威斯康星大学(UW)-麦迪逊分校的研究人员将肠道友好型封装益生菌与纳米颗粒技术相结合，以帮助改善炎症性肠病(IBD)的治疗，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。

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该研究由威斯康星大学麦迪逊分校药学院生物医学工程师兼教授QuanyinHu博士领导，该研究建立在该团队之前设计的技术基础上，该技术将有益细菌包裹在薄薄的保护壳中，保护它们免受胃酸和竞争的攻击微生物，直到它们可以在小鼠的胃肠道中建立。新报道的开发还利用专门的纳米粒子来清除和中和与IBD相关的活性氧(ROS)分子。该团队设计了一种方法，将这些纳米颗粒“背包”包裹在保护涂层中后，将它们附着在有益细菌上。

据《科学进展》报道，该团队在小鼠身上的研究表明，包裹在保护性聚去甲肾上腺素(NE)壳中并配备透明质酸-聚丙烯硫醚(HA-PPS)聚合物纳米颗粒(HPN)背包的益生菌在与没有额外背包纳米粒子的同行相比，他们减轻了IBD症状。

Hu和他的同事在一篇题为“带有ROS纳米清除剂的粘膜粘附益生菌背包增强炎症性肠病的细菌疗法”的论文中描述了他们的进展，他们在文中评论说，“在这项研究中，我们建立了一个平台，可以选择性和可持续地清除炎症中的ROS结肠组织，同时还改善肠道微生物群稳态调节的益生菌输送。该平台可以帮助恢复正常的肠道微环境，并解决有效治疗IBD的基本问题。”

虽然IBD的根本原因很复杂且仍在研究中，但活性氧的过量产生是罪魁祸首之一。这些分子对某些人体功能至关重要，但它们的过量产生会加剧肠道内壁的破坏性炎症。“肠道中过度的ROS诱导的氧化应激被认为是IBD发病机制和进展的主要因素，”作者写道。

作者继续说，除了肠道中过量的ROS外，IBD还与结肠肠道微生物群失衡有关。在健康人群中，肠道微生物群提供必需的营养素和脂肪酸，并防止病原体入侵，但“无序的微生物群会诱发慢性炎症状态，增加毒性产生，并破坏宿主的新陈代谢，”研究人员指出。他们之前的研究表明，益生菌可以帮助恢复正常的肠道微生物组来治疗胃肠道相关疾病，但益生菌在胃肠道的恶劣环境中不能很好地存活，因此它们的治疗效果也很有限。

该团队之前开发了一种技术，可以将有益细菌包裹在一个非常薄的保护壳内，帮助它们在小鼠胃酸和竞争性微生物的恶劣环境中生存足够长的时间来建立和繁殖。“......EcN用NE层封装，以保护细菌免受胃肠道中出现的恶劣环境条件的影响，并延长EcN在肠道中的保留时间，”他们写道。虽然该技术确实使口服益生菌更有效，但它没有解决IBD的其他方面。“IBD是一种复杂的疾病，你需要从不同的角度来对待它，”胡说。

为此，Hu和他的同事生成了专门的纳米粒子，旨在中和与IBD相关的ROS分子。他们还想出了一种方法，在将这些纳米粒子“背包”包裹在保护涂层中后，将它们附着在有益细菌上。“

微型HPN背包部分是硫化物，部分是透明质酸。酸具有强大的抗炎作用，而硫化物直接针对活性氧。结合益生菌微生物，这些纳米颗粒背包可以切实改善并简化IBD治疗。“之前的研究表明，添加补充性共生细菌有利于调节IBD胃肠道微生物群稳态。因此，将ROS清除剂HPN结合到益生菌表面有可能在IBD的情况下表现出协同作用以增强治疗效果，”他们说。

该团队最新报告的小鼠研究表明，包裹在保护性NE壳中并配备纳米粒子背包的益生菌大肠杆菌Nissle1917(EcN)比没有背包的封装细菌在缓解IBD症状方面明显更好。

与人类一样，患有IBD的小鼠通常会随着疾病的进展而出现体重减轻和结肠缩短的情况。研究人员测量了接受和未接受治疗的IBD小鼠的体重变化以及结肠长度的变化。他们发现，与仅接受部分治疗或未接受治疗的动物相比，接受封装的、装有纳米颗粒背包的益生菌(HPN-NE-EcN)疗法的动物体重减轻最少，结肠缩短的情况也少得多。

“在葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎模型中，HPN-NE-EcN显示出显着增强的预防和治疗效果，”他们写道。“此外，用HPN-NE-EcN治疗后肠道微生物群的丰度和多样性增加，有助于缓解IBD。”

目前IBD的治疗方案取决于疾病的阶段和严重程度，但Hu及其同事表示，他们已经寻求一种更全面的治疗方法，可以在任何阶段都有效。“对我来说，这是这项研究中最激动人心的部分，”胡说。“我们不想针对特定的IBD阶段。我们想选择在任何阶段都有助于治愈或治疗疾病的最重要因素。”

报告了他们发表的研究，作者总结道，“该平台不仅能够延长益生菌在肠道中的保留时间以增强细菌疗法，而且还可以在肠道中特异性递送和缓释HPN以改善ROS-清除能力。”HPN-NE-EcN益生菌也可以口服，这可能使其成为其他更具侵入性的IBD治疗形式(例如部分或完全切除结肠)的可口替代品。

Hu和团队接下来想要继续测试，以检查该方法的安全性，并用其他益生菌物种评估纳米颗粒背包。简化创建和连接纳米背包的过程对于使治疗在临床上可行也至关重要。

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