Nature Nanotechnology：浙江大学毛峥伟/王伟林等合作使用人工酶“武装”的长双歧杆菌益生菌缓解肠道炎症和菌群失调

时间：2023-03-28 19:35:13   热度：37.1℃   作者：网络

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炎症性肠病可由肠道黏膜屏障功能障碍和肠道菌群调节异常引起。传统的治疗方法使用药物来控制炎症，并可能使用益生菌疗法作为辅助。然而，目前的标准做法往往遭受代谢不稳定，有限的靶向和导致不满意的治疗结果。

2023年3月27日，浙江大学毛峥伟、王伟林及新加坡国立大学陈小元共同通讯在Nature Nanotechnology（IF=41）在线发表题为“Artificial-enzymes-armed Bifidobacterium longum probiotics for alleviating intestinal inflammation and microbiota dysbiosis”的研究论文，该研究表明人工酶武装的长双歧杆菌益生菌缓解肠道炎症和菌群失调。

该研究报道了人工酶修饰的长双歧杆菌益生菌重塑炎症性肠病的健康免疫系统。益生菌可以促进生物相容性人工酶的靶向和滞留，持续清除升高的活性氧，缓解炎症因子。人工酶引起的炎症减少，提高了细菌的活力，迅速重塑肠道屏障功能，恢复肠道菌群。治疗效果在小鼠和犬模型中得到证实，并表现出优于传统临床药物的结果。

炎症性肠病(IBD)是一个特发性肠道疾病家族，发病复杂且难以捉摸，但新出现的证据表明，IBD与肠粘膜屏障功能障碍和细菌微生物的紊乱有关，随后导致活性氧(ROS)和炎症因子升高的过度活跃免疫反应。目前可用的临床治疗大多集中在通过抑制肠道炎症负担来改善疾病相关症状。尽管抗炎的5-氨基水杨酸酯(5-ASA)和皮质类固醇，甚至肿瘤坏死因子(TNF)拮抗剂的免疫抑制药物具有强大的作用，但它们并不是对所有患者都有益。此外，长期使用它们可能导致严重的药物不良反应，包括死亡，甚至增加感染和恶性肿瘤的风险。这些局限性可能是由于这些传统药物的不可逆消耗、快速代谢和非选择性相互作用造成的。

另一方面，口服益生菌疗法一直是治疗IBD的有希望的佐剂，通过在肠道上休息来积极调节细菌组成的平衡并促进肠粘膜修复。然而，由于缺乏抗氧化酶，如过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)，这些严格厌氧益生菌易受到IBDs体内ROS的损伤，从而降低了治疗效果，延长了治疗时间。对更有效、更安全的IBD治疗方法的需求尚未得到满足，这种治疗方法可以有效地靶向发炎的结肠，并通过抑制炎症、重塑肠道屏障功能和调节受感染组织中的肠道微生物组来快速重塑卫生的免疫微环境。

人工酶武装益生菌的制备及表征（图源自Nature Nanotechnology ）

为了满足这一需求，已经建立了人工酶武装的长双歧杆菌（BL）益生菌来调节肠道炎症。在这个平台中，单原子催化剂的人工酶(SAzymes)，一种含有原子分散的活性金属中心的纳米材料，已被用于有效地模拟天然抗氧化防御系统，不仅可以取代临床使用的抗炎药物，还可以保护商业益生菌免受敌对压力的影响。

因此，在UC和CD小鼠模型中，SAzymes -武装益生菌BL@B-SA50可以降低ROS水平，抑制促炎细胞因子的产生，恢复肠道屏障功能，增加肠道菌群的丰富度和多样性。最重要的是，在患有结肠炎的犬中，BL@B-SA50也表现出了突出的治疗潜力，极大地加速了人工酶武装益生菌的临床转化过程。综上所述，本研究中所描述的BL工程益生菌在应用催化人工酶和代谢益生菌开发抗炎益生菌以减少促炎分子和调节菌群失调方面又迈进了一步。