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  為此，天津工業(yè)大學(xué)高輝教授團(tuán)隊(duì)以天然抗菌脂肪酸月桂酸為切入點(diǎn)，構(gòu)建脂質(zhì)分子庫(kù)，從12種脂質(zhì)中篩選出S12（月桂酰胺衍生物），實(shí)現(xiàn)選擇性殺傷Fn而不影響益生菌丁酸梭菌（Cb）。S12能夠破壞Fn細(xì)胞膜磷脂層（外膜+內(nèi)膜）的通透性，引發(fā)膜去極化（DiSC₃-5檢測(cè)）和內(nèi)容物泄漏（PI染色），而對(duì)Cb的厚肽聚糖壁無(wú)損傷（SEM/CLSM驗(yàn)證）。S12自組裝形成納米級(jí)脂質(zhì)外殼，使Cb在模擬胃酸、模擬腸液和小鼠體內(nèi)腸道滯留中具有較好的遞送效果。

  在Fn加重DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型中，Cb@S12治療組小鼠的結(jié)腸長(zhǎng)度趨近于健康組小鼠，和對(duì)照組小鼠有顯著性區(qū)別。Cb@S12治療組能夠提高Cb的定殖和以及其分泌的丁酸鹽增加，并選擇性殺傷Fn降低病原體的含量，豐富了腸道菌群的多樣性，進(jìn)而促使炎癥因子TNF-α、IL-6、IFN-γ水平下降，促進(jìn)腸道黏膜的修復(fù)。此外，在Fn感染的CRC原位模型中，Cb@S12治療組同樣提高Cb的定殖和丁酸鹽增加，并選擇性殺傷Fn，豐富了腸道菌群，并進(jìn)一步提高了腫瘤內(nèi)CD8⁺ T細(xì)胞浸潤(rùn)水平，M1型巨噬細(xì)胞占比提升，IFN-γ水平升高，形成抗腫瘤免疫微環(huán)境，從而起到了對(duì)腫瘤的治療效果。通過IVIS成像可以看出，Cb@S12治療組小鼠的腫瘤明顯減小。

圖1. 本研究示意圖：A) 從月桂酸（LA）及其衍生物脂質(zhì)庫(kù)中篩選出對(duì)具核梭桿菌（Fn）具有選擇性抗菌活性，同時(shí)對(duì)益生菌丁酸梭菌（Cb）無(wú)害的脂質(zhì)。B)口服遞送經(jīng)篩選的S12包被的益生菌Cb（Cb@S12），用于治療小鼠中Fn相關(guān)的腸道疾病。Cb@S12通過增強(qiáng)Cb在胃腸道穩(wěn)定性和腸道滯留能力，有效將Cb遞送至腸道病變部位，并且S12殼體選擇性殺滅病原菌Fn而不損害Cb的活性。具體來說，通過以下途徑恢復(fù)Fn加重的DSS誘導(dǎo)急性結(jié)腸炎小鼠：炎癥因子減少、結(jié)腸上皮屏障修復(fù)以及腸道微生物穩(wěn)態(tài)維持。此外，Fn感染的結(jié)直腸癌原位腫瘤小鼠通過腸道菌群精準(zhǔn)調(diào)控和激發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)（表現(xiàn)為CD4⁺ T細(xì)胞、CD8⁺ T細(xì)胞和M1型巨噬細(xì)胞增加）實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)抑制。

圖2. 針對(duì)Fn選擇性抗菌脂質(zhì)的篩選及機(jī)制探索：A)脂質(zhì)S8-S16的分子式。通過從12種化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣的脂質(zhì)庫(kù)中篩選，發(fā)現(xiàn)月桂酰胺衍生物S12對(duì)Fn具有特異性抗菌活性。B, C) 脂質(zhì)S8-S16對(duì)Fn（B）和Cb（C）的最低抑菌濃度（MIC）和最低殺菌濃度（MBC）列表。結(jié)果顯示，S12對(duì)Fn的MIC為10 μg/mL，MBC為25 μg/mL，而對(duì)Cb無(wú)明顯抑制作用。D-G)掃描電鏡（SEM）和共聚焦顯微鏡（CLSM）觀察細(xì)菌形態(tài)。 H-J)S12對(duì)細(xì)菌膜完整性的評(píng)估（n=3）：H)胞質(zhì)膜去極化：Fn經(jīng)S12處理后DiSC₃-5熒光信號(hào)顯著增強(qiáng)（膜去極化），Cb無(wú)變化；I) 胞質(zhì)膜通透性：Fn經(jīng)S12處理后PI熒光信號(hào)顯著增加（膜穿孔），Cb無(wú)變化；J) 外膜通透性：S12在MIC濃度下可破壞Fn外膜（NPN探針檢測(cè)）。K) S12選擇性抗菌機(jī)制示意圖：S12通過靶向Fn較薄的革蘭氏陰性外膜和內(nèi)膜磷脂層，引發(fā)膜去極化、內(nèi)容物泄漏及氧化損傷；而Cb因革蘭氏陽(yáng)性厚肽聚糖壁的保護(hù)，免受S12破壞。

