靶向Mn@CeO₂纳米酶修饰的益生菌水凝胶微球重塑炎症性肠病中的肠道稳态

MnCe@LR/AMs增强对炎症黏膜的黏附能力

本研究通过体内实验系统验证了纳米酶-水凝胶微球系统（MnCe@LR/AMs）对罗伊氏乳杆菌（LR）肠道黏附能力及滞留效率的提升作用，为模拟临床炎症性肠病（IBD）病理特征，采用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导建立小鼠实验性结肠炎模型，并通过DiR荧光染料标记益生菌以动态示踪其在肠道内的分布与滞留特征；结果显示，口服给药12 h后，MnCe@LR/AMs组肠道组织的荧光信号强度显著高于游离罗伊氏乳杆菌（free LR）组（p<0.05），且该系统在健康肠道与炎症性肠道微环境中均表现出更优的长期滞留特性，给药48 h后小鼠解剖结果进一步证实，MnCe@LR/AMs处理组结肠组织的荧光信号强度显著强于free LR组，提示该微球系统可有效促进益生菌在肠道黏膜表面的黏附与持续性维持；为量化评估益生菌肠道定植效率，通过实时荧光定量PCR（qPCR）对小鼠粪便样本中的菌群DNA进行分析，结果显示MnCe@LR/AMs组中罗伊氏乳杆菌的相对丰度显著高于free LR组（p=0.0013），从菌群定量层面验证了该系统对益生菌肠道定植效率的增强效应；机制上，该系统依托带负电荷的海藻酸盐微球（AMs）与炎症结肠区域呈正电的病理微环境之间的静电相互作用，实现罗伊氏乳杆菌向炎症部位的靶向递送，并显著提升其在炎症肠道的定植能力。

MnCe@LR/AMs对DSS诱导性结肠炎的治疗功效

在证实纳米酶-微球系统可提升益生菌胃肠道耐受性并增强肠道炎症靶向能力的基础上，本研究进一步评估了MnCe@LR/AMs对DSS诱导性结肠炎的治疗效果。通过7天DSS造模联合7天干预治疗发现：MnCe@LR/AMs治疗组小鼠体重恢复最快，疾病活动指数（DAI）评分显著降低，结肠长度接近健康组。组织学分析显示该组肠上皮损伤显著减轻，杯状细胞数量明显恢复。免疫荧光和Western blot证实MnCe@LR/AMs能显著提升紧密连接蛋白（ZO-1和occludin）表达。ELISA检测表明该制剂可降低促炎因子（TNF-α、IL-1β）并增加抗炎因子（IL-4、IL-10）分泌。结果表明，MnCe@LR/AMs通过多机制协同作用——包括抗炎、修复肠道屏障及调节免疫平衡——展现出优于单一组分（游离益生菌或纳米酶）的治疗效果，其疗效与临床常用药物5-ASA相当。

MnCe@LR/AMs对急性结肠炎小鼠肠道菌群的调节作用

本研究采用16S rDNA测序技术，对MnCe@LR/AMs在结肠炎小鼠模型中对肠道微生物群落的调节作用进行了深入分析。研究结果揭示，经MnCe@LR/AMs治疗后，小鼠肠道微生物群落的α多样性显著提升，具体表现为Chao1指数、Shannon指数及物种数量的增加。此外，β多样性分析显示，治疗组的微生物群落结构与健康对照组更为相似，PCoA分析及PERMANOVA检验结果（p=0.001）支持了这一发现。在分类学层面，MnCe@LR/AMs处理显著提高了拟杆菌纲（Bacteroidia）和梭菌纲（Clostridia）等有益菌群的相对丰度，同时促进了双歧杆菌目（Bifidobacteriales）、梭菌目（Clostridiales）等有益菌群的恢复，并有效降低了肠杆菌目（Enterobacterales）等潜在致病菌的丰度。热图分析进一步证实了MnCe@LR/AMs对有益菌群如瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）的显著增加作用，以及对肠杆菌科（Enterobacteriaceae）等有害菌群的减少作用。在属水平上，益生菌如罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus）、阿克曼菌（Akkermansia）的丰度得到显著恢复，而埃希氏菌-志贺氏菌（Escherichia_Shigella）等病原菌的丰度则受到抑制。相关性分析表明，罗伊氏乳杆菌的丰度与疾病活动指数之间存在显著的负相关性（r=-0.7410, p=0.014）。功能预测分析显示，MnCe@LR/AMs能够恢复肠道菌群的代谢功能，并减少与疾病相关的代谢通路富集。综上所述，MnCe@LR/AMs通过重塑肠道微生物群落的平衡，有效缓解了结肠炎的症状。

