Teen EGCG-nanohiukkaset palauttavat suoliston ja mielen tasapainon paksusuolitulehduksessa

Sichuanin maatalousyliopiston ja Brittiläisen Kolumbian yliopiston tutkijat ovat kehittäneet bioinspiroituneita teeproteiininanopartikkeleita (TSP), jotka pystyvät luotettavasti kuljettamaan ja vapauttamaan (-)-epigallokatekiini-3-gallaattia (EGCG), vihreän teen keskeistä polyfenolia, suolistoon, mikä paitsi vähentää paksusuolitulehduksen tulehdusta, myös lievittää ahdistusta ja masennusta sairastavilla hiirillä. Tutkimus on julkaistu Theranostics- lehdessä.

EGCG-ongelma

(-)-Epigallokatekiini-3-gallaatti (EGCG) tunnetaan vahvoista antioksidanttisista ja tulehdusta ehkäisevistä ominaisuuksistaan, mutta se hajoaa nopeasti ruoansulatuskanavassa ja imeytyy huonosti.

"Teen nanokuriirien" luominen

• Lähdemateriaali: teen valmistuksen jälkeinen teeuutejäännös (teejauho) on proteiinipitoinen (TProteiini).
• Spontaani kokoonpano: Fysiologisessa puskurissa TProteiinia sekoitettiin EGCG:n kanssa hieman happamassa pH:ssa, mikä johti 100–120 nm:n halkaisijaltaan olevien nanopartikkelien itsestään kokoamiseen ilman orgaanisia liuottimia tai kemiallisia sideaineita.
• Karakterisointi:
  • DLS ja TEM vahvistivat kapean kokojakauman ja pallomaisen muodon.
  • FTIR ja DSC osoittivat, että EGCG oli kapseloitunut proteiinimatriisiin ja oli stabiili 37 °C:ssa ja pH-arvossa 2–8.
  • Suuri kuormitus: jopa 25 % nanopartikkelien massasta on EGCG:tä.

Suojaus ja toimitus

• Mahan vakaus: TSP:t vähentävät EGCG:n hapettumista 30 % alhaisessa pH:ssa säilyttäen samalla sen aktiivisuuden.
• Limakalvon läpäisy: Negatiivinen varaus ja alle 200 nm:n koko mahdollistavat nanopartikkelien tunkeutumisen tulehtuneeseen paksusuolen limakalvoon.

Kontrolloitu vapautuminen suolistossa

• pH-riippuvuus: pH-arvossa 7,4 (suolisto) jopa 80 % EGCG:stä vapautui triglyserideistä 12 tunnin kuluessa, kun taas pH-arvossa 2 (mahalaukku) hajoaminen oli alle 20 %, mikä suojasi polyfenolia hajoamiselta.
• Hapettumissuoja: happamassa ympäristössä vapaa EGCG menetti aktiivisuutensa kahden tunnin kuluttua, kun taas trietyylisissä rasvahapoissa se säilytti yli 70 % antioksidanttipotentiaalistaan.

Koliitin prekliininen malli

• Paksusuolitulehduksen induktio: Hiiriä käsiteltiin 2 % DSS:llä juomavedessä 7 päivän ajan.
• Hoito: suun kautta annettiin joko vapaata EGCG:tä (25 mg/kg), ekvimolaarista EGCG:tä TSP:issä, tyhjiä TSP:itä tai suolaliuosta.
• Arvioinnit:
  • DAI (taudin aktiivisuusindeksi): yhdistetty indeksi, joka lasketaan painosta, ulosteesta ja ulosteessa olevasta verestä.
  • Histologia: H&E-värjäys ja ZO-1/occludin-immunofluoresenssi.
  • Sytokiinit: ELISA TNF-α:lle ja IL-6:lle paksusuolen kudoksessa.

Tulokset: Koliitti ja suoliston suojakerros

• DAI laski 70 % triglyseridit + EGCG -ryhmässä verrattuna 45 %:iin vapaata EGCG:tä saaneilla.
• Epiteelin eheys palautui: ZO-1:n ja occludinin ilmentyminen kryptoissa oli 60 % korkeampi kuin kontrolliryhmässä.
• Tulehdus heikkenee: TNF-α ja IL-6 laskivat tasoille, joita ei havaittu koliittipotilailla, kun taas vapaan EGCG:n määrä laski vain osittain.

