用于胆汁淤积性肝损伤的自组装栀子胶凝剂：通过激活PPARα和调节肠道微生物实现双重肝保护机制

《Carbohydrate Polymers》：Self-assembling gardenia pectin gel for cholestatic liver injury: Dual mechanisms of hepatoprotection via PPARα activation and gut microbial modulation

果胶凝胶包裹基因子苷通过激活PPARα和肠道菌群重塑协同增强肝保护作用，显著提高生物利用度并优于熊去氧胆酸。

　　

作者列表：Lanjia Ao、Yujie Li、Lingling Zheng、Xiaolin Chen、Haoyuan Zeng、Wen Miao、Shuxian Yang、Tingting Zhou、Na Li、Jian-Lin Wu

澳门科技大学医学院药学院及中医药机理与质量国家重点实验室

摘要

生物活性果胶是提高药物稳定性和生物利用度的理想候选材料。栀子苷（Geniposide，简称GS）是一种具有肝保护作用的化合物，但其生物利用度较低，限制了其应用。在本研究中，我们首先利用富含果胶的栀子（Gardenia jasminoides Ellis）果提取物制备了一种自组装的栀子果胶凝胶（Gardenia Pectin Gel，简称GPG），该凝胶能够自动包裹共提取的栀子苷。与非凝胶化的栀子提取物相比，GPG在体外实验中表现出更好的稳定性及缓释效果；在体内实验中，GPG显著提高了栀子苷的半衰期（2.6倍，p < 0.05）和生物利用度（2.35倍，p < 0.05）。此外，GPG还表现出比GS和栀子提取物更强的肝保护作用，能够降低α-萘基异硫氰酸酯（α-Naphthylisothiocyanate，简称ANIT）诱导的胆汁淤积性肝病（Cholestatic Liver Disease，简称CLD）小鼠的肝损伤指标（如ALP水平，p < 0.01 vs GS；p < 0.05 vs GE），同时减轻炎症和坏死。其机制可能与GPG通过激活PPARα受体调节肝脏糖脂代谢有关。同时，GPG还能促进肠道微生物群的重塑，并增加有益的乙酸和丁酸的产生（p < 0.001），从而产生协同效应。值得注意的是，在连续7天的给药后，GPG在CLD小鼠模型中的疗效优于一线治疗药物熊去氧胆酸（Ursodeoxycholic acid，简称UDCA），显示出其临床潜力。总体而言，本研究开发了一种新型的自组装果胶辅助制剂，不仅提高了栀子苷的生物利用度，还为基于果胶的药物递送系统的临床应用奠定了理论基础。

引言

基于生物活性多糖的药物递送系统在临床医学开发中备受关注。与传统化学合成递送材料相比，天然植物多糖在凝胶化、生物安全性、生物相容性和可降解性方面具有显著优势（Rajabzadeh-Khosroshahi, Khoshfetrat, & Salami-Kalajahi, 2025）。对于一些生物活性强但不稳定、毒性高且溶解度低的化合物，多糖递送技术能够提升治疗效果并降低毒性。果胶是一种酸性多糖，广泛存在于水果和蔬菜的细胞壁中，被认为是药物和益生菌递送的理想载体（Wen et al., 2025）。由于其复杂的结构——由半乳醛酸（GalA）组成的均聚半乳糖醛酸（Homogalacturonan，简称HG）主链以及多种单糖侧链组成，果胶仅能被肠道细菌中的果胶酶分解。通过离子交联和化学交联，果胶链可以形成具有可调孔径和机械强度的三维凝胶网络（Li et al., 2021）。这种水凝胶基质能够物理包裹益生菌（Duan et al., 2025）和小分子（Arain et al., 2025; Zhou, Li, Jiang, Zhou, & Shen, 2024），从而提高稳定性、实现持续释放并增强生物利用度（Khan et al., 2020; Li et al., 2021; Phan et al., 2025）。此外，果胶本身在体外和体内具有抗氧化（Chen et al., 2022; Liu et al., 2022）、抗炎（Kong et al., 2022）和抗癌（Garrido, Garrido-Suárez, Mieres-Arancibia, Valdes-Gonzalez, & Ardiles-Rivera, 2024）作用。果胶的肠道发酵还能间接影响宿主生理过程，某些益生菌（如Prevotella（Larsen et al., 2019）和Lactobacillus（Tian et al., 2016）可以利用果胶作为碳源产生短链脂肪酸（SCFAs，Larsen et al., 2019），而这些SCFAs与多种疾病（尤其是肝肠疾病）密切相关（Wang et al., 2024; Zhao et al., 2021）。 胆汁淤积性肝病（Cholestatic Liver Disease，简称CLD）是一种以胆汁酸排泄障碍和在肝脏中异常积聚为特征的肝脏疾病（Hasegawa et al., 2021）。随着CLD的发展，患者可能发展为纤维化、肝硬化、肝功能衰竭甚至肝癌（Hasegawa et al., 2021）。目前临床治疗策略主要使用熊去氧胆酸（UDCA）和奥贝胆酸（Obeticholic acid）来改善胆汁酸代谢（Bhushan, Sohal, & Kowdley, 2025），但这些药物的个体反应差异和严重瘙痒等副作用限制了其应用效果（Bhushan et al., 2025; Luo & Lu, 2024）。因此，亟需开发既能提升治疗效果又能减轻副作用的新疗法。 Gardenia jasminoides Ellis果是一种常用的中药，用于预防和治疗胆汁淤积和非酒精性脂肪肝等疾病（Jin et al., 2025）。研究表明，这种栀子的中性多糖分子量为130 kDa，具有缓解胆汁淤积的作用（Fang et al., 2022）。其主要活性成分栀子苷（GS）通过激活SIRT1/FXR信号通路（Qin et al., 2023; Wang, Wu, Wu, Jiang, & Lin, 2017）和下调STAT3及NF-κB通路（Tan et al., 2016），在CLD小鼠模型中表现出显著的肝保护效果。然而，GS的口服生物利用度很低，仅为4.23–9.67%，这成为其临床应用的障碍。GS的亲水性苷基团阻碍了其在肠道膜的吸收，且容易被首过效应和微生物代谢迅速清除（Jin et al., 2014; Wang, Cao, Hao, & Liu, 2014）。为提高其生物利用度和疗效，人们尝试了多种方法，包括纳米颗粒递送、脂质体包裹、抗生素联合使用以及草药组合（Zhang, Li, & Wang, 2025）。我们之前的研究发现，栀子果实中的酸性果胶在低pH值（1.0–3.0）和高蔗糖浓度（50%–70%）条件下可形成稳定的凝胶（Wang et al., 2025）。基于果胶的凝胶化特性和递送能力，我们推测这种凝胶化的栀子果胶可能是递送栀子苷并提升其疗效的理想选择。果胶的益生元特性可能进一步增强其肝保护作用。此外，与纳米颗粒和脂质体等递送材料相比，果胶属于食品级材料，具有优异的安全性。凝胶制剂还便于临床应用和标准化。

