中科院1区-Adv Sci | 浙江省人民医院等揭示金银花纳米囊泡可调节肠道菌群而治疗炎症性肠病

最近发现的植物来源的外泌体样纳米囊泡（PNVs）是具有双层膜结构的纳米级囊泡，在细胞间通讯、信号转导和维持生物体稳态中起着至关重要的作用。PNVs富含生物活性分子，如核酸、蛋白质和脂质，并表现出免疫调节、抗肿瘤、再生和抗炎效果。来自不同来源的PNVs，包括葡萄、柚子、西兰花、姜、甜橙、桑树皮和茶，已在IBD的预防和治疗中显示出潜力。 金银花是一种药用和食用植物，以其清热解毒和抗炎作用而闻名。它也是中国药方桃花汤的主要成分，这是一个用于治疗炎症性肠病（IBD）和溃疡性结肠炎（UC）的著名草药处方。现代药理学研究已经证实了其抗菌、抗病毒、抗炎、解热和增强免疫的作用。然而，HNVs缓解IBD症状的具体机制尚不清楚。

2025年9月19日，浙江省人民医院牟晓洲、北京化工大学刘惠玉、复旦大学邹海在Adv Sci（IF 14.1）发表题为“Honeysuckle-Derived Nanovesicles Regulate Gut Microbiota for the Treatment of Inflammatory Bowel Disease”的文章。金银花衍生的纳米囊泡（HNVs）在多个层面（包括化学、物理和免疫屏障）对肠道屏障完整性发挥着保护作用，并显示出显著的治疗效果。其作用机制包括：（a）调节肠道微生物群；（b）改变肠道微生物代谢产物；以及（c）通过微生物与宿主的相互作用保护肠道屏障，减少血液和结肠中的炎症，并重新平衡调节性 T 细胞/Th17 反应。这些结果表明，HNVs 通过多因素方式维持肠道黏膜修复和免疫稳态。

摘要

炎症性肠病（IBD），包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病，会严重损害患者的生活质量，并且其特征表现为肠道屏障受损、致病细菌定植以及慢性炎症。由于肠道微生物群在调节免疫反应、代谢途径和屏障功能方面发挥着作用，因此它已成为治疗炎症性肠病的潜在靶点。在本研究中，研究了金银花衍生的纳米囊泡（HNVs）在由葡聚糖硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型中的治疗潜力。口服给予 HNVs 可减轻结肠炎症状，减少结肠炎症和组织病理学损伤，恢复调节性 T 细胞/Th17 细胞的平衡，并修复肠道屏障完整性。这些效果与肠道微生物群的有利变化相关，包括有益细菌数量的增加、致病菌种类的减少，以及短链脂肪酸（SCFAs）水平的升高，这些对于维持黏膜免疫和屏障功能至关重要。此外，代谢组学分析表明，HNVs促进了胆汁酸（BA）的吸收，并调节了胆汁酸的代谢，从而有助于维持肠道免疫稳态。综合来看，这些发现表明HNVs通过调节短链脂肪酸水平和胆汁酸代谢发挥着保护作用，这为其作为治疗炎症性肠病的有前景的治疗策略提供了支持。

1 HNVs的分离和鉴定

通过离心从匀浆中获得金银花汁（HJ），然后使用AKTA tangential flow filtration分离出HNVs（图 1A）。HNVs的形态通过透射电子显微镜（TEM）和冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）进行表征，结果表明，HNVs是均匀的椭圆形囊泡，直径约为100纳米（图 1B）。HNVs的大小、直径和zeta电位通过动态光散射（DLS）进一步分析。HNVs表现出负zeta电位，为−8.13 mV，平均大小为196纳米（图 1C,D）。) 此外，纳米颗粒追踪分析表明，大多数HNVs的直径约为77 ± 19.6 nm，颗粒浓度为1.48 × 1012 particles/mL（图 1E）。 在37°C下对模拟小肠液（图1F）和模拟胃液（图 1G）中的HNVs进行稳定性评估表明，HNVs在至少8小时内保持稳定。通过使用二氯乙酸测量蛋白质浓度来定量HNVs，测得新鲜HNVs的浓度为19.67 mg/mL，从2克干金银花中获得1毫升（图 1H）。

