摘要
溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种慢性炎症性疾病，其发病机制尚不清楚，但其发生和发展与氧化应激升高、结肠上皮屏障破坏、粘膜免疫失衡和生态失调有关。尽管临床常用的药物如氨基水杨酸类、糖皮质激素类、生物抑制剂类等药物可以缓解UC症状，但其长期应用受到严重不良反应的限制。因此，迫切需要一种新的UC治疗方案。 针对UC发病区域高水平活性氧(Reactive oxygen species,ROS)特征，本研究创新性的构建了一种ROS响应型纳米载体。该载体以羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose,CMC)为骨架，以含硒的化合物Se-NH2作为ROS响应元件，通过与CMC侧链的交联，形成ROS响应型纳米载体CMC-Se。随后对CMC-Se的结构性质进行表征。进一步我们将姜黄素(Curcumin,CUR)负载到CMC-Se中获得ROS响应型姜黄素纳米粒(CUR@CMC-Se)。通过体外实验探究CUR@CMC-Se的结构性质、氧化释药性能以及各项稳定性。最后，我们使用葡聚糖硫酸钠(Dextran sulfate sodium Salt,DSS)诱导建立UC小鼠模型，评估CUR@CMC-Se体内治疗效果，并从病理组织、细胞因子表达水平、肠道微生物群落变化等方面初步探究了其治疗机制。 实验结果表明，本研究将Se-NH2连接到CMC侧链的羧基上成功构建ROS响应型纳米载体CMC-Se,该载体硒元素质量含量为4.67％。在水溶液中PDI为0.332、粒径大小为310.7nm、Zeta电位为-35.67mV的表明CMC-Se在水溶液中能形成体系稳定、分布均一的纳米粒。而负载CUR后的CUR@CMC-SePDI为0.212、粒径为387.12nm和Zeta电位为-44.35 mV。体外氧化释放实验结果表明，CUR@CMC-Se在H2O2环境中的释药行为呈浓度依赖性，这表明CUR@CMC-Se能有效响应炎症区域的高水平的H2O2环境，释放CUR。体外模拟消化结果表明本研究所构建的CUR@CMC-Se能有效抵抗胃肠道的消化，与游离的CUR相比，负载于CMC-Se中的CUR的保留率提高了176倍。随后我们对CUR@CMC-Se在UC小鼠体内的治疗效果和机制进行了探究，通过活体成像系统观察发现，与健康小鼠对比，CMC-Se在炎症结肠中有显著性的积累，且未在其他组织和器官中观察到有CMC-Se的分布，表明CMC-Se在体内具有良好的炎症结肠分布性。同时生物安全性实验结果表明CUR@CMC-Se对小鼠各器官无毒副作用，未观察到有免疫异常的现象。由此说明，CUR@CMC-Se具有良好的生物安全性。此外，经CUR@CMC-Se干预后可以明显缓解小鼠UC的症状，降低DAI评分、恢复肠道长度以及减轻炎症程度，有效逆转了小鼠肠道受损的情况。通过病理切片分析、实时荧光定量PCR以及肠道微生物16S rRNA测序分析结果显示，CUR@CMC-Se的治疗机制主要分为两个方面，其一，通过抑制肿瘤坏死因子(TNF-α)和白介素-1β(IL-1 β)和上调白介素-10(IL-10)和转化生长因子-β(TGF-β)基因的表达量以缓解肠道炎症情况，增加紧密连接蛋白(ZO-1)含量以及肠道屏障相关蛋白基因(MUC3)的表达量帮助肠道修复肠道屏障恢复健康。其二，CUR@CMC-Se通过改变肠道菌群的组成，增加产生肠道黏膜以及短链脂肪酸的Akkermansia菌群的丰度，降低致病菌Erysipelatoclostridium的丰度来帮助肠道恢复健康。 综上所述，本研究创新性的构建了一种ROS响应型的纳米载体，并成功用于CUR的口服递送以治疗UC。该纳米载体具有良好的炎症区域响应性能和生物安全性，有望为UC的治疗提供更为有效和安全的方案，为开发肠道炎症相关药物和生物活性制剂的口服递送载体提供了研究方向。
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