疫组化证实AMEVLP降低IL-1β、TNF-α等促炎因子表达,同时提升IL-10水平。TNBS诱导的结肠炎模型中,AMEVLP使脾脏Th17细胞(CD4+
IL-17A+
)比例下降7.88%,揭示其通过调控Th17/Treg平衡发挥免疫调节作用。

这项研究开创性地将中药活性成分与细胞外囊泡技术相结合,证实AMEVLP可通过微生物依赖方式治疗UC。其独特价值在于:一方面继承了白术抗炎、调节胃肠功能的传统药效,另一方面借助囊泡靶向递送特性提高生物利用度。从机制上看,AMEVLP构建了"代谢物-菌群-免疫"三重调控网络——通过囊泡携带的单萜、甾体等活性成分调节菌群组成,进而影响色氨酸代谢产生吲哚衍生物,最终通过Th17通路抑制炎症反应。这种多靶点作用机制克服了现有药物单一路径干预的局限性。

临床转化方面,AMEVLP具有显著优势:制备工艺相对简单,口服给药便捷,且初步人体试验显示良好安全性。相比传统免疫抑制剂,AMEVLP能精准作用于结肠病变部位,减少全身副作用。该研究不仅为UC治疗提供新选择,也为其他炎症性疾病的治疗开辟了新思路——利用药用植物囊泡调节肠道微生态平衡。未来研究可进一步优化AMEVLP的标准化制备工艺,开展大规模临床试验,并探索其在不同炎症性疾病中的应用潜力。

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