图1 金银花外泌体样囊泡（HNVs）的鉴定和表征。

2 HNVs在DSS诱导的IBD小鼠模型中的治疗效果

实验设计及相应的流程图如图 2A 所示。与仅使用 DSS 的组相比，HNV 和 5-氨基水杨酸（5-ASA）治疗组的体重减轻均有所减少（图 2B），疾病活动指数（DAI）评分更低（图 2C），脾脏指数也有所降低（图 2D），而肝脏指数无显著差异（图 2E）。此外，这些组的结肠长度增加（图 2F、G），组织学结构改善，炎症细胞浸润减少（图 2H），从而导致组织学评分显著降低（图 2I）。

图2 HNVs治疗对DSS诱导的C57BL/6小鼠实验性IBD症状的影响

3 HNVs 减轻 DSS 诱导小鼠的粘膜免疫浸润和炎症

在IBD患者中，粘膜中高水平的免疫细胞浸润与炎症活动相关。因此，我们检查了五组结肠组织中免疫浸润的分布（图3A）。DSS组在粘膜中显示出显著更多的CD3⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞和髓过氧化物酶（MPO）阳性细胞，与HNVs或5-ASA治疗组相比。此外，DSS组的M2巨噬细胞（Mø）阳性细胞数量明显少于DSS + HNVs-H组（图3B–E）。此外，HNVs组和5-ASA治疗组的促炎性细胞因子（包括MCP-1、TNF-α、IL-6和IFN-γ）显著减少，同时抗炎性细胞因子IL-10增加，与DSS组相比（图 3F–J）。

图3 HNVs治疗对DSS诱导的C57BL/6小鼠实验性IBD中炎症反应的影响

4 HNVs 保护 DSS 诱导小鼠的结肠粘膜屏障功能

在IBD患者中，紧密连接蛋白的表达和功能受损，导致肠道屏障功能下降。结果，有害物质可以轻松穿透肠粘膜并引发炎症反应。因此，我们检查了五组结肠组织中紧密连接蛋白的表达（图 4A）。HNVs治疗有助于保持结肠粘膜屏障的完整性，这表现在Occludin-和ZO-1阳性细胞的表达增加，结肠上皮内粘蛋白-2 (Muc2)表达和粘液分泌杯状细胞的数量增加，以及Ki67阳性增殖细胞面积的扩大（图 4B–F）。

图4 HNVs治疗对DSS诱导的C57BL/6小鼠实验性IBD中结肠组织粘膜屏障的影响

5 高营养价值微生物在DSS诱导小鼠中的肠道微生物调节

使用Shannon、Simpson和Chao1指数分析α多样性揭示，三个实验组之间没有显著统计学差异(图 5A)。然而，主坐标分析（基于加权UniFrac距离）和利用Bray-Curtis距离进行的相似性分析表明，HNVs处理使肠道微生物群组成更接近正常对照组(Control)，并与DSS组形成不同的簇。这表明与DSS处理小鼠相比，HNVs显著改变了微生物结构(图 5B,C)。接下来，我们评估了三个治疗组中肠道微生物群的相对丰度。丰度最高的分类单元——即门水平的前10名和纲水平的前20名——显示在图 5D–G中。在门水平上，DSS处理的小鼠表现出减少的 Firmicutes 和增加的 Proteobacteria、Campylobacterota 和 Deferribacterota 水平。这些变化在 HNVs 治疗后显著逆转（图 5D,E）。

