中科院1區-Adv?Sci | 浙江省人民醫院等揭示金銀花納米囊泡可調節腸道菌群而治療炎癥性腸病

最近發現的植物來源的外泌體樣納米囊泡（PNVs）是具有雙層膜結構的納米級囊泡，在細胞間通訊、信號轉導和維持生物體穩態中起著至關重要的作用。PNVs富含生物活性分子，如核酸、蛋白質和脂質，并表現出免疫調節、抗腫瘤、再生和抗炎效果。來自不同來源的PNVs，包括葡萄、柚子、西蘭花、姜、甜橙、桑樹皮和茶，已在IBD的預防和治療中顯示出潛力。 金銀花是一種藥用和食用植物，以其清熱解毒和抗炎作用而聞名。它也是中國藥方桃花湯的主要成分，這是一個用于治療炎癥性腸病（IBD）和潰瘍性結腸炎（UC）的著名草藥處方。現代藥理學研究已經證實了其抗菌、抗病毒、抗炎、解熱和增強免疫的作用。然而，HNVs緩解IBD癥狀的具體機制尚不清楚。

2025年9月19日，浙江省人民醫院牟曉洲、北京化工大學劉惠玉、復旦大學鄒海在Adv Sci（IF 14.1）發表題為“Honeysuckle-Derived Nanovesicles Regulate Gut Microbiota for the Treatment of Inflammatory Bowel Disease”的文章。金銀花衍生的納米囊泡（HNVs）在多個層面（包括化學、物理和免疫屏障）對腸道屏障完整性發揮著保護作用，并顯示出顯著的治療效果。其作用機制包括：（a）調節腸道微生物群；（b）改變腸道微生物代謝產物；以及（c）通過微生物與宿主的相互作用保護腸道屏障，減少血液和結腸中的炎癥，并重新平衡調節性 T 細胞/Th17 反應。這些結果表明，HNVs 通過多因素方式維持腸道黏膜修復和免疫穩態。

摘要

炎癥性腸病（IBD），包括潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩病，會嚴重損害患者的生活質量，并且其特征表現為腸道屏障受損、致病細菌定植以及慢性炎癥。由于腸道微生物群在調節免疫反應、代謝途徑和屏障功能方面發揮著作用，因此它已成為治療炎癥性腸病的潛在靶點。在本研究中，研究了金銀花衍生的納米囊泡（HNVs）在由葡聚糖硫酸鈉誘導的潰瘍性結腸炎小鼠模型中的治療潛力。口服給予 HNVs 可減輕結腸炎癥狀，減少結腸炎癥和組織病理學損傷，恢復調節性 T 細胞/Th17 細胞的平衡，并修復腸道屏障完整性。這些效果與腸道微生物群的有利變化相關，包括有益細菌數量的增加、致病菌種類的減少，以及短鏈脂肪酸（SCFAs）水平的升高，這些對于維持黏膜免疫和屏障功能至關重要。此外，代謝組學分析表明，HNVs促進了膽汁酸（BA）的吸收，并調節了膽汁酸的代謝，從而有助于維持腸道免疫穩態。綜合來看，這些發現表明HNVs通過調節短鏈脂肪酸水平和膽汁酸代謝發揮著保護作用，這為其作為治療炎癥性腸病的有前景的治療策略提供了支持。

1 HNVs的分離和鑒定

通過離心從勻漿中獲得金銀花汁（HJ），然后使用AKTA tangential flow filtration分離出HNVs（圖 1A）。HNVs的形態通過透射電子顯微鏡（TEM）和冷凍透射電子顯微鏡（cryo-TEM）進行表征，結果表明，HNVs是均勻的橢圓形囊泡，直徑約為100納米（圖 1B）。HNVs的大小、直徑和zeta電位通過動態光散射（DLS）進一步分析。HNVs表現出負zeta電位，為?8.13 mV，平均大小為196納米（圖 1C,D）。) 此外，納米顆粒追蹤分析表明，大多數HNVs的直徑約為77 ± 19.6 nm，顆粒濃度為1.48 × 1012 particles/mL（圖 1E）。 在37°C下對模擬小腸液（圖1F）和模擬胃液（圖 1G）中的HNVs進行穩定性評估表明，HNVs在至少8小時內保持穩定。通過使用二氯乙酸測量蛋白質濃度來定量HNVs，測得新鮮HNVs的濃度為19.67 mg/mL，從2克干金銀花中獲得1毫升（圖 1H）。

