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浙江大學周民/路靜、新加坡國立大學陳小元團隊《Adv. Mater.》：微藻復合凝膠用于治療炎癥性腸病及其相關焦慮和抑郁癥狀

2024-03-02 來源：高分子科技

炎癥性腸病（IBD）是一組病因不明的腸道慢性、復發性炎癥性疾病。患者通常在成年早期被診斷出來，并因慢性炎癥而出現終生癥狀，其嚴重程度和治療反應各不相同。與普通人群相比，IBD患者患抑郁癥和焦慮癥的風險可能更高。該患者群體出現抑郁或焦慮會導致生活質量下降，使 IBD 的臨床管理復雜化,甚至增加活動性疾病的發生頻率。盡管研究表明許多慢性疾病由于病程漫長而導致抑郁和焦慮的風險增加，但腸道和大腦之間復雜的溝通，稱為“腸-腦軸”或“微生物群-腸-腦軸”，可能會使IBD患者特別容易患上精神疾病。雖然這種關聯的方向以及這種關聯背后的因果機制仍然不確定，但是大量證據表明IBD與抑郁或焦慮之間的聯系可能是雙向的。因此，研究IBD和精神合并癥的病因并開發新的治療干預途徑是必要的。

圖1. SP@Rh-gel治療用于治療炎癥性腸病及其伴發焦慮和抑郁

為此，浙江大學醫學院附屬第二醫院/浙江大學愛丁堡大學聯合學院/浙江大學鄂爾多斯鄂托克生物醫藥聯合研究中心周民教授，浙江大學醫學院附屬第一醫院路靜研究員，新加坡國立大學陳小元教授團隊合作在國際學術期刊《Advanced Materials》在線發表題為“Microalgae-Based Hydrogel for Inflammatory Bowel Disease and Its Associated Anxiety and Depression”的研究論文。該研究提出了一種口服水凝膠策略（SP@Rh-gel），用于共遞送螺旋藻（Spirulina platensis）和大黃酸（rhein），通過調節微生物-腸-腦軸來治療IBD及其相關的焦慮和抑郁。SP@Rh-gel在藥物溶解度、釋放特性和腸道滯留方面表現出顯著的增強，從而有效提高口服藥物生物利用度。口服SP@Rh-gel能夠抑制NF-κB-Caspase-1信號通路，減少腸道炎癥，并重新平衡被破壞的腸道微生物群落，以維持腸道穩態。此外，SP@Rh-gel維持腸道屏障完整性，減少促炎細胞因子和脂多糖的釋放，以及阻止它們通過血腦屏障進入海馬，從而抑制神經炎癥并維持神經可塑性。在慢性結腸炎小鼠模型中，SP@Rh-gel顯著緩解了結腸炎癥狀以及焦慮和抑郁樣行為。本研究展示了微生物-腸-腦軸在IBD伴發精神障礙發展中的重要作用，并提出了一種安全、簡單且高效的治療策略，用于管理IBD及其伴發的精神障礙。

圖2.SP@Rh-gel的合成與表征

自組裝方法合成了大黃酸水凝膠（Rh-gel），通過添加螺旋藻（SP）制備了負載SP的大黃酸水凝膠（SP@Rh-gel）。SP@Rh-gel的UV-Vis光譜顯示了SP和Rh-gel的特征吸收峰，表明SP在水凝膠中保持了其結構完整性。藥物釋放研究顯示，SP@Rh-gel在模擬腸道環境中實現了持續的大黃酸釋放，而在模擬胃環境中釋放較少，表明了其在腸道中的靶向釋放潛力。結果表明，SP@Rh-gel作為一種新型口服治療策略，能夠有效改善大黃酸的溶解性、釋放特性和腸道滯留，為治療IBD及其相關精神障礙提供了一種有前景的方法。

圖3.SP@Rh-gel預防DSS誘導的焦慮和抑郁行為變化

研究者建立了一個慢性結腸炎模型，并在治療期間對小鼠進行了行為學測試。結果顯示，與DSS組相比，SP@Rh-gel治療組的小鼠在曠場測試（OFT）中表現出更多的中央區域停留時間，在高架十字迷宮（EPM）測試中在開放臂的停留時間和穿越頻率顯著增加，這反映了焦慮行為的減輕。在強迫游泳測試（FST）和尾部懸掛測試（TST）中，SP@Rh-gel組的小鼠的不動時間顯著減少，這表明抑郁行為得到了緩解。這些結果表明，SP@Rh-gel能夠有效地減輕由DSS誘導的慢性結腸炎小鼠的焦慮和抑郁樣行為。

浙江大學博士后鐘丹妮和浙江大學博士生金康裕、王若溪為本文的第一作者與共同第一作者。浙江大學周民教授、路靜研究員和新加坡國立大學陳小元教授為該文章的通訊作者。上述研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、創新研究院醫藥轉化項、博士后面上項目等基金項目的大力支持。

周民團隊近年來率先在微藻活性生物材料生物醫學應用方向開展系列工作。前期，周民團隊開展了活性微藻口服藥物遞系統用于胃腸道疾病治療及放療防護（Sci. Adv. 2021; Nat. Commun.2022; ACS Nano, 2023); 腫瘤治療 (Nat. Commun, 2023; Adv.Drug Deliv. Rev., 2023; Sci. Adv. 2020; Adv. Funct. Mater. 2020; Small 2020; ACS. Appl. Mater. Interfaces 2020; Theranostics 2021; View 2021);感染性疾病治療(Nano Today 2023,; Adv Therapeutics. 2020)、重金屬解毒(Nano Today 202)以及糖尿病治療(ACS Nano 2023,)等系列研究，并取得了一系列開創性的進展。該團隊正在開展微藻藥物的大動物模型藥理和毒理學系統研究，推動其臨床轉化。

浙江大學-鄂爾多斯生物醫藥聯合研究中心位于浙江大學海寧校區，面向市場，立足生物醫藥發展的戰略性、全局性、前瞻性，著力提升解決生物醫藥領域重大科學問題能力。研究中心集領軍人才匯聚、創新人才培養、公共平臺服務、高新技術轉移、新興企業孵化和戰略咨詢規劃等功能于一體，大力推進產學研用緊密合作，聯合攻關生物醫藥產業關鍵技術難題，促進科技成果轉化與產業化，加快發展微藻在生物醫藥領域轉型升級，助力微藻產業高質量、可持續發展。中心主任是浙江大學求是特聘教授周民，國家萬人領軍人才，國家高層次青年人才教育部重點實驗室副主任，承擔國家重點研發計劃、基金委等項目十余項。當前中心經費和空間充足，正在大力招聘相關領域的專職研究員、博士后以及科研人員等，歡迎海內外有識之士加盟。聯系方式：請講簡歷和申請資料發送到zhoum@zju.edu.cn.

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202312275

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（責任編輯：xu）

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