在属水平上，DSS诱导的小鼠中HNVs处理组显示显著增加的Candidatus_Saccharimonas、Eubacterium、Turicibacter、Prevotellaceae_UCG-001和Clostridium_sensu_stricto_1的丰度，同时显著减少Escherichia-Shigella、Akkermansia、Helicobacter和Bacteroides的丰度（图 5F,G）。为了进一步探索肠道微生物群组成以及DSS和DSS + HNVs-H组之间的关联，进行了生物标志物选择指标分析、气泡图可视化、Circos图表示和相关性分析。在DSS组中，大肠杆菌-志贺氏菌 被确定为主要的指标细菌，而在HNVs处理组中，双歧杆菌 被确定为优势指标物种（图 5H）。

此外，DSS组主要特征是存在大肠杆菌-志贺氏菌、阿克曼氏菌和拟杆菌，而HNVs处理组的优势类群是毛螺菌科_NK4A136群、候选菌_Saccharimonas、厚壁菌、双歧杆菌、厌氧 negerin和普雷沃氏菌科_UCG-001（图 5I,J）。 在DSS组和DSS + HNVs-H组的优势细菌之间观察到显著的负相关（图5K）。这些发现表明，HNVs可能通过抑制大肠杆菌-志贺氏菌和阿克曼氏菌的过度增殖，同时促进双歧杆菌和拟杆菌等有益细菌的生长，对结肠炎具有治疗效果。

图5 HNVs治疗对DSS诱导的C57BL/6小鼠实验性IBD中肠道微生物群结构的影响

6HNVs 对由 DSS 引发的结肠炎小鼠肠道代谢产物的生成有影响

值得注意的是，DSS + HNVs-H 组的盲肠内容物中乙酸和丁酸的含量显著高于 DSS 组（图 6A-C）。此外，HNVs 治疗显著降低了 DSS 处理小鼠体内对苯醌羧酸（DBH）的含量，同时增加了 23-去氧牛磺胆酸（NorDCA）的浓度（图 6D-F）。这些发现表明，HNVs 显著调节了与肠道微生物群相关的代谢物谱，主要是通过增强短链脂肪酸的生成。

图6 hnv处理对dss诱导的实验性IBD C57BL/6小鼠盲肠内容物中短链脂肪酸（SCFA）和胆汁酸（BA）浓度的影响

7 dss诱导小鼠hnv治疗机制的转录组分析

为了阐明HNVs在IBD中的治疗机制，对从小鼠收集的结肠组织进行了RNA测序（RNA-seq）。主成分分析（PCA）显示，基于基因表达谱，对照组、DSS组和DSS + HNVs-H组有明显的分组（图 7A）。差异表达基因（DEGs）的热图分析显示，与DSS组相比，HNVs处理小鼠的基因显著上调和下调。此外，显著改变的DEGs的聚类分析显示，各实验组的基因表达谱存在显著差异（图 7B）。条形图分析显示，与健康对照组相比，DSS组有208个基因上调和610个基因下调。相比之下，DSS + HNVs-H组有223个基因上调和1263个基因下调，表明炎症过程的影响和随后的治疗效果（图7C）。对差异表达基因（DEGs）的相关分析显示，在对照组与DSS组和DSS组与DSS + HNVs-H组比较中，基于2倍变化，标准化表达（log2）> 1和q值 < 0.05，共有40个基因被共同调控（图7D，E）。

KEGG中这些差异表达基因（DEGs）的通路富集分析确定了几条显著富集的代谢和信号通路，包括神经活性配体-受体相互作用通路、趋化因子信号通路和环腺苷酸（cAMP）信号通路（图 7F）。为了进一步探索涉及的分子机制，我们进行了基因集合富集分析（GSEA）来评估DSS和DSS + HNVs-H组中激活的信号通路。如预期的那样，DSS处理的小鼠显示出显著上调的趋化因子和cAMP信号通路。