圖3. Cb@S12的配方設(shè)計(jì)及胃腸道穩(wěn)定性與滯留增強(qiáng)機(jī)制：A)通過生物界面自組裝策略構(gòu)建Cb@S12。S12脂質(zhì)通過靜電吸附與益生菌表面結(jié)合，形成納米保護(hù)層。B)Cb@S12雙重功能：抵抗胃腸道惡劣環(huán)境并選擇性殺滅Fn。C)測(cè)定Cb和Cb@S12的粒徑分布與Zeta電位。D)流式細(xì)胞術(shù)分析FITC標(biāo)記的Cb：未標(biāo)記Cb作為對(duì)照。E-F)透射電鏡（TEM）與掃描電鏡（SEM）觀察Cb@S12的微觀形貌：TEM顯示S12在Cb表面形成均勻納米涂層；SEM顯示Cb@S12表面光滑致密。G) 生長(zhǎng)曲線顯示Cb@S12在BHI培養(yǎng)基中37℃培養(yǎng)時(shí)的OD 600值，表明S12的殼體不影響益生菌增殖活性。H-I) 模擬胃液（SGF）耐受性測(cè)試：SEM顯示Cb@S12在SGF中孵育0.5小時(shí)后仍保持完整結(jié)構(gòu)。J-K) 模擬腸液（SIF）耐受性測(cè)試：SEM顯示Cb@S12在SIF中孵育1小時(shí)和4小時(shí)后細(xì)菌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。L)模擬胃腸道消化后Cb與Cb@S12的活菌涂布平板驗(yàn)證。M)IVIS檢測(cè)熒光標(biāo)記的Cb@S12小鼠腸道滯留：口服相同數(shù)量（1×10? CFU）的Cb和Cb@S12后，Cb@S12在小鼠腸道內(nèi)的滯留效果更好（n=3）。

圖4. Cb@S12對(duì)Fn加重的DSS誘導(dǎo)急性結(jié)腸炎小鼠的治療作用：A) 小鼠模型示意圖。B) 治療期間小鼠體重變化。C) 不同治療組結(jié)腸組織對(duì)比照片。D) 不同治療組結(jié)腸組織長(zhǎng)度。E-G) 結(jié)腸組織中TNF-α（E）、IFN-γ（F）和IL-6（G）水平（n=5）。H) 不同治療組結(jié)腸組織的H&E染色（黑色箭頭：淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，紅色箭頭：隱窩損傷，標(biāo)尺：200 μm）。I) 不同治療組結(jié)腸組織的免疫組化染色。J) 各組結(jié)腸組織病理學(xué)評(píng)分。K) 不同治療組髓過氧化物酶（MPO）陽(yáng)性細(xì)胞定量分析。

圖5. Cb@S12緩解腸道炎癥的治療機(jī)制：A) 結(jié)腸組織中緊密連接蛋白ZO-1和Occludin的免疫熒光圖像。Cb@S12治療組中，ZO-1和Occludin的膜定位顯著恢復(fù)，表明腸道屏障完整性修復(fù)。B, C) ZO-1 (B)和Occludin(C)的相對(duì)熒光強(qiáng)度定量分析（n=5）。D-F)16S rRNA測(cè)序分析腸道菌群：D)觀察到的OTUs數(shù)量：Cb@S12組微生物多樣性顯著高于炎癥模型組（P < 0.01）；E) Fusobacterium和Clostridium的豐度F)腸道菌群Shannon多樣性指數(shù)：Cb@S12組多樣性恢復(fù)至健康水平（P < 0.001）。G)GC-MS分析糞便中短鏈脂肪酸（SCFA）含量。H)治療機(jī)制示意圖。

圖6. Cb@S12對(duì)Fn相關(guān)的原位CT26腫瘤小鼠模型的抗癌作用評(píng)估。A) 小鼠CRC原位腫瘤模型實(shí)驗(yàn)流程圖。B) 通過H&E染色評(píng)估各器官（心、肝、脾、肺、腎、腫瘤）的組織學(xué)變化，驗(yàn)證治療的生物安全性和腫瘤組織的病理狀態(tài)。C) IVIS監(jiān)測(cè)腫瘤生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，顯示Cb@S12組在腫瘤抑制方面的顯著效果。D) 腫瘤組織中的Fn特異性熒光原位雜交（FISH）與凋亡TUNEL染色聯(lián)合評(píng)估，確認(rèn)其對(duì)致病菌抑制及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的效果。E) 記錄治療過程中的小鼠體重變化。F) 各組小鼠的生存曲線分析，Cb@S12組表現(xiàn)出明顯的生存優(yōu)勢(shì)。G, H) 腫瘤內(nèi)T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的流式分析I) 腫瘤組織中干擾素γ（IFN-γ）的水平升高，說明局部免疫應(yīng)答被增強(qiáng)。J, K) 糞便中腸道菌群組成分析，比較了不同組中Fusobacterium和Clostridium的相對(duì)豐度及總OTUs數(shù)量，反映出對(duì)菌群的重塑效果。L) GC-MS分析糞便中短鏈脂肪酸（SCFA）含量。

  本研究首次構(gòu)建了一種基于益生菌的智能納米平臺(tái)（Cb@S12），通過“抗菌-消炎-免疫激活”三重機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了Fn相關(guān)腸道疾病的高效治療。該策略不僅避免了抗生素的廣譜殺傷副作用，還通過益生菌的代謝功能重塑腸道菌群微生態(tài)，為IBD和CRC的聯(lián)合治療提供了潛在的治療策略。研究證實(shí)，Cb@S12在動(dòng)物模型中安全有效，具有潛在的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

  以上研究成果以“Oral delivery of Clostridium butyricum using selective antibacterial lipids for enhanced treatment of Fusobacterium nucleatum-associated intestinal diseases” 為題，發(fā)表于Nano Today（2025， 62， 102742. DOI：10.1016/j.nantod.2025.102742）。天津工業(yè)大學(xué)高輝教授和天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院王舒瑜博士為通訊作者，天津工業(yè)大學(xué)博士研究生趙圣科和天津工業(yè)大學(xué)余云健講師為共同第一作者。這項(xiàng)工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2025.102742