最新中藥復方10分+: 中國中醫科學院+暨南大學揭示瀉心湯自組裝納米顆粒通過靶向VDAC1介導炎癥小體激活減輕潰瘍性結腸炎

【寫在前面】：本期推薦的是由中國中醫科學院中藥研究所青蒿素研究中心道地藥材質量保證與可持續利用國家重點實驗室、暨南大學第二臨床醫學院附屬深圳市人民醫院、暨南大學化學與材料科學學院納米技術與智能研究所等研究團隊合作近期發表于Materials Today Bio(IF10.2）的一篇文章，揭示瀉心湯自組裝納米顆粒通過靶向VDAC1介導炎癥小體激活減輕潰瘍性結腸炎。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Self-assembled nanoparticles from Xiexin Decoction attenuate ulcerative colitis by targeting VDAC1-Mediated NLRP3 inflammasome activation

由于傳統療法的療效和副作用有限，潰瘍性結腸炎（UC）仍然是一個臨床挑戰，這突顯了對新干預措施的需求。在這里，我們研究了中藥配方瀉心湯（XXD）中天然衍生的自組裝納米粒（XDNP）和由小檗堿（BBR）和大黃酸組成的合理設計的無載體納米粒（RBNP）的治療潛力。這兩種制劑通過使腸道生態失調正常化、減少促炎介質的釋放和促進巨噬細胞表型轉換，有效緩解了DSS誘導的結腸炎。從機制上講，基于活性的蛋白質分析確定VDAC1是BBR的直接功能靶點。與VDAC1結合會抑制其寡聚化，阻止氧化線粒體DNA的細胞質釋放，并隨后激活巨噬細胞中的NLRP3炎性小體。與大黃酸的共組裝進一步增強了細胞攝取和生物利用度，增強了抗炎功效。蛋白質組學和分子分析證實了免疫和代謝途徑的廣泛調節，而體內安全性評估表明其具有優異的生物相容性，沒有可檢測到的器官毒性。總的來說，這項工作闡明了VDAC1介導的機制軸，這是含BBR納米顆粒強效治療作用的基礎，并建立了一種受傳統中草藥配方啟發的合理納米藥物策略。這些發現為開發針對UC和其他炎癥性疾病的靶向生物相容性納米療法提供了一個有前景的平臺。

圖文摘要

【前言】

潰瘍性結腸炎（UC）是一種慢性炎癥性腸病（IBD），其特征是反復發作的腸道炎癥、上皮屏障破壞和腸道微生物群失調。在全球范圍內，UC的發病率和患病率都在上升，對公共衛生系統構成了越來越大的挑戰。UC的發病機制涉及遺傳易感性、環境觸發因素、免疫失調和腸道微生物組改變之間的復雜相互作用。這種多因素病因使臨床管理復雜化，并導致疾病頻繁復發和結直腸癌癌癥風險升高。根據美國胃腸病協會的建議，目前的標準療法包括5-氨基水楊酸（5-ASA）、皮質類固醇、免疫調節劑和生物制劑，如抗TNF-α抗體。然而，這些治療往往產生次優結果，只有不到60%的患者實現了持續的臨床緩解。此外，長期使用這些藥物會導致嚴重的不良反應和療效的逐漸喪失。因此，迫切需要新的、多靶點的治療策略，以提高UC管理的療效和安全性。

中醫藥提供了一種整體、多成分和多靶點的治療范式，在治療UC等復雜、多因素疾病方面引起了越來越多的科學興趣。與單靶點藥物不同，中藥制劑可以同時調節多種病理途徑，從而解決傳統療法的局限性。在UC的背景下，越來越多的臨床和臨床前證據表明，中醫干預可以緩解腸道炎癥，減緩疾病進展，降低復發頻率，提高患者的生活質量。一個典型的例子是瀉心湯（XXD），這是一種經典的草藥配方，最早記錄在古代醫學文本《傷寒論》中，由大黃、黃連、黃芩組成。XXD已被正式列入中國“古代經典方劑名錄”，在治療胃腸道疾病方面有著悠久的歷史。根據中醫理論，XXD具有“清熱、燥濕、止痛”的作用，與活動性UC的病理表現相吻合。現代藥理學研究已經開始闡明這些傳統原理的科學基礎。XXD的治療效果主要歸因于其生物活性成分的協同作用。例如，黃連素是黃連中的一種主要異喹啉生物堿，已被證明可以通過調節NF-κB和NLRP3炎性小體等關鍵信號通路來減輕實驗性結腸炎并保持腸上皮的完整性。同樣，大黃酸，一種主要來源于掌葉大黃的蒽醌，可以減輕腸道通透性，調節腸道微生物群組成，抑制局部炎癥。總的來說，這些發現表明，XXD通過涉及免疫調節、微生物群恢復和粘膜修復的綜合機制緩解UC，從而體現了中醫藥的多靶點治療潛力。

