益生菌具有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能和腸道菌群平衡的作用，是促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收和保持腸道健康所需的有益活性微生物。
一直以來(lái)，口服是最直接和便捷的益生菌補(bǔ)充方式。但是歷經(jīng)炎癥腸道獨(dú)特的病理微環(huán)境，益生菌的效果常常被打折扣。
為此，浙江大學(xué)高分子系毛崢偉教授聯(lián)合新加坡國(guó)立大學(xué)陳小元教授和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院王偉林教授團(tuán)隊(duì)，以人體所需的雙歧桿菌為代表，首次構(gòu)建了益生菌/人工酶復(fù)合材料，有效提高益生菌在氧化應(yīng)激的炎癥微環(huán)境中的存活和增殖，進(jìn)而提高其在炎性腸道中的定植和菌群調(diào)控能力，為腸炎治療提供新策略。
這一研究于北京時(shí)間3月27日，被《自然》子刊《納米科技》在線報(bào)道，第一作者為曹芳芳博士，共同通訊作者為毛崢偉教授、陳小元教授和王偉林教授。
益生菌“益”在哪？
腸道是一個(gè)多細(xì)菌共存的器官。定植在腸腔內(nèi)的細(xì)菌包括益生菌、有害菌以及共生菌，其中益生菌不具有致病性，主要負(fù)責(zé)修復(fù)腸黏膜，抑制有害菌增長(zhǎng)，維持腸道菌群平衡。
人體的益生菌被稱為駐守腸道的“護(hù)衛(wèi)軍”，當(dāng)人體免疫系統(tǒng)與有害菌進(jìn)行斗爭(zhēng)時(shí)，他們各司其職。發(fā)現(xiàn)有害菌的“哨兵”會(huì)讓“通信兵”第一時(shí)間向免疫細(xì)胞傳遞信息，以便快速且有針對(duì)性地發(fā)起進(jìn)攻，“工兵”則積極修復(fù)腸粘膜，維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài)。
口服益生菌首先要抵御胃酸、膽汁等物質(zhì)的侵蝕，才能安全抵達(dá)腸道。此前的科學(xué)家旨在利用“盔甲”在益生菌表面形成一道物理屏障。
然而，現(xiàn)有的物理屏障對(duì)直面戰(zhàn)火的“護(hù)衛(wèi)軍”如同“赤膊上陣”。每當(dāng)遇到來(lái)勢(shì)洶洶的侵略時(shí)，有害菌會(huì)分泌的大量有害物質(zhì)讓益生菌失去活力。免疫細(xì)胞則會(huì)通過(guò)釋放大量活性氧進(jìn)行殺菌，同時(shí)也讓無(wú)法適應(yīng)氧化應(yīng)激的益生菌紛紛凋敝。
為此，如何讓益生菌免于戰(zhàn)火，更好發(fā)揮效用成為了浙大團(tuán)隊(duì)研究的突破口。
新鎧甲“新”在哪？
益生菌不耐氧，浙大研究人員以益生菌中常見(jiàn)的雙歧桿菌為代表，發(fā)現(xiàn)其因?yàn)槿狈Τ趸锲缁?、過(guò)氧化氫酶等一系列代謝酶而無(wú)法自主清除活性氧自由基。
“我們大膽設(shè)想用人工方式把這些代謝酶與益生菌結(jié)合，使益生菌可以自主代謝有毒物質(zhì)變成對(duì)其無(wú)毒的產(chǎn)物?！泵珝槀ソ榻B，這種策略可以有效提高益生菌在炎癥腸道中的存活，發(fā)揮其維持腸道菌群平衡、修復(fù)腸黏膜等功能。
為此毛崢偉和陳小元團(tuán)隊(duì)合作，選擇了具有多酶催化功能的Fe/C基單原子納米酶（B-SA），首次構(gòu)建益生菌/納米酶活性復(fù)合材料，新型鎧甲的研制讓益生菌更好地抵御免疫反應(yīng)中的“戰(zhàn)火”。
如何把這件新鎧甲穿到益生菌身上呢？
毛崢偉團(tuán)隊(duì)在B-SA上修飾苯硼酸基團(tuán)，利用硼酸與細(xì)菌表面多糖鄰二醇的超分子作用，在溫和條件下實(shí)現(xiàn)B-SA與雙歧桿菌的復(fù)合，最大限度保留了益生菌和人工酶的活性。
后續(xù)研究中，毛崢偉和王偉林團(tuán)隊(duì)合作，在多種小動(dòng)物的結(jié)腸炎模型和比格犬的大動(dòng)物模型中開(kāi)展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，益生菌/人工酶復(fù)合材料均比益生菌和人工酶的混合物、以及臨床上一線藥物聯(lián)合療法具有更好的炎癥治療效果和促腸道菌群平衡的作用。
益生菌/人工酶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和功能示意圖
走向臨床還有多遠(yuǎn)？
“要治愈腸道炎癥，包括腸易激綜合征、潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病等，最主要的是消除炎癥和恢復(fù)腸道菌群的平衡?！蓖鮽チ终f(shuō)，“我們的治療策略可以同時(shí)起到消除炎癥和恢復(fù)腸道菌群平衡的作用?！?/span>
從國(guó)內(nèi)情況看，益生菌療法已經(jīng)進(jìn)入臨床，益生菌的產(chǎn)業(yè)化具有穩(wěn)固的基礎(chǔ)，其安全性也得到了驗(yàn)證。而對(duì)于納米酶，其具有安全、催化效率高、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和規(guī)?；苽涞奶攸c(diǎn)，也可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地批量生產(chǎn)。
因此，毛崢偉對(duì)這項(xiàng)研究的未來(lái)充滿信心。他說(shuō)，基于產(chǎn)業(yè)化潛力與應(yīng)用安全性，團(tuán)隊(duì)將積極把益生菌/人工酶復(fù)合材料推向臨床應(yīng)用。
（文 柯溢能/圖片由科研團(tuán)隊(duì)提供）