圖1 金銀花外泌體樣囊泡（HNVs）的鑒定和表征。

2 HNVs在DSS誘導的IBD小鼠模型中的治療效果

實驗設計及相應的流程圖如圖 2A 所示。與僅使用 DSS 的組相比，HNV 和 5-氨基水楊酸（5-ASA）治療組的體重減輕均有所減少（圖 2B），疾病活動指數（DAI）評分更低（圖 2C），脾臟指數也有所降低（圖 2D），而肝臟指數無顯著差異（圖 2E）。此外，這些組的結腸長度增加（圖 2F、G），組織學結構改善，炎癥細胞浸潤減少（圖 2H），從而導致組織學評分顯著降低（圖 2I）。

圖2 HNVs治療對DSS誘導的C57BL/6小鼠實驗性IBD癥狀的影響

3 HNVs 減輕 DSS 誘導小鼠的粘膜免疫浸潤和炎癥

在IBD患者中，粘膜中高水平的免疫細胞浸潤與炎癥活動相關。因此，我們檢查了五組結腸組織中免疫浸潤的分布（圖3A）。DSS組在粘膜中顯示出顯著更多的CD3? T細胞、CD8? T細胞和髓過氧化物酶（MPO）陽性細胞，與HNVs或5-ASA治療組相比。此外，DSS組的M2巨噬細胞（M?）陽性細胞數量明顯少于DSS + HNVs-H組（圖3B–E）。此外，HNVs組和5-ASA治療組的促炎性細胞因子（包括MCP-1、TNF-α、IL-6和IFN-γ）顯著減少，同時抗炎性細胞因子IL-10增加，與DSS組相比（圖 3F–J）。

圖3 HNVs治療對DSS誘導的C57BL/6小鼠實驗性IBD中炎癥反應的影響

4 HNVs 保護 DSS 誘導小鼠的結腸粘膜屏障功能

在IBD患者中，緊密連接蛋白的表達和功能受損，導致腸道屏障功能下降。結果，有害物質可以輕松穿透腸粘膜并引發炎癥反應。因此，我們檢查了五組結腸組織中緊密連接蛋白的表達（圖 4A）。HNVs治療有助于保持結腸粘膜屏障的完整性，這表現在Occludin-和ZO-1陽性細胞的表達增加，結腸上皮內粘蛋白-2 (Muc2)表達和粘液分泌杯狀細胞的數量增加，以及Ki67陽性增殖細胞面積的擴大（圖 4B–F）。

圖4 HNVs治療對DSS誘導的C57BL/6小鼠實驗性IBD中結腸組織粘膜屏障的影響

5 高營養價值微生物在DSS誘導小鼠中的腸道微生物調節

使用Shannon、Simpson和Chao1指數分析α多樣性揭示，三個實驗組之間沒有顯著統計學差異(圖 5A)。然而，主坐標分析（基于加權UniFrac距離）和利用Bray-Curtis距離進行的相似性分析表明，HNVs處理使腸道微生物群組成更接近正常對照組(Control)，并與DSS組形成不同的簇。這表明與DSS處理小鼠相比，HNVs顯著改變了微生物結構(圖 5B,C)。接下來，我們評估了三個治療組中腸道微生物群的相對豐度。豐度最高的分類單元——即門水平的前10名和綱水平的前20名——顯示在圖 5D–G中。在門水平上，DSS處理的小鼠表現出減少的 Firmicutes 和增加的 Proteobacteria、Campylobacterota 和 Deferribacterota 水平。這些變化在 HNVs 治療后顯著逆轉（圖 5D,E）。