盡管其治療潛力有據可查，但XXD等傳統草藥煎劑藥理學研究的一個主要挑戰在于精確富集活性成分，更重要的是，明確鑒定其治療物質基礎。納米科學和中醫藥研究界面的最新進展正在改變這一認識。越來越多的證據表明，草藥煎劑不僅僅是小分子的簡單水溶液，而是復雜的多相分散系統，其中含有豐富的、天然存在的、自組裝的納米級超分子聚集體。這些納米結構被認為是在煎煮過程中通過分子自組裝自發形成的，由不同植物化學物質之間的分子間相互作用驅動[28,29]。重要的是，這些超分子實體可以作為內在的納米載體，顯著提高水溶性較差的化合物的溶解度和穩定性，如親脂性分子。這種內在的納米結構與納米醫學的既定范式相一致，這已被證明是管理炎癥性疾病的一種有前景的策略。新出現的證據進一步表明，這些草藥衍生的納米結構可以促進胃腸道吸收，從而提高所含植物化學物質的整體生物利用度和藥理功效[34,35]。這種范式轉變，認識到草藥湯劑的內在納米結構，為重新定義中醫藥的物質基礎和闡明歷史上使用傳統藥理學方法抵抗去卷積的復雜多靶點機制提供了一個新的概念框架。

基于對草藥湯劑中自組裝納米結構的新認識，本研究旨在系統地分離和表征XXD中天然存在的納米顆粒（稱為XDNP），并評估其對UC的治療潛力。我們假設這些內源性自組裝納米結構構成了煎劑的關鍵藥理活性成分。為了驗證這一假設，我們采用葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導的小鼠結腸炎模型來比較XDNP和XXD粗提取物的治療效果。此外，為了闡明潛在的分子機制并鑒定直接的蛋白質靶點，我們將蛋白質組學分析與巨噬細胞中的基于活性的蛋白質譜（ABPP）相結合，巨噬細胞是UC發病機制中的一種中樞免疫細胞類型。我們的發現揭示了幾個關鍵的見解（圖文摘要）。首先，我們成功地從XXD水提取物中分離出XDNP，并證明了與常規煎劑相比，它們在改善結腸炎癥狀、恢復腸道屏障完整性和重新平衡腸道微生物群方面具有優越的療效。其次，受XDNP的主要化學成分的啟發，我們分別通過代表性生物堿和苯類成分小檗堿（BBR）和大黃酸的自組裝設計和合成了二元納米粒（RBNP）。這些合成的RBNP不僅復制，而且在某些方面超過了天然XDNP的治療效果，從而驗證了這些關鍵成分的功能貢獻。最值得注意的是，我們的機制研究揭示了一個以前未被認識的信號軸，這些納米粒通過該軸發揮抗炎作用。使用ABPP方法，我們確定了位于線粒體膜上的電壓依賴性陰離子通道1（VDAC1）是BBR的直接分子靶點。我們進一步證明，BBR結合抑制VDAC1應激誘導的寡聚化，阻止線粒體DNA（mtDNA）釋放到細胞質中。因此，這種抑制抑制了NLRP3炎性小體的激活，NLRP3炎癥小體是UC相關炎癥的核心驅動因素。總的來說，這項工作不僅在經典中藥配方中發現了一種新型的納米活性成分，還闡明了其精確的分子作用機制，為通過納米技術實現草藥現代化奠定了科學基礎。

【結果部分】

1.瀉心湯自組裝納米粒顆粒的制備與表征。

2.RBNP的胃腸穩定性和生物分布。

3.XXD、XDNP和RBNP對DSS誘導的小鼠結腸炎的治療作用。

4.XDNP和RBNP減輕DSS誘導的結腸炎的炎癥反應。

5.XDNP和RBNP調節DSS誘導的結腸炎小鼠腸道微生物群穩態。

6.XDNP和RBNP通過調節代謝和炎癥途徑恢復DSS誘導的蛋白質組學改變。

7.XXD、XDNP和RBNP在小鼠體內的安全性評估。

8.XXD基自組裝納米顆粒的體外抗炎作用。

9.VDAC1作為RAW264.7細胞BBR分子靶點的鑒定和驗證。

10.BBR通過VDAC1抑制RAW264.7細胞中細胞質mtDNA的釋放和NLRP3炎性小體的激活。

【結論與討論】

總之，本研究破譯了經典式XXD的超分子基礎，證明其天然組裝的納米顆粒（XDNP）通過精確調節以線粒體為中心的信號軸來改善UC。我們確定VDAC1是BBR的直接功能靶點，BBR是這些先天納米載體中的主要生物活性成分。這一發現建立了XXD的傳統使用與線粒體完整性和炎癥激活的精確分子控制之間的機制聯系。BBR結合可防止病理性VDAC1寡聚化，從而抑制線粒體DNA的細胞質釋放以及隨后巨噬細胞中NLRP3炎性小體的激活。無載體仿生RBNP的成功構建不僅驗證了這一機制，還強調了XDNP固有的超分子納米結構的關鍵作用。這種獨特的結構被證明是克服粗提取物生物利用度差、促進增強細胞攝取和增強粘膜免疫調節作用所不可或缺的，這些作用共同推動了卓越的治療效果。全面的體外和體內評估證明了優異的生物相容性和系統安全性，突出了這些制劑的轉化潛力。雖然需要進一步的研究來探索XDNP的次要成分、額外的蛋白質靶點和藥代動力學，但我們的發現建立了一個將傳統醫學與現代納米療法聯系起來的機制框架。總的來說，這項工作不僅闡明了一種新的VDAC1介導的抗炎途徑，還為開發受傳統草藥配方啟發的高效、生物相容性納米藥物提供了一種合理的設計策略，為潰瘍性結腸炎和相關炎癥性疾病的精確治療提供了一個有前景的平臺。

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