可通过口服方式递送从紫苏（Perilla frutescens）中提取的纳米囊泡，这些纳米囊泡作为天然的生物活性纳米载体，通过改变结肠的微环境来实现针对结肠炎的治疗

《Biomaterials Advances》：Orally deliverable Perilla frutescens-derived nanovesicles as natural bioactive nanocarriers for colon-targeted colitis therapy via microenvironment reprogramming

炎症性肠病患者肠道屏障受损及微生物群失调，罗勒衍生纳米颗粒PLENs通过维持屏障功能、抑制TLR4/NF-κB炎症通路、重塑微生物群（增强双歧杆菌等产SCFAs菌）实现抗炎和免疫调节，并证实微生物群重构是疗效关键。

杨卓航|张芬|杨思琪|乌默·阿纳亚特|莫雅轩|英英|王晓梅

深圳大学医学院药学院，中国广东省深圳市，518055

摘要

针对炎症性肠病（IBD）的有效口服疗法需要克服胃肠道屏障，以调节失调的黏膜微环境。本文介绍了一种源自紫苏（Perilla frutescens，简称PLENs）的可食用纳米囊泡，作为一种内在稳定的生物活性纳米治疗剂。多组学分析表明，这种纳米囊泡具有稳定的脂质双层结构，能够包裹蛋白质、miRNA和抗氧化代谢物等成分。这种结构稳定性使PLENs能够在胃肠道传输过程中保持完整，并在炎症结肠区域表现出优先的荧光定位和较长的滞留时间（通过体内成像证实）。在定位后，PLENs通过“双重作用”机制发挥治疗效果：一方面重塑免疫微环境，降低TLR4/MyD88–NF-κB轴的激活程度，使巨噬细胞从促炎型M1向修复型M2转变；另一方面从根本上重构肠道生态系统，增加与糖酵解发酵相关的微生物种类，并恢复盲肠中的短链脂肪酸（SCFAs）水平。值得注意的是，粪便微生物群移植（FMT）进一步证实了这种微生物重塑对保护作用的重要性，突显了微生物组作为疗效关键组成部分的作用。

引言

炎症性肠病（IBD）主要包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），是一种以慢性、复发性胃肠道炎症为特征的全球性健康危机[1]、[2]、[3]。IBD的发病率正在上升，尤其是在新兴工业化国家，给社会经济带来了巨大负担，并显著增加了结肠炎相关结直肠癌的风险[4]。尽管目前的标准治疗方法（从氨基水杨酸到先进的生物制剂）已改善了疾病管理，但临床效果仍受限制。大量患者对治疗无反应，或因长期免疫抑制而出现严重并发症。这种持续的治疗差距凸显了迫切需要开发兼具高效性和优异安全性的新型干预措施[5]。

IBD的发病机制源于肠道微生物组与宿主免疫系统之间稳态平衡的破坏[6]、[7]。在生理条件下，肠道微环境由多种共生细菌维持——主要是专性厌氧菌——它们将膳食纤维发酵为短链脂肪酸（SCFAs），从而保护上皮完整性并促进免疫耐受[8]、[9]。然而，在结肠炎的情况下，这种生态系统会发生严重失衡，表现为微生物多样性下降和有益SCFA产生菌种的减少，同时机会性病原菌增多[10]、[11]。这种微生物变化导致代谢缺陷，破坏了黏膜屏障功能，使内毒素（如脂多糖LPS）进入固有层[12]。这种屏障破坏会激活TLR4/MyD88/NF-κB信号通路，使巨噬细胞向促炎型M1表型转变[13]、[14]、[15]。这种持续的免疫失调会引发慢性组织损伤循环。因此，有效的治疗干预需要一种能够同时恢复微生物结构和抑制炎症级联反应的综合性策略[16]。

为了实现这种综合性干预，可食用的植物源纳米囊泡（PNVs）作为合成递送系统的生物相容替代品，受到了广泛关注[17]、[18]、[19]、[20]。PNVs具有类似哺乳动物外泌体的脂质双层结构，对胃酸和酶降解具有内在抵抗力[21]。这种物理化学稳定性有助于提高口服递送效果，并促进其在炎症结肠区域的定位。与惰性载体不同，PNVs包裹了复杂的生物基质，包括生物活性脂质、次级代谢物和小RNA（sRNAs），其中一些成分被认为参与了跨界别的调节[22]、[23]。因此，这些囊泡具有双重作用：既能抑制宿主炎症信号，又能重构肠道微生物群，从而解决IBD病理的两个根本驱动因素[24]。