在屬水平上，DSS誘導的小鼠中HNVs處理組顯示顯著增加的Candidatus_Saccharimonas、Eubacterium、Turicibacter、Prevotellaceae_UCG-001和Clostridium_sensu_stricto_1的豐度，同時顯著減少Escherichia-Shigella、Akkermansia、Helicobacter和Bacteroides的豐度（圖 5F,G）。為了進一步探索腸道微生物群組成以及DSS和DSS + HNVs-H組之間的關聯，進行了生物標志物選擇指標分析、氣泡圖可視化、Circos圖表示和相關性分析。在DSS組中，大腸桿菌-志賀氏菌 被確定為主要的指標細菌，而在HNVs處理組中，雙歧桿菌 被確定為優勢指標物種（圖 5H）。

此外，DSS組主要特征是存在大腸桿菌-志賀氏菌、阿克曼氏菌和擬桿菌，而HNVs處理組的優勢類群是毛螺菌科_NK4A136群、候選菌_Saccharimonas、厚壁菌、雙歧桿菌、厭氧 negerin和普雷沃氏菌科_UCG-001（圖 5I,J）。 在DSS組和DSS + HNVs-H組的優勢細菌之間觀察到顯著的負相關（圖5K）。這些發現表明，HNVs可能通過抑制大腸桿菌-志賀氏菌和阿克曼氏菌的過度增殖，同時促進雙歧桿菌和擬桿菌等有益細菌的生長，對結腸炎具有治療效果。

圖5 HNVs治療對DSS誘導的C57BL/6小鼠實驗性IBD中腸道微生物群結構的影響

6HNVs 對由 DSS 引發的結腸炎小鼠腸道代謝產物的生成有影響

值得注意的是，DSS + HNVs-H 組的盲腸內容物中乙酸和丁酸的含量顯著高于 DSS 組（圖 6A-C）。此外，HNVs 治療顯著降低了 DSS 處理小鼠體內對苯醌羧酸（DBH）的含量，同時增加了 23-去氧牛磺膽酸（NorDCA）的濃度（圖 6D-F）。這些發現表明，HNVs 顯著調節了與腸道微生物群相關的代謝物譜，主要是通過增強短鏈脂肪酸的生成。

圖6 hnv處理對dss誘導的實驗性IBD C57BL/6小鼠盲腸內容物中短鏈脂肪酸（SCFA）和膽汁酸（BA）濃度的影響

7 dss誘導小鼠hnv治療機制的轉錄組分析

為了闡明HNVs在IBD中的治療機制，對從小鼠收集的結腸組織進行了RNA測序（RNA-seq）。主成分分析（PCA）顯示，基于基因表達譜，對照組、DSS組和DSS + HNVs-H組有明顯的分組（圖 7A）。差異表達基因（DEGs）的熱圖分析顯示，與DSS組相比，HNVs處理小鼠的基因顯著上調和下調。此外，顯著改變的DEGs的聚類分析顯示，各實驗組的基因表達譜存在顯著差異（圖 7B）。條形圖分析顯示，與健康對照組相比，DSS組有208個基因上調和610個基因下調。相比之下，DSS + HNVs-H組有223個基因上調和1263個基因下調，表明炎癥過程的影響和隨后的治療效果（圖7C）。對差異表達基因（DEGs）的相關分析顯示，在對照組與DSS組和DSS組與DSS + HNVs-H組比較中，基于2倍變化，標準化表達（log2）> 1和q值 < 0.05，共有40個基因被共同調控（圖7D，E）。

KEGG中這些差異表達基因（DEGs）的通路富集分析確定了幾條顯著富集的代謝和信號通路，包括神經活性配體-受體相互作用通路、趨化因子信號通路和環腺苷酸（cAMP）信號通路（圖 7F）。為了進一步探索涉及的分子機制，我們進行了基因集合富集分析（GSEA）來評估DSS和DSS + HNVs-H組中激活的信號通路。如預期的那樣，DSS處理的小鼠顯示出顯著上調的趨化因子和cAMP信號通路。

