关键词：三羟甲基氨基甲烷、大黄素、盐酸多巴胺、乳铁蛋白、硫酸葡聚糖钠
Probiotics with emodin-nanobackpack restore goblet cell-dependent mucus layer integrity via colonic patches to ameliorate ulcerative colitis
Journal of Controlled Release，Volume 393, 10 May 2026, 114769
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2026.114769
一、研究背景与科学问题
溃疡性结肠炎（UC）的核心病理特征为结肠黏膜屏障受损，其中杯状细胞（GC）数量减少、黏液分泌能力下降是肠道屏障破坏的关键环节。目前临床治疗方案（包括益生菌补充与抗炎药物干预）均难以有效恢复杯状细胞功能并持续重建黏液层。
口服益生菌递送面临多重生理屏障挑战：胃酸与消化酶易破坏益生菌活性，炎症部位的氧化应激微环境进一步加速益生菌清除；同时，益生菌难以精准靶向结肠黏膜层，无法有效调控杯状细胞功能。因此，开发兼具胃保护能力、结肠靶向递送特性与杯状细胞调控功能的益生菌递送系统，是 UC 治疗的关键突破口。
二、核心设计思路与技术路线
本研究构建了 LEG@PDA 口服益生菌-纳米治疗系统，由三层功能模块协同作用：
1. 益生菌载体：鼠李糖乳杆菌 GG（LGG）作为核心益生菌，发挥肠道定植与神经通路调控作用；
2. 大黄素纳米背包（LENs）：经乳铁蛋白修饰的大黄素纳米颗粒，实现杯状细胞靶向与铁死亡抑制；
3. 聚多巴胺（PDA）外壳：提供胃酸保护与结肠 pH 响应性释放功能。
技术路线分为三个阶段：
A. 合成阶段：制备乳铁蛋白修饰的大黄素纳米颗粒（LENs），通过静电相互作用负载于 LGG 表面；
B. 修饰阶段：在益生菌-纳米复合物表面聚合聚多巴胺，形成胃保护外壳；
C. 验证阶段：系统评估 LEG@PDA 的理化性质、体外细胞活性、体内靶向分布及 UC 治疗效果。
三、关键材料与合成制备
1. 材料与试剂
A. 益生菌：鼠李糖乳杆菌 GG（LGG），于 MRS 培养基中厌氧培养；
B. 活性成分：大黄素（EMO，纯度≥98%）、乳铁蛋白（LF，纯度≥95%）；
C. 修饰材料：盐酸多巴胺（DA）、三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲液；
D. 其他试剂：透析袋（MWCO 8-14 kDa）、硫酸葡聚糖钠（DSS，用于 UC 模型构建）。
2. 制备方法
A. LENs 纳米颗粒制备：采用乳化-溶剂挥发法，将大黄素与乳铁蛋白经超声乳化结合，制备带正电的纳米颗粒，粒径约 80-100 nm，电位约 +15 mV；
B. 益生菌负载：将 LGG 菌液与 LENs 按 1:5 质量比混合，室温孵育 2 h，通过静电相互作用使 LENs 负载于 LGG 表面；
C. PDA 外壳修饰：将益生菌-LENs 复合物加入 pH 8.5 的 Tris 缓冲液，加入多巴胺盐酸盐，室温搅拌聚合 12 h，离心洗涤后获得 LEG@PDA。
3. 理化性质表征
A. 粒径与电位：通过动态光散射（DLS）测定，LEG@PDA 粒径约 200 nm，电位约 -10 mV；
B. 形貌特征：透射电镜（TEM）观察显示，LGG 表面均匀分布 LENs 纳米颗粒，外层覆盖 PDA 薄膜；
C. 包封率与载药量：大黄素包封率约 85%，载药量约 12%；
D. 稳定性验证：模拟胃液（pH 3.5）中孵育 2 h，益生菌存活率保持 80%以上，大黄素泄漏率低于 10%。
四、作用机制与体外实验验证
1. 胃保护与结肠靶向机制
A. PDA 外壳在胃酸环境中保持稳定，保护益生菌免受胃酸破坏；进入结肠后，炎症部位的微酸性环境触发 PDA 部分降解，释放益生菌与 LENs；
B. 经乳铁蛋白修饰的 LENs 可通过结肠上皮细胞表面的乳铁蛋白受体实现靶向结合，提高杯状细胞部位的药物富集。
2. 杯状细胞调控机制
LENs 通过三重通路抑制杯状细胞铁死亡：
A. 铁稳态调控：螯合游离铁离子，降低细胞内铁过载；
B. 线粒体稳定：抑制 ROS 生成，减少线粒体膜电位下降；
C. 抗氧化通路激活：上调GSH与GPX4的表达，增强细胞抗氧化能力。上述作用可显著增加杯状细胞数量，为黏液分泌提供“细胞储备库”。
3、益生菌定植与神经调控机制
LGG通过结肠微皱褶细胞（M细胞）介导的跨细胞转运进入结肠微斑块区域，再通过激活CGRP-RAMP1信号通路，促进杯状细胞黏液分泌，加速黏液层重建。
五、体内治疗效果与生物安全性
1、动物模型构建
采用DSS诱导的小鼠溃疡性结肠炎模型，将小鼠分为空白对照组、DSS模型组、LGG组、LENs组及LEG@PDA治疗组，连续给药7天。
2、治疗效果评估
A.疾病活动指数（DAI）：LEG@PDA组小鼠体重下降速度减缓，便血与腹泻症状显著改善，DAI评分较模型组降低65%；
B.结肠组织修复：结肠长度恢复正常，组织病理学评分降低，杯状细胞数量较模型组增加2倍以上；
C.炎症因子调控：结肠组织中TNF-α、IL-6等促炎因子表达显著下调，抗炎因子IL-10表达上调；
D.复发预防：停药2周后，LEG@PDA组小鼠未出现UC复发，而其他治疗组复发率达40%以上。
3、生物安全性评估
A.血常规与生化指标：肝肾功能指标无异常，未出现明显毒性反应；
B.肠道菌群分析：LEG@PDA组可维持肠道菌群稳态，增加有益菌丰度，减少有害菌定植；
C.组织病理学检查：心、肝、脾、肺、肾等主要器官未发现病理损伤。
六、研究创新点与应用前景
1、核心创新
A.首次提出“益生菌-大黄素纳米背包”联合策略，可同时实现杯状细胞保护与黏液分泌调控；
B.开发PDA修饰的胃保护递送系统，解决了益生菌口服稳定性差的问题；
C.揭示了LGG通过CGRP-RAMP1通路调控杯状细胞功能的新机制，为UC治疗提供新靶点。
2、应用前景
A.可拓展至克罗恩病、放射性肠炎等其他黏膜屏障疾病的治疗；
B.纳米背包技术可适配多种益生菌与活性成分，构建模块化递送平台；
C.该系统可进一步开发为口服制剂，具有良好的临床转化潜力。
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