Vaikutus mikrobistoon ja aivoihin

• Mikrobiota:
  • TSP:t + EGCG palauttivat α-diversiteettiä lähelle lähtötasoa;
  • Lyhytketjuisten rasvahappojen (Lachnospiraceae, Ruminococcaceae) tuottajien kasvu tuki aineenvaihdunnallisia ja tulehdusta ehkäiseviä vaikutuksia.
• Suolisto-aivot-akseli:
  • LPS:n systeeminen väheneminen veressä vähensi veri-aivoesteen läpäisevyyttä.
  • Koliittia sairastavilla hiirillä esiintyi tyypillisesti ahdistunutta (↑aika seinillä avokenttätestissä) ja masentunutta (↑liikumattomuuteen jäämisen kesto pakotetussa uintitestissä) käyttäytymistä.
  • TSP:t + EGCG normalisoivat nämä parametrit: ahdistus ja masennus palasivat terveiden hiirten tasolle.

Kirjoittajien lausunnot

”Meidät inspiroi teenlehtien luonnollinen proteiinien ja polyfenolien yhdistelmä, ja loimme järjestelmän, joka toimittaa EGCG:tä juuri sinne, missä sitä tarvitaan – tulehtuneeseen suolistoon – ja parantaa lisäksi mielialaa mikrobiston, suoliston ja aivojen akselin kautta”, sanoo tohtori Guo Junling.

Kirjoittajat korostavat useita keskeisiä kohtia:

• Bioinspiroitunut ja luonnollinen lähestymistapa
  ”Kasviraaka-aineista peräisin olevien teeproteiinien käyttö tekee järjestelmästämme mahdollisimman bioyhteensopivan ja ympäristöystävällisen”, sanoo tohtori Guo Junling. ”Olemme yksinkertaisesti luoneet luonnollisia teekomplekseja uudelleen nanomittakaavassa säilyttäen niiden toiminnallisuuden.”

• Kaksoisterapeuttinen vaikutus
  ”Olemme erityisen kiinnostuneita siitä, että TSP:t + EGCG eivät ainoastaan lievitä suoliston tulehdusta, vaan myös normalisoivat ahdistukseen ja masennukseen liittyviä käyttäytymisindikaattoreita”, toteaa professori Li Xiaojun. ”Tämä vahvistaa suolisto-aivot-akselin merkityksen IBD:n patogeneesissä.”

• Kliinisen käännöksen näkymät
  ”Hiirillä saadut tulokset näyttävät lupaavilta, mutta meidän on arvioitava TSP:iden farmakokinetiikkaa ja turvallisuutta ihmisillä”, lisää tohtori Sarah Chen British Columbian yliopistosta. ”Suunnittelemme vaiheen I kliinisiä tutkimuksia jo ensi vuonna.”

• Kattava toipumisstrategia
  ”Tavoitteenamme on luoda ravintolisä, joka samanaikaisesti vahvistaa suoliston suojamuuria, moduloi mikrobistoa ja parantaa potilaiden mielialaa”, tiivistää tohtori Zhang Wei. ”TSP:iden myötä tästä on tulossa totta.”

Mahdollisuudet

1. Uusi ravintolisä: TSP:t voivat olla turvallinen ravintolisä IBD-potilaille
2. Psykobiootiikka: Tulehdusta estävien ja anksiolyyttisten vaikutusten yhdistelmä avaa uuden alan "suolisto-aivo"-häiriöiden hoidossa.
3. Kliiniset tutkimukset: Seuraaviin vaiheisiin kuuluu TSP:iden turvallisuuden ja farmakokinetiikan arviointi terveillä vapaaehtoisilla ja lievää haavaista paksusuolitulehdusta sairastavilla potilailla.

Tämä luonnonbiologiasta inspiroitunut lähestymistapa lupaa kattavan hoidon IBD:lle, joka yhdistää limakalvojen suojauksen, mikrobiotiikan säätelyn ja psyko-emotionaalisen tilan parantamisen.