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浙江大學(xué)周民/路靜、新加坡國立大學(xué)陳小元團(tuán)隊(duì)《Adv. Mater.》：微藻復(fù)合凝膠用于治療炎癥性腸病及其相關(guān)焦慮和抑郁癥狀
2024-03-02  來源：高分子科技

  炎癥性腸。↖BD）是一組病因不明的腸道慢性、復(fù)發(fā)性炎癥性疾病；颊咄ǔＴ诔赡暝缙诒辉\斷出來，并因慢性炎癥而出現(xiàn)終生癥狀，其嚴(yán)重程度和治療反應(yīng)各不相同。與普通人群相比，IBD患者患抑郁癥和焦慮癥的風(fēng)險(xiǎn)可能更高。該患者群體出現(xiàn)抑郁或焦慮會(huì)導(dǎo)致生活質(zhì)量下降，使 IBD 的臨床管理復(fù)雜化,甚至增加活動(dòng)性疾病的發(fā)生頻率。盡管研究表明許多慢性疾病由于病程漫長而導(dǎo)致抑郁和焦慮的風(fēng)險(xiǎn)增加，但腸道和大腦之間復(fù)雜的溝通，稱為“腸-腦軸”或“微生物群-腸-腦軸”，可能會(huì)使IBD患者特別容易患上精神疾病。雖然這種關(guān)聯(lián)的方向以及這種關(guān)聯(lián)背后的因果機(jī)制仍然不確定，但是大量證據(jù)表明IBD與抑郁或焦慮之間的聯(lián)系可能是雙向的。因此，研究IBD和精神合并癥的病因并開發(fā)新的治療干預(yù)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(fā)焦慮和抑郁


  為此，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院/浙江大學(xué)愛丁堡大學(xué)聯(lián)合學(xué)院/浙江大學(xué)鄂爾多斯鄂托克生物醫(yī)藥聯(lián)合研究中心周民教授，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院路靜研究員，新加坡國立大學(xué)陳小元教授團(tuán)隊(duì)合作在國際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》在線發(fā)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(diào)節(jié)微生物-腸-腦軸來治療IBD及其相關(guān)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(xiàn)出顯著的增強(qiáng)，從而有效提高口服藥物生物利用度？诜P@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(wěn)態(tài)。此外，SP@Rh-gel維持腸道屏障完整性，減少促炎細(xì)胞因子和脂多糖的釋放，以及阻止它們通過血腦屏障進(jìn)入海馬，從而抑制神經(jīng)炎癥并維持神經(jīng)可塑性。在慢性結(jié)腸炎小鼠模型中，SP@Rh-gel顯著緩解了結(jié)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(fā)精神障礙發(fā)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(fā)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(fù)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(jié)構(gòu)完整性。藥物釋放研究顯示，SP@Rh-gel在模擬腸道環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的大黃酸釋放，而在模擬胃環(huán)境中釋放較少，表明了其在腸道中的靶向釋放潛力。結(jié)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(guān)精神障礙提供了一種有前景的方法。 


圖3.SP@Rh-gel預(yù)防DSS誘導(dǎo)的焦慮和抑郁行為變化


  研究者建立了一個(gè)慢性結(jié)腸炎模型，并在治療期間對小鼠進(jìn)行了行為學(xué)測試。結(jié)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(xiàn)出更多的中央?yún)^(qū)域停留時(shí)間，在高架十字迷宮（EPM）測試中在開放臂的停留時(shí)間和穿越頻率顯著增加，這反映了焦慮行為的減輕。在強(qiáng)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(dòng)時(shí)間顯著減少，這表明抑郁行為得到了緩解。這些結(jié)果表明，SP@Rh-gel能夠有效地減輕由DSS誘導(dǎo)的慢性結(jié)腸炎小鼠的焦慮和抑郁樣行為。


  浙江大學(xué)博士后鐘丹妮和浙江大學(xué)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(xué)周民教授、路靜研究員和新加坡國立大學(xué)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、創(chuàng)新研究院醫(yī)藥轉(zhuǎn)化項(xiàng)、博士后面上項(xiàng)目等基金項(xiàng)目的大力支持。


  周民團(tuán)隊(duì)近年來率先在微藻活性生物材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方向開展系列工作。前期，周民團(tuán)隊(duì)開展了活性微藻口服藥物遞系統(tǒng)用于胃腸道疾病治療及放療防護(hù)（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(chuàng)性的進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)正在開展微藻藥物的大動(dòng)物模型藥理和毒理學(xué)系統(tǒng)研究，推動(dòng)其臨床轉(zhuǎn)化。


  浙江大學(xué)-鄂爾多斯生物醫(yī)藥聯(lián)合研究中心位于浙江大學(xué)海寧校區(qū)，面向市場，立足生物醫(yī)藥發(fā)展的戰(zhàn)略性、全局性、前瞻性，著力提升解決生物醫(yī)藥領(lǐng)域重大科學(xué)問題能力。研究中心集領(lǐng)軍人才匯聚、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、公共平臺(tái)服務(wù)、高新技術(shù)轉(zhuǎn)移、新興企業(yè)孵化和戰(zhàn)略咨詢規(guī)劃等功能于一體，大力推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用緊密合作，聯(lián)合攻關(guān)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，加快發(fā)展微藻在生物醫(yī)藥領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級，助力微藻產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。中心主任是浙江大學(xué)求是特聘教授周民，國家萬人領(lǐng)軍人才，國家高層次青年人才教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、基金委等項(xiàng)目十余項(xiàng)。當(dāng)前中心經(jīng)費(fèi)和空間充足，正在大力招聘相關(guān)領(lǐng)域的專職研究員、博士后以及科研人員等，歡迎海內(nèi)外有識(shí)之士加盟。聯(lián)系方式：請講簡歷和申請資料發(fā)送到zhoum@zju.edu.cn.


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

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