中国农业大学《Adv. Sci.》微凝胶平台实现乳铁蛋白肠道定点递送,通过提高生物利用度靶向缓解肝损伤与结肠炎
乳铁蛋白（Lf）是一种具有抗菌、抗炎、免疫调节等多种生物活性的功能性蛋白，但其口服后易被胃蛋白酶降解、肠道吸收率低，导致体内生物利用度差，严重限制了其健康功效的发挥。尽管已有多种递送系统被探索用于保护Lf，但能够精确靶向小肠或结肠的定点递送系统迄今未见报道。
中国农业大学李媛团队从沙漠固沙植物白沙蒿种子中提取天然多糖ASKP，利用Fe³+-COO-配位交联和STMP共价交联两种化学策略，构建了两种食品级微凝胶平台，分别实现了Lf在小肠和结肠的精准定点释放。小肠靶向微凝胶将Lf生物利用度提升约6倍，驱动Lf在肝脏显著富集，通过Nrf2抗氧化通路和CPT1A介导的脂肪酸β-氧化有效缓解酒精性肝损伤；结肠靶向微凝胶则通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB炎症轴并恢复肠道菌群稳态，显著缓解溃疡性结肠炎。相关成果以“A Microgel Platform Enables Site‐Specific Intestinal Delivery of Lactoferrin, Improving its Bioavailability for Targeted Alleviating Liver Injury and Colitis”为题发表于《Advanced Science》期刊。
图1 离子交联与共价交联ASKP微凝胶的表征及胃肠释放特性
SEM图像显示两种微凝胶均为球形，EDS元素分布证实Fe在ASKP-Fe中均匀分布、P在ASKP-STMP中均匀分布；FTIR光谱分别证实了Fe³+配位交联和STMP共价交联的成功形成；体外释放曲线显示两种微凝胶在模拟胃液中2h内释放率均<7%，转入肠液后ASKP-Fe快速释放而ASKP-STMP持续释放；SDS-PAGE证实两种微凝胶保护Lf在胃消化后仍保持完整的78 kDa条带。
图2 微凝胶保护下Lf的细胞摄取机制研究
流式细胞术结果显示，未经消化的天然Lf及两种微凝胶保护后的Lf在Caco-2细胞中的摄取效率均显著高于游离消化Lf；LfR和网格蛋白敲低实验表明，天然Lf和微凝胶保护Lf的摄取在早期（15-30 min）被显著抑制，而游离消化Lf的摄取几乎不受影响；共聚焦显微镜直观显示天然Lf和微凝胶保护Lf在细胞内呈现强红色荧光积累，而游离消化Lf仅产生微弱胞质信号。以上结果证明微凝胶保护了Lf的LfR结合域，从而保留了受体介导的网格蛋白依赖性内吞途径。
图3 Lf负载微凝胶的体内生物分布、生物利用度及血清/肝脏蛋白质组响应
活体成像显示Lf/ASKP-Fe主要定位于回肠部位并在2h内到达肝脏，而Lf/ASKP-STMP可持续至6h并到达结肠；药代动力学研究表明Lf/ASKP-Fe的口服生物利用度是游离Lf的5.93倍；ELISA定量证实Lf/ASKP-Fe组肝脏Lf富集最高，Lf/ASKP-STMP组结肠内容物Lf最高；血清和肝脏蛋白质组学分析显示Lf/ASKP-Fe上调了脂质代谢和先天免疫相关通路，下调了脂肪肝、酒精性肝损伤和氧化应激相关通路。
图4 小肠靶向Lf微凝胶对酒精性肝损伤的缓解作用
与ALD模型组相比，Lf/ASKP-Fe治疗组肝脏颜色由异常苍白恢复正常，血清ALT和AST水平显著降低，肝脏TG和TC含量明显下降；氧化应激指标显示Lf/ASKP-Fe显著恢复GSH/GSSG比值和SOD活性；qPCR结果显示Lf/ASKP-Fe下调了CYP2E1表达，上调了ALDH、Nrf2、PI3K、Akt和CPT1A的表达；机制示意图总结Lf/ASKP-Fe通过Nrf2抗氧化通路和CPT1A介导的脂肪酸β-氧化缓解酒精性肝损伤。
图5 结肠靶向Lf微凝胶对溃疡性结肠炎的缓解作用及肠道屏障功能恢复
与UC模型组相比，Lf/ASKP-STMP治疗组DAI评分显著降低，结肠长度缩短得到明显恢复，脾脏肿大减轻；血清MPO活性和促炎细胞因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）水平显著下降，抗炎细胞因子IL-10升高；H&E染色显示结肠上皮损伤和炎性浸润得到明显改善；qPCR结果显示Lf/ASKP-STMP下调了TLR4/MyD88/NF-κB通路的mRNA表达，并显著恢复了紧密连接蛋白ZO-1、Claudin-1和Occludin的表达。
图6 结肠靶向Lf微凝胶对肠道菌群的重塑作用
Venn图和PCoA分析显示Lf/ASKP-STMP组的OTUs组成和β多样性最接近健康对照组；α多样性指数（Chao1、Observed species、Shannon、Faith’s PD）显示Lf/ASKP-STMP组显著提高了菌群丰富度和多样性；门水平和属水平分析显示Lf/ASKP-STMP组恢复了有益菌群（如Lachnospiraceae、Ruminococcaceae）并减少了炎症相关菌群；LEfSe分析鉴定出各组差异富集的微生物标志物；机制示意图总结结肠靶向Lf通过调节菌群和抑制TLR4/NF-κB通路恢复肠道屏障功能。
综上，该研究首次利用同一天然多糖ASKP骨架、通过两种不同的交联化学策略，实现了乳铁蛋白在小肠和结肠的精准定点递送。小肠靶向微凝胶通过提高Lf生物利用度使其在肝脏富集，经Nrf2和CPT1A通路缓解酒精性肝损伤；结肠靶向微凝胶通过抑制TLR4/NF-κB炎症轴和重塑肠道菌群缓解溃疡性结肠炎。该食品级微凝胶平台为功能性蛋白的肠道节段靶向递送及其在区域特异性疾病治疗中的应用提供了新策略。