在众多候选植物中，紫苏（Perilla frutescens）因其与黏膜修复相关的独特植物化学成分而成为PNVs的理想来源[25]、[26]。紫苏的药理价值主要归因于其丰富的α-亚麻酸（ALA）——一种促进炎症消退的ω-3脂肪酸前体——以及特定的多酚类物质，如迷迭香酸和木犀草素[27]、[28]。大量证据表明，这些生物活性成分可通过抑制NF-κB通路、清除活性氧（ROS）和调节肠道菌群来有效缓解结肠炎症[29]、[30]。尽管粗提紫苏提取物已显示出疗效，但源自紫苏叶的纳米囊泡的治疗潜力尚未得到充分研究。关键在于，PLENs的“物质基础”——即其特定的脂质组学结构和遗传组成——缺乏系统的表征。更广泛地说，纳米级结构-功能关系是所有工程纳米材料系统的重要考量因素[31]、[32]。此外，目前尚不清楚PLENs是否通过重塑“微生物群-代谢-免疫”轴来缓解结肠炎，这一机制与小分子植物化学物质的直接作用不同[33]。

在本研究中，我们探讨了PLENs对肠道屏障完整性的保护作用及其在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中的治疗潜力。研究发现，PLENs通过增强黏膜屏障和调节免疫失调，提供了全面的保护作用。其机制包括：(a) 重塑肠道微生物群组成；(b) 调节微生物代谢，特别是增加短链脂肪酸（SCFAs）的水平；(c) 通过抑制TLR4/NF-κB信号通路和重塑巨噬细胞极化来减轻结肠炎症。总体而言，这些结果表明PLENs通过多因素途径促进黏膜修复和免疫稳态。

实验方法片段

PLENs的提取

我们从深圳大学附近的本地市场购买了新鲜紫苏叶，并在当天进行处理。叶片用无菌磷酸盐缓冲盐水（PBS）冲洗、切碎，然后在冰冷的PBS中（1:2 w/v）进行匀浆。匀浆液首先通过100 μm尼龙网过滤以去除纤维杂质。随后在4°C下进行依次差速离心（1,000 × g 10分钟；3000 × g 20分钟；10,000 × g 30分钟），以沉淀较大颗粒

PLENs的提取、表征和多组学分析

超速离心得到了一群均匀的、碟状结构的PLENs（直径100–120 nm），具有高胶体稳定性（-16.6 mV），能够包裹多种蛋白质和小RNA（图1A–F）。每份250 g紫苏组织制成的PLENs悬浮液最终体积为15 mL，BCA测定总蛋白含量为1.0 mg/mL，相当于每批回收15 mg总蛋白（起始组织每克含60 μg总蛋白）。为了解析其分子结构，我们对PLENs的脂质组学特征进行了分析

讨论

本研究评估了从可食用PLENs中分离出的类外泌体纳米囊泡作为生物来源的自组装纳米递送系统的潜力。我们首先在分子水平上明确了PLENs的囊泡结构和成分组成，并将这些特征与体内功能指标联系起来。在DSS诱导的结肠炎模型中，口服给予的PLENs能够持续减轻疾病活动，同时保持上皮屏障完整性和降低炎症反应

结论

总之，我们确定PLENs是一种生物来源的、可口服给予的纳米囊泡制剂，其成分明确且具有可控性。在DSS诱导的结肠炎模型中，PLENs能够减轻疾病活动，保护黏膜屏障，降低炎症信号通路活性，并使巨噬细胞向修复型表型转变。PLENs还能改善肠道微生物群失衡，恢复盲肠中的SCFAs水平，粪便微生物群移植（FMT）进一步证实了微生物组重塑对保护作用的支持

作者贡献声明

杨卓航：撰写初稿和实验研究。张芬：验证结果。杨思琪：方法设计。乌默·阿纳亚特：数据分析。莫雅轩：项目管理。英英：概念构思。王晓梅：资金筹措。

伦理声明

本研究的伦理审批和参与同意已获得深圳大学医学部动物实验伦理委员会的批准，批准编号为：IACUC-202500140。

资助

本研究得到了深圳市科技创新计划（项目编号：JCYJ20230807151000002）和深圳市科技创新委员会（项目编号：JCYJ20230808104859039）的支持。

利益冲突声明作者声明不存在任何利益冲突。

致谢

我们还要感谢深圳大学（西丽校区）的仪器分析中心在实验中的协助。图形摘要使用BioGDP软件制作。