国家纳米中心查瑞涛/南方科技大学蒋兴宇教授ACS Nano： 纳米晶纤维素调节溃疡性结肠炎中失调的肠道屏障

溃疡性结肠炎（UC）是一种复发性结肠慢性炎症，发病率和患病率不断上升，可能会增加结直肠癌癌症的风险。因此，迫切需要找到一种副作用少的有效治疗方法。

以植物纤维为原料的纳米结晶纤维素(NCC)具有良好的生物相容性和较高的生物安全性。利用纳米结晶纤维素，国家纳米科学中心查瑞涛高级工程师和南方科技大学蒋兴宇教授等人开发了治疗UC的新方法，并通过疾病活性指数、肠道病理、炎性细胞因子、紧密连接蛋白和粘蛋白来评估治疗效果。作者研究了NCC对粘蛋白表达和肠道微生物群的影响，发现NCC可以通过调节粘蛋白2的MAPK通路以及阿克曼菌和气味杆菌的相对丰度来有效治疗UC。与药物相比，NCC不会引起身体损伤，同时它对MUC2的调节作用更好。因此，研究认为NCC是治疗UC的一种实用替代方案。相关工作以“Nanocrystalline Cellulose Modulates Dysregulated Intestinal Barriers in Ulcerative Colitis”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

饮食中缺乏膳食纤维（主要是纤维素）会导致肠道通透性增加和粘液层变薄（即对肠道机械和化学屏障的破坏），容易形成UC。这表明纤维素材料可能对UC的预防和治疗有影响。纳米晶体纤维素（NCC）是一种来自天然植物纤维的纳米颗粒，直径约为2–20 nm，长度约为100–600 nm，其主要由无机酸水解产生，具备较高的结晶度。更重要的是，NCC由于具有丰富的羟基，可以在水中形成稳定的分散体。因此，在本研究中，作者将NCC用于UC治疗，并探讨了其治疗机制（图1）。

图1 NCC治疗UC

研究显示，NCC可以有效治疗UC，具有良好的生物安全性，显著增加小鼠体重，降低DAI，消除结肠炎症，降低血清促炎细胞因子水平，提高血清抗炎细胞因子水平。NCC可以激活MUC2的MAPK通路，调节肠道微生物群来治疗UC。它可以促进粘蛋白的分泌以恢复肠道化学屏障，并增加ZO-1和occludin的表达以增强肠道机械屏障。它还可以提高肠道微生物群的多样性以及阿克曼菌和气味杆菌的相对丰度，以恢复肠道生物屏障（图2）。作者认为，该研究可以通过调节粘液和肠道微生物群来提供一种治疗肠道屏障相关疾病的方法，这有助于扩大纳米材料在治疗胃肠道疾病中的应用。

图2 治疗机制研究

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04569