在本研究中，我们制备了一种自组装的栀子果胶凝胶（GPG），该凝胶在柠檬酸和高蔗糖条件下能够自动包裹共提取的栀子苷。实验结果表明，GPG具有优异的粘弹性和剪切稀化特性。药代动力学分析显示，GPG显著减缓了栀子苷的代谢，延长了其半衰期和累积浓度曲线下面积（AUC）。在α-萘基异硫氰酸酯诱导的CLD小鼠模型中，GPG的肝保护效果优于栀子提取物（GE）和栀子苷（GS）。RNA测序、靶向代谢组学和16S rRNA基因测序分析揭示了GPG的肝保护机制：激活肝脏过氧化物酶体增殖活化受体α（PPARα）和改善肠道微生物群。最后，我们通过将GPG与一线治疗药物熊去氧胆酸（UDCA）进行比较，评估了其临床潜力。综上所述，本研究开发了一种用于CLD干预的自组装果胶凝胶，并阐明了这种制剂增效作用的机制。

材料

Dorminal 20% Inj（戊巴比妥）购自AlfaMedic Ltd.（中国香港）。ALT、AST、ALP、TBIL、TBA和DBIL检测试剂盒购自南京建城生物工程有限公司（中国江苏）。PerfectStart? Green qPCR SuperMix（AQ602）和TransScript? All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix（AT341）购自Transgen Biotech（中国北京）。甲酸（5330020050）和5-(二异丙基氨基)氨丙胺（DIAAA，CDS000708）也用于实验。

GPG的理化性质和流变学性质

栀子提取物（GE）采用热水提取法从G. jasminoides果实中制备。提取物中含有大量高甲氧基果胶多糖，其分子量（Mw）为445.58 ± 1.25 kDa，甲基酯化程度（Mn）为121.59 ± 1.07 kDa（表S2）。果胶中的半乳醛酸含量为70.01%，总碳水化合物含量为63.07%（表S2）。该果胶属于高甲氧基果胶类型，甲基酯化程度为69.68 ± 2.19%。

结论

本研究利用栀子提取物（GE）在酸性高蔗糖环境下的凝胶化特性，制备了一种自组装的栀子果胶凝胶（GPG）。凝胶化过程中，栀子果胶作为天然递送载体，包裹了共提取的栀子苷（GS），从而实现了缓释效果并提高了其口服生物利用度。在α-萘基异硫氰酸酯（ANIT）诱导的CLD小鼠模型中，GPG表现出显著的肝保护作用。

作者贡献声明

Lanjia Ao：负责撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验实施、数据分析及数据整理。 Yujie Li：负责撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验实施及数据整理。 Lingling Zheng：负责数据可视化、方法设计、实验实施及数据整理。 Xiaolin Chen：负责方法设计及数据整理。 Haoyuan Zeng：负责实验实施及数据整理。 Wen Miao：负责方法设计及实验实施。 Shuxian Yang：负责实验实施及数据整理。 Tingting Zhou：负责资金筹措。 Na Li：负责撰写摘要。

利益冲突声明

所有作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了澳门特别行政区科学技术发展基金（项目编号：FDCT 0151/2024/AFJ）、浙江省先锋与领航羊研发计划（项目编号：2024C03107）、国家自然科学基金国际合作与交流项目（项目编号：82461160264）以及澳门特别行政区科学技术发展基金（项目编号：FDCT 006/2023/SKL）的支持。图形摘要由BioGDP.com制作。