AOA电竞官网:上海交通大学刘尽尧团队最新Nature Biomedical Engineering！

　　肠道黏膜屏障在维持肠道健康和整体免疫系统平衡中起着至关重要的作用。一旦这一屏障被破坏，微生物、炎性细胞因子和毒素便可能渗入体内组织，导致炎症性肠病、代谢紊乱和自身免疫性疾病。当前一些保护或修复黏膜屏障的方法，如抑制肌球蛋白轻链激酶的酶和免疫调节剂，存在副作用和治疗效果不足的问题。

　　这项研究表明，通过口服聚乙二醇（PEG）包裹的共生细菌来强化肠黏膜屏障。这些PEG包裹细菌能够穿透肠黏液，定位于下消化道，抑制病原菌入侵，维持肠道微生物群的稳态，并刺激黏液和紧密连接蛋白的分泌。实验结果表明，这种方法可以有效预防小鼠的结肠炎和糖尿病，展示了其在临床应用中的潜力。

　　刘尽尧，上海交通大学医学院教授，博士生导师。国家级青年项目入选者，上海交通大学医学院双百人计划获得者。研究方向涵盖生物医用材料、药物高效递送系统、纳米药物与转化医学，致力于开发肿瘤、糖尿病、肠炎、牙周炎等疾病的诊断与治疗新方法和新技术。已发表30余篇高水平论文，SCI他引1400余次，研究工作被MIT News等媒体报道，曾获教育部博士学术新人奖等多项荣誉。

　　刘尽尧团队采用聚乙二醇（PEG）化处理细菌表面，以增强其在黏液中的穿透能力。选用的细菌模型是大肠杆菌Nissle 1917（EcN）。通过多巴胺自聚合，氨基封端的聚乙二醇（m-PEG-NH2）与多巴胺（PDA）结合，形成和沉积在细菌表面，产生亲水且带中性电荷的表面，促进细菌在黏液层中的移动和穿透（图1a）。

　　在不同链长的PEG中，分子量为2千道尔顿（kDa）的PEG赋予细菌最有效的黏液穿透能力（图1b）。PEG化细菌能够优先定位和滞留在黏液层，抑制病原菌的入侵，维持肠道微生物群的稳态，同时刺激黏液分泌和紧密连接蛋白的表达（图1c）。

　　PEG化处理后，细菌的尺寸稍有增加，表面电位增加，接触角显著降低，显示出更好的亲水性。PEG化对细菌的活性和二没有显著影响，且对肠上皮细胞的毒性较低，显示出良好的生物安全性。PEG化方法还成功应用于其他细菌，如丁酸梭菌、罗伊氏乳杆菌和粪肠球菌，表明该方法具有广泛适用性。

　　在制备的人工黏液中，PEG化处理显著提升了细菌的黏液穿透效果，尤其是分子量为2 kDa的PEG表现出最佳穿透能力。这种改造还减少了细菌与黏蛋白的结合，提高了细菌的运动能力（图3）。在小鼠体内实验中，PEG化处理的细菌在胃肠道中的分布和保留时间显著增加，特别是在下胃肠道部位。体外和猪模型实验进一步验证了PEG化细菌在肠道黏液层中的穿透和保留效果，表明PEG化处理能有效促进细菌在肠道中的穿透和长期停留（图4）。

　　与未改造的细菌相比，PEG化处理的细菌显著减少了金葡萄球菌（Sa）和鼠伤寒沙门氏菌（STm）在黏液层中的入侵。此外，在体内实验中，PEG化细菌预处理的小鼠表现出对STm入侵的显著抑制效果。进一步研究表明，PEG化细菌能够维持肠道微生物群的正常平衡，减少DSS诱导的小鼠肠道菌群紊乱，增加有益菌如乳酸菌的丰度，并减少可能促进病原体生长的类拟杆菌的比例。这些结果验证了PEG化细菌在防止病原体入侵和保持肠道微生物群平衡方面的潜力。

　　PEG化细菌（EPP）与Caco-2细胞共培养后，显著增加了紧密连接蛋白（occludin和ZO-1）的表达。与未改造的细菌相比，EPP还促进了HT29-MTX-E12杯状细胞的黏液分泌。在体内实验中，PEG化细菌有效恢复了STm感染小鼠和DSS诱导小鼠模型中受损的紧密连接蛋白表达，增加了杯状细胞密度，增强了肠黏膜屏障完整性。此外，PEG化细菌预处理可显著减少STm在脾脏中的转移和血清中脂多糖（LPS）水平，表明其保护肠屏障的作用。同样，PEG化细菌在高脂饮食小鼠中也表现出显著的保护效果，恢复了紧密连接蛋白的表达和杯状细胞的密度。这些结果表明，PEG化细菌通过刺激肠上皮细胞和杯状细胞产生黏液和紧密连接蛋白，从而增强肠黏膜屏障，抵抗外源刺激。

　　在DSS诱导的小鼠模型中，PEG化细菌（EPP）通过口服给药可以延长结肠长度，恢复体重，降低促炎细胞因子IL-6的水平，并减少炎症细胞的浸润。流式细胞术分析显示，EPP处理组的抗炎IL-4+CD4+ T细胞比例增加，而促炎IFN-γ+CD4+ T细胞比例减少。此外，EPP显著减轻了近端结肠的病理损伤和中性粒细胞浸润。在STm感染模型中，EPP同样表现出显著的抗炎作用，减轻体重损失和病理损伤，并调节免疫细胞比例。EPP还表现出优于5-氨基水杨酸（5-ASA）的效果。

　　在缓解胰岛素抵抗方面，PEG化细菌联合TDCA（BPPT）显示出显著的效果。在高脂饮食（HFD）诱导的前糖尿病模型中，BPPT可以显著降低空腹血糖水平，改善葡萄糖耐受和胰岛素抵抗，并减少体重和脂肪组织的过度增生。BPPT还显著减少了肝脏脂肪堆积和肝细胞的异常结构。此外，BPPT调节了T细胞在脂肪组织中的浸润，降低了促炎IFN-γ+CD4+ T细胞比例，增加了抗炎IL-4+CD4+ T细胞比例，缓解了脂肪组织的过度炎症。

　　总之，口服PEG化细菌在干预肠道黏膜屏障损伤、预防结肠炎和糖尿病进展方面表现出良好效果。EPP促进IgA分泌并抑制病原菌转移，缓解STm和DSS诱导的小鼠的肠道炎症损伤。BPPT改善高脂饮食诱导的小鼠的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗，减轻脂肪组织增生和炎症环境。

　　然而，在未来的临床转化前，仍需解决一些局限性问题。需要进一步阐明PEG化细菌与肠道黏膜屏障相互作用的分子机制，详细研究PEG密度依赖性、给药剂量和频率以及体内安全性，尤其是在使用大动物模型时。由于修饰的灵活性和黏液穿透能力，PEG化细菌有望成为新一代生物治疗剂，用于疾病预防和治疗。