趨化因子信號通路在免疫細胞募集和炎癥反應中起著關鍵作用，而cAMP信號通路則參與多種生理過程，包括代謝、分泌、細胞增殖和分化（圖 7G）。這些發現表明，HNVs部分通過抑制趨化因子信號通路來發揮治療作用，從而減輕炎癥、恢復腸道屏障完整性，并調節腸道微生物群及其相關代謝物。

圖7 HNVs治療對DSS誘導的實驗性IBD C57BL/6小鼠結腸組織轉錄組的影響

8.hnv重新平衡dss誘導小鼠的CD25+Foxp3+Treg和IL17+CD4+T細胞反應

為了證實這一點，研究人員對五組樣本中的結腸組織中 Foxp3 和 IL-17 蛋白的表達情況進行了檢測（圖 8A）。HNVs 治療導致結腸黏膜出現免疫抑制現象，表現為 Foxp3?細胞數量顯著增加，而 IL-17 陽性細胞的面積減少（圖 8B、C）。此外，RNA-seq 分析顯示，與 DSS 組相比，DSS + HNVs-H 組的結腸組織中炎癥相關通路（包括 IL-17 信號通路）的表達顯著下調（圖 8D）。同樣地，我們觀察到 HNVs 治療組的小鼠中炎癥性 IL-17 的表達下調，而抗炎性細胞因子 IL-10 的表達上調。此外，研究發現hnv處理通過誘導Foxp3 + Tregs、抑制IL-17 + CD4 + T細胞和IFN-γ + CD4 + T細胞抑制dss誘導的炎癥。這些發現表明，hnv可能通過重新平衡CD25 + Foxp3 + Treg和IL-17 + CD4 + T細胞反應來促進粘膜愈合（圖8E-J）。

圖8 hnv治療對dss誘導的C57BL/6小鼠實驗性IBD中Th17/Treg細胞平衡的影響

9.在腸道菌群枯竭的dss誘導小鼠中，hnv不能緩解結腸炎癥狀

為了評估HNVs的治療效果是否通過改變腸道微生物群和相關代謝物來介導，我們在野生型（WT）C57BL/6小鼠中建立了糞便微生物移植（FMT）模型（圖 9A）。使用一種廣譜抗生素雞尾酒（新霉素（Neo）、萬古霉素（Van）、甲硝唑（Metro）和青霉素（Amp；Abx））來耗盡宿主的原生腸道微生物群。在微生物群耗盡的DSS誘導的小鼠中，HNVs治療與DSS組相比，沒有顯著改善體重、DAI評分或結腸長度（圖 9B–E）。

此外，HNVs 的治療未能恢復腸道屏障的完整性，這一點從嚴重的隱窩破壞、組織結構紊亂、廣泛的免疫細胞浸潤以及炎癥性結腸中的顯著上皮損傷中得到了證實（圖 9F）。這些發現表明，糞便微生物群的存在對于 HNVs 發揮其治療作用是必不可少的。

然后，從不同處理的小鼠中制備fmt。具體來說，通過灌胃給予健康小鼠、hnvs處理小鼠和dss誘導小鼠的糞便細菌懸浮液，以重建微生物群缺失（abx處理）小鼠的腸道微生物群（圖9G）。正如預期的那樣，與DSS組相比，fmt - hnv組的體重減輕、DAI評分、結腸縮短、脾臟指數和組織病理學病變均顯著改善（圖9H-L）。

圖9 HNVs治療對DSS誘導的實驗性IBD癥狀在腸道微生物群耗盡的C57BL/6小鼠的影響

結論

這項研究表明，HNVs在治療IBD方面具有顯著的潛力，是一個有前景的口服治療選擇。HNVs作為小鼠DSS誘導結腸炎的優秀保護劑，通過幾種關鍵機制發揮作用：a) 調節腸道微生物群，b) 改變腸道微生物代謝物，c) 改善失衡的Treg/Th17反應，d) 保護腸道屏障，并通過微生物-宿主相互作用減少結腸和全身循環中的炎癥。由于其天然來源、顯著的治療效果和出色的生物相容性，HNVs成為在IBD管理中臨床應用的非常有前途的候選者。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202505208

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