IF=14.6 | Umibio多款核心产品助力客户益生菌源工程化外膜囊泡修复肠道屏障研究！

近期，来自温州医科大学附属口腔医学院的邓辉教授和蔡晓军教授团队在Acta Pharmaceutica Sinica B杂志发表了题为“Targeted intestinal barrier repair via probiotic-derived engineered outer membrane vesicles: A 3A1M strategy with antioxidant, anti-inflammatory, anti-ferroptotic, and microbiome modulation effects”的科研论文，IF=14.6。

研究背景：

炎症性肠病（IBD）是一类以肠道黏膜慢性复发性炎症为核心特征的疾病，主要包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，其特点是肠粘膜持续炎症，全球患病人数已近千万且发病率持续攀升。其发病以肠屏障功能损伤为关键环节，由氧化应激、铁死亡、免疫失衡及肠道菌群失调四大病理机制共同驱动。目前的治疗方法主要涉及药物干预和免疫抑制剂，治疗效果有限、副作用大、同时缺乏靶向与多通路调控能力。本研究设计了一种益生菌源工程化外膜囊泡GDO@CM，整合抗氧化、抗炎、抗铁死亡、调节肠道菌群四大功能，实现对IBD肠屏障的精准、协同、高效修复，为临床提供全新治疗策略。

研究成果及意义：

在本研究中，作者首先使用本公司的提取纯化试剂盒分离得到大肠杆菌E. coli Nissle 1917外膜囊泡(EcN-OMVs)，接着采用脂质体挤出法将抗氧化剂没食子酸（GA）载入OMVs亲水内腔，随后将H₂S供体二烯丙基三硫醚（DATS）嵌入脂质双层，最后将甘露糖修饰的壳聚糖（CM）通过静电作用吸附于外膜囊泡表面形成益生菌源工程化外膜囊泡GDO@CM。通过测试得到最优配比GA/DATS/OMVs=0.6/1/1，CM/GDO=4/1，粒径增至约267纳米，表面电位升高，形态上也呈现出粗糙、不平坦的膜表面。在模拟肠液中4h 无明显降解，满足肠道递送需求。为了验证GDO@CM的体外抗氧化作用，作者使用DCFH-DA和ROS Green™H ₂O₂探针来评估GDO@CM在活化巨噬细胞中的ROS和H ₂O₂清除能力。结果发现GDO@CM几乎完全消除了活化巨噬细胞中的ROS和H ₂O₂，荧光强度接近正常巨噬细胞。进一步分析显示GDO@CM能够显著激活活化巨噬细胞中的Nrf2/HO-1信号通路，从而有效上调CAT,SOD和GSH-Px等抗氧化酶的表达，发挥显著的抗氧化作用，抗氧化作用主要归因于GA。为了评估GDO@CM的抗炎作用，作者进行了免疫荧光和RT-qPCR实验，结果发现GDO@CM治疗组中，活化的巨噬细胞形态从多伪足的树枝状转变为更为伸展的长梭形，伪足数量从平均7个锐减至1.67个；GDO@CM治疗显著下调促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1ß的表达水平，显著上调了M2巨噬细胞标志物IL-4、IL-10和Arg1的表达水平，有效促进了巨噬细胞从促炎的M1表型向修复性的M2表型极化，抗炎效果主要由DATS释放的H₂S驱动。为了探讨GDO@CM能否通过抑制铁死亡有效修复肠道黏膜屏障，作者使用铁死亡诱导剂RSL3诱导Caco-2细胞铁死亡，发现Caco-2细胞存活率骤降至46.75%，用GDO@CM处理后，细胞存活率显著回升至90.72%。进一步分析发现GDO@CM上调GPX4蛋白表达，降低Fe²⁺浓度，保护肠上皮细胞，表现出抗铁死亡特性。此外，GDO@CM还促进了上皮细胞的增殖与迁移，并使构成细胞间的紧密连接蛋白ZO-1、Occludin的基因表达上调了两到三倍，表现出屏障修复特性。GDO@CM中GA和DATS固有的广谱抗菌特性，高效杀灭IBD相关致病菌，杀菌率> 99.9%,表现出抗菌作用。

为了评估GDO@CM的体内治疗效果，作者构建了DSS诱导的结肠炎小鼠模型，结果发现直肠给药9小时后，DiR标记的GDO@CM大部分保留在结肠炎小鼠的结肠部位。多指标评估发现GDO@CM组的存活率显著提高，到第11天只有1只小鼠死亡，体重减少13%，与5-氨基水杨酸（5-ASA）组相当。GDO@CM组的小鼠结肠长度几乎与健康组无异，脾脏肿大程度显著减轻，MPO表达水平接近正常，结肠组织损伤评分也远低于5-ASA组，无肝肾损伤、无溶血、全身生物相容性优异。为了探讨GDO@CM对肠道微生物群的调控作用，作者进行了16S rRNA测序，结果发现GDO@CM组恢复了肠道菌群多样性，抑制变形菌门、放线菌纲等致病菌，增加了厚壁菌门、拟杆菌门等有益菌。为了全面阐明GDO@CM治疗恢复肠道屏障完整性的潜在机制，作者在治疗后第11天采集结肠组织进行了scRNA-seq测序，结果发现GDO@CM治疗组减少了促炎M1巨噬细胞和单核细胞比例，显著增加了修复性M2巨噬细胞比例。GSEA基因集富集分析显示TNF、NF-κB、MAPK、TLR、ERK1/2、JNK等促炎及氧化应激相关通路被显著抑制。在肠上皮细胞层面，GDO@CM增加了肠道干细胞、杯状细胞和过渡扩增细胞的比例，下调了铁死亡和凋亡相关基因，激活MAPK/ERK1/2及钙黏蛋白介导的细胞粘附通路。CellChat分析发现修复性M2巨噬细胞通过APP/CD74轴分泌淀粉样前体蛋白（APP）与肠上皮细胞表面CD74受体互作，上调CD74表达，从而促进上皮细胞增殖和屏障修复。

综上所述，作者成功开发了一种益生菌源工程化外膜囊泡 GDO@CM，通过3A1M（抗氧化、抗炎、抗铁死亡、调节菌群）策略协同修复肠道屏障，并激活APP/CD74轴促进肠上皮再生；该系统靶向性强、安全性高，在小鼠结肠炎模型中疗效优于5-ASA，在单细胞水平上揭示了巨噬细胞-上皮细胞互作机制，为炎症性肠病提供了一种全新的高效治疗策略。

该研究中使用本公司的细胞上清外泌体提取纯化试剂盒（货号：UR52121）对益生菌外膜囊泡进行了提取纯化，随后使用了本公司的外泌体蛋白专用裂解液（货号：UR33101）对益生菌外膜囊泡进行了裂解，结果符合各检测指标要求，满足了客户下游实验需求。

 

该研究中使用本公司的外泌体荧光染料DIR（货号：UR21017）对GDO@CM进行了标记，在0、1、3、6和9小时后，利用体内成像系统（IVIS）观察了在主要器官的生物分布，结果发现直肠给药9小时后，DiR标记的GDO@CM大部分保留在结肠炎小鼠的结肠部位，表明GDO@CM具有显著的靶向性和保留能力。

参考文献：Targeted intestinal barrier repair via probiotic-derived engineered outer membrane vesicles: A 3A1M strategy with antioxidant, anti-inflammatory, anti-ferroptotic, and microbiome modulation effects.Acta Pharmaceutica Sinica B.2026 Jan 28;16(4), 2527–2552.

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