趋化因子信号通路在免疫细胞募集和炎症反应中起着关键作用，而cAMP信号通路则参与多种生理过程，包括代谢、分泌、细胞增殖和分化（图 7G）。这些发现表明，HNVs部分通过抑制趋化因子信号通路来发挥治疗作用，从而减轻炎症、恢复肠道屏障完整性，并调节肠道微生物群及其相关代谢物。

图7 HNVs治疗对DSS诱导的实验性IBD C57BL/6小鼠结肠组织转录组的影响

8.hnv重新平衡dss诱导小鼠的CD25+Foxp3+Treg和IL17+CD4+T细胞反应

为了证实这一点，研究人员对五组样本中的结肠组织中 Foxp3 和 IL-17 蛋白的表达情况进行了检测（图 8A）。HNVs 治疗导致结肠黏膜出现免疫抑制现象，表现为 Foxp3⁺细胞数量显著增加，而 IL-17 阳性细胞的面积减少（图 8B、C）。此外，RNA-seq 分析显示，与 DSS 组相比，DSS + HNVs-H 组的结肠组织中炎症相关通路（包括 IL-17 信号通路）的表达显著下调（图 8D）。同样地，我们观察到 HNVs 治疗组的小鼠中炎症性 IL-17 的表达下调，而抗炎性细胞因子 IL-10 的表达上调。此外，研究发现hnv处理通过诱导Foxp3 + Tregs、抑制IL-17 + CD4 + T细胞和IFN-γ + CD4 + T细胞抑制dss诱导的炎症。这些发现表明，hnv可能通过重新平衡CD25 + Foxp3 + Treg和IL-17 + CD4 + T细胞反应来促进粘膜愈合（图8E-J）。

图8 hnv治疗对dss诱导的C57BL/6小鼠实验性IBD中Th17/Treg细胞平衡的影响

9.在肠道菌群枯竭的dss诱导小鼠中，hnv不能缓解结肠炎症状

为了评估HNVs的治疗效果是否通过改变肠道微生物群和相关代谢物来介导，我们在野生型（WT）C57BL/6小鼠中建立了粪便微生物移植（FMT）模型（图 9A）。使用一种广谱抗生素鸡尾酒（新霉素（Neo）、万古霉素（Van）、甲硝唑（Metro）和青霉素（Amp；Abx））来耗尽宿主的原生肠道微生物群。在微生物群耗尽的DSS诱导的小鼠中，HNVs治疗与DSS组相比，没有显著改善体重、DAI评分或结肠长度（图 9B–E）。

此外，HNVs 的治疗未能恢复肠道屏障的完整性，这一点从严重的隐窝破坏、组织结构紊乱、广泛的免疫细胞浸润以及炎症性结肠中的显著上皮损伤中得到了证实（图 9F）。这些发现表明，粪便微生物群的存在对于 HNVs 发挥其治疗作用是必不可少的。

然后，从不同处理的小鼠中制备fmt。具体来说，通过灌胃给予健康小鼠、hnvs处理小鼠和dss诱导小鼠的粪便细菌悬浮液，以重建微生物群缺失（abx处理）小鼠的肠道微生物群（图9G）。正如预期的那样，与DSS组相比，fmt - hnv组的体重减轻、DAI评分、结肠缩短、脾脏指数和组织病理学病变均显著改善（图9H-L）。

图9 HNVs治疗对DSS诱导的实验性IBD症状在肠道微生物群耗尽的C57BL/6小鼠的影响

结论

这项研究表明，HNVs在治疗IBD方面具有显著的潜力，是一个有前景的口服治疗选择。HNVs作为小鼠DSS诱导结肠炎的优秀保护剂，通过几种关键机制发挥作用：a) 调节肠道微生物群，b) 改变肠道微生物代谢物，c) 改善失衡的Treg/Th17反应，d) 保护肠道屏障，并通过微生物-宿主相互作用减少结肠和全身循环中的炎症。由于其天然来源、显著的治疗效果和出色的生物相容性，HNVs成为在IBD管理中临床应用的非常有前途的候选者。

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

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