MnCe@LR/AMs治疗急性结肠炎的代谢组学与转录组学联合分析

本研究通过代谢组学与转录组学的联合分析，揭示了MnCe@LR/AMs在治疗结肠炎中的多重作用机制。代谢组学分析揭示，在治疗组中，共有525种代谢产物上调，79种下调。特别地，色氨酸代谢产物（如吲哚-3-乙酸等）以及氨基酸（包括精氨酸、缬氨酸等）的水平显著升高，而有害代谢产物如5-羟吲哚乙酸和氧化型谷胱甘肽的含量则有所减少。转录组学分析表明，在治疗组中，有348个基因表达上调，584个基因表达下调。KEGG富集分析显示，这些差异基因显著富集于代谢通路，而GO分析则表明细胞外区域和免疫应答等通路被激活。联合分析进一步证实，治疗组通过上调Slc15a1、Slc36a1、Slc7a9等氨基酸转运蛋白基因，显著改善了肠道蛋白质的消化吸收功能，促进了中性氨基酸（如丝氨酸）和阳离子氨基酸（如精氨酸）的吸收。相关性分析显示，小鼠体重与氨基酸丰度及转运蛋白基因表达之间存在显著的正相关性，这表明MnCe@LR/AMs通过增强氨基酸的吸收，维持了营养稳态，进而激活了免疫功能并加速了组织修复。

MnCe@LR/AMs的体外免疫调节活性

经体外实验验证，MnCe@LR/AMs能够通过“双重靶向"机制调控巨噬细胞的极化状态。机制研究揭示，海藻酸钠（SA）中的β-D-甘露糖醛酸残基与巨噬细胞表面的甘露糖受体（MR）具有特异性结合能力（分子对接结合能为-5.3 kcal/mol），从而实现对炎症部位的靶向；同时，微球的负电特性通过静电作用增强了巨噬细胞对其的摄取。实验结果表明，MnCe@LR/AMs能被巨噬细胞有效内化，并显著促进M2型极化（CD206+细胞比例从15.1%提升至22.2%），同时抑制M1型极化（CD86+细胞比例从79%降至63.2%）。通过ELISA检测，该处理方式能够降低促炎因子（TNF-α、IL-1β）的水平，并提升抗炎因子（IL-4、IL-10）的水平。体内实验进一步证实了MnCe@LR/AMs能够降低结肠M1型巨噬细胞的比例并增加M2型巨噬细胞群体。竞争抑制实验显示，甘露糖预处理显著降低了巨噬细胞对LR的摄取，从而证实了MR靶向的特异性。综上所述，MnCe@LR/AMs通过“静电吸附+MR靶向"的双重靶向机制调控巨噬细胞极化，进而发挥免疫调节作用。

MnCe@LR/AMs对TNBS诱导型克罗恩病（CD）的治疗功效

MnCe@LR/AMs在由2,4,6-*磺酸（TNBS）诱导的克罗恩病（CD）小鼠模型中表现出显著的治疗效果。该制剂能有效促进体重的恢复、降低疾病活动指数（DAI评分），并逆转由TNBS引起的结肠缩短现象，其结肠长度的恢复程度与健康组无显著差异。实验结果证实MnCe@LR/AMs对克罗恩病具有治疗潜力。

MnCe@LR/AMs的生物安全性

经口服给药评估，MnCe@LR/AMs显示出比较好的生物相容性。在健康小鼠给药7天的实验中，未观察到明显的体重下降，且主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏）的组织结构均未出现异常变化，这表明该制剂具有良好的安全性及可忽略的副作用。

文章总结