南京农业大学宋素泉教授课题组《ACS AMI》：活性氧响应纳米颗粒缓解炎症性肠病

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炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种可累及回肠、结肠、直肠甚至全消化道的慢性、复发性的炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)。近年来，染料木黄酮（Genistein, GEN）在预防和治疗IBD方面显示出良好的前景。但是GEN难溶于水，直接口服的生物利用度低，且高浓度GEN还具有潜在的生物毒性，阻碍了其在临床中的应用。
近期，南京农业大学动物医学院宋素泉教授团队在IBD的防控研究中取得新进展。在《ACS Applied Material & Interfaces》期刊上发表了题为 “Genistein-derived ROS-responsive Nanoparticles Relieve Colitis by Regulating Mucosal Homeostasis”的文章(doi: 10.1021/acsami.1c0921)。论文的第一作者是范文韬博士。

该课题组为提高GEN的生物利用率，提高其靶向性，制备了含有超氧化物歧化酶模拟物（Tempol）共轭的 β-环糊精和 4-（羟甲基）苯基硼酸频哪醇酯修饰的GEN的ROS响应型纳米材料（GEN-NP2）。该材料可以被肠上皮细胞摄取并在炎症部位ROS刺激下高效清除各种活性氧分子（图1）。另外GEN-NP2可以保护 GEN 免受胃肠道中消化酶的快速代谢，从而有效地将GEN 靶向递送至炎症部位（图2）。从机制上讲，GEN-NP2通过增加雌激素受体β（ERβ）的表达，降低促炎介质的表达，减弱炎症部位炎症细胞的浸润，促进肠上皮细胞的自噬，抑制炎性细胞因子的分泌，并调节肠道微生物群的稳态，最终缓解肠道炎症（图3，4）。本研究为 IBD 的精确治疗提供了一种有效的方案，为提高中药的生物利用度，治疗其它与氧化应激、炎症相关的疾病提供了思路。

 
图1. GEN-NPs合成及靶向治疗结肠炎的示意图。

图 2. GEN-NPs 靶向定位于具有炎症反应的结肠。(A-D) 通过紫外可见光谱 (A和C) 和HPLC (B和D) 检测 SGF、SIF和SCF 中 GEN-NPs 的化学稳定性。(E) GEN在不同模拟缓冲溶液中从 GEN-NPs的释放曲线。(F) FITC标记的 GEN-NP1在健康或结肠炎小鼠中离体成像的生物分布分析。(G) 结肠中FITC-GEN-NP1荧光信号的量化。

图3. GEN-NPs 调节细胞中的自噬-炎症小体信号通路。(A) 使用蛋白质印迹分析 ASC、Caspase1-p20、ULK1、ATG16L1 和 ERβ 的表达水平。(B) ERβ二聚化的检测。(C) 细胞中的 EGFP-mCherry-LC3B（黄色）表达。(D)自噬相关斑点阳性细胞定量分析。

图4. GEN-NPs 对肠道微生物群的调节作用。(A) 粪便微生物群组成在属水平上的变化。(B) 不同处理组的肠道微生物群 α 多样性。(C) 不同处理组中微生物群落的香农指数。 (D) 代表性样品中微生物群组成的 NMDS 分析。

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https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.1c09215

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