Микрокапсулы с пребиотиками доставляют птеростильбен в толстую кишку для облегчения симптомов язвенного колита
Группа врачей и инженеров поместила полифенол птеростильбен (PSB), полученный из растений, в пребиотические микрокапсулы из альгината/резистентного крахмала, покрытые хитозаном, и показала, что пероральное введение подавляет колит, вызванный декстрансульфатом натрия (DSS), у мышей. Работа, опубликованная в онлайн-журнале Engineering , демонстрирует, что сферы диаметром 200 мкм избегают расщепления в желудке, накапливаются в толстой кишке в течение как минимум 12 часов и одновременно подавляют воспаление, окислительный стресс и дисбиоз, активируя при этом ось арил-углеводород-рецептор/интерлейкин-22 (AHR/IL-22).
Исследователи изготовили микрокапсулы, нагруженные PSB (PSB@MC), методом микрофлюидного электрораспыления: суспензию 2% альгината и 2% резистентного крахмала, содержащую 0,6% PSB, капали в 3% CaCl₂ для ионного сшивания ядра, после чего добавляли 1% раствор ацетата хитозана, который электростатически осаждал оболочку. Сканирующие электронные микроснимки выявили морщинистую поверхность, которая, согласно прижизненной визуализации меченых цианином сфер, вдвое увеличивала удержание флуоресценции в толстой кишке по сравнению с пустыми носителями как у здоровых мышей, так и у мышей, подвергшихся воздействию DSS. Менее 40% содержимого высвобождалось при pH 1,2 в течение 2 часов, тогда как в имитированной жидкости толстой кишки полное высвобождение происходило через 5 часов, что подтверждает поведение, зависящее от pH.
В профилактическом протоколе животные получали 100 мг/кг PSB@MC через день в течение семидневного воздействия 2,5% DSS. Разработанная формула ограничивала потерю веса, поддерживала индекс активности заболевания ниже 2 и снижала селезеночный индекс по сравнению с контрольной группой, получавшей DSS. Гистологическое исследование показало интактные крипты и меньшее количество инфильтрирующих лейкоцитов, в то время как ПЦР в реальном времени количественно подтвердила значительное снижение уровня транскриптов TNF-α, IL-1β и IL-6 в гомогенатах толстой кишки. Идентичная дозировка в течение пяти дней после развития колита привела к аналогичному восстановлению, превосходя по эффективности 5-аминосалициловую кислоту и неинкапсулированный PSB. [Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Принципами ухода за лабораторными животными и Руководящими указаниями Комитета по уходу за лабораторными животными Сианьского университета Цзяотун (№: 2021-213).]
Механистические исследования связали защиту с укреплением эпителиального барьера. Иммунофлуоресцентное исследование белков плотных соединений ZO-1, окклюдина и клаудина-1 показало восстановление апикального окрашивания после применения PSB@MC; Количество бокаловидных клеток, окрашенных альциановым синим, увеличилось до контрольного уровня, что указывает на восстановление слизистого слоя. Активность миелопероксидазы и содержание малонового диальдегида снизились, а специфические зонды для АФК DCFH-DA и DHE показали самую слабую флуоресценцию в просвете в группе, получавшей лечение, что подтверждает антиоксидантную активность.
Профилирование 16S рДНК показало, что PSB@MC обратил вспять вызванное DSS размножение Escherichia-Shigella и восстановил численность Muribaculaceae и Akkermansia до уровня, сопоставимого со здоровыми мышами. Нецелевой метаболомный анализ выявил 147 дифференциальных метаболитов между группами DSS и PSB@MC; среди восстановленных молекул были индол-3-карбоновая кислота, грамин и буфотенин — известные лиганды AHR. Последовательно, ПЦР в реальном времени и иммунофлуоресценция показали повышенную экспрессию AHR, Cyp1a1, Cyp1b1, IL-22 и IL-22RA в тканях толстой кишки после лечения, что согласуется с описанным ранее эффектом укрепления барьерной функции этого сигнального пути.
Результаты гистологического исследования срезов сердца, печени, селезенки, легких и почек, окрашенных гематоксилином и эозином, а также биохимические показатели сыворотки крови, оставались неизменными после 14-дневного курса PSB@MC, а кривые зависимости массы тела от концентрации препарата совпадали с контрольными образцами, полученными с использованием растворителя, что указывает на благоприятную биосовместимость.
Авторы приходят к выводу, что пребиотические микрокапсулы представляют собой безопасное и недорогое средство для доставки птеростильбена в воспаленную толстую кишку, где их комбинированные антиоксидантные, модулирующие микробиоту и активирующие AHR/IL-22 свойства совместно восстанавливают гомеостаз слизистой оболочки. Они отмечают, что необходимы модели хронического колита и функциональные барьерные тесты, но полученные данные подтверждают целесообразность дальнейшей разработки PSB@MC в качестве перорального вспомогательного средства для лечения язвенного колита.
Источник: Журналы Frontiers