通过黏液穿透型聚乙二醇化细菌增强肠黏膜屏障

摘要

肠道黏膜屏障可阻止微生物和毒素等侵入身体组织，而肠道黏膜屏障的破坏会导致炎症性肠病以及代谢和自身免疫性疾病。本文表明，通过口服涂有聚乙二醇 (PEG) 的共生菌以促进其渗透到黏液中，可以增强肠道黏膜屏障。在肠道稳态失衡的小鼠中，具有黏液穿透能力的聚乙二醇化细菌优先定位在下消化道黏液中，抑制致病菌的入侵，维持肠道菌群的稳态，刺激黏液分泌和紧密连接的表达，并防止小鼠患上结肠炎和糖尿病。口服聚乙二醇化细菌可能有助于预防和治疗胃肠道疾病。

本篇文章中研究者提出了利用聚乙二醇化介导的细菌黏液渗透来增强肠黏膜屏障的概念。在多巴胺自聚合的帮助下，胺基端聚乙二醇 (m-PEG-NH2) 能够与聚多巴胺 (PDA) 结合，后者可以在细胞相容性条件下原位形成并沉积在不同细菌表面。聚乙二醇化产生了一个更亲水的净中性电荷表面，促进了修饰细菌向黏液层的移动和渗透。在不同链长中，在分子量为2 kDa的聚乙二醇可使修饰后的细菌具有最有效的黏液渗透能力。聚乙二醇化修饰的细菌具有渗透性，有利于细菌优先定位和滞留在黏液层，从而抑制致病菌入侵，维持肠道菌群的正常稳态，并刺激下消化道黏液分泌并于肠道紧密连接（图 1c）。在由葡聚糖硫酸钠 (DSS) 或鼠伤寒沙门氏菌 (STm) 和高脂饮食 (HFD) 分别诱导的两种肠道稳态失衡的小鼠模型中，聚乙二醇化细菌表现出显著的增强肠黏膜屏障的能力，阻止了结肠炎的进展，并防止了从糖尿病前期向2型糖尿病的转变。

图1：研究方法图示。a，多巴胺原位自聚合制备PEG化细菌。b，不同链长PEG接枝的细菌黏液渗透性。c，PEG化介导细菌黏液渗透，通过抑制致病菌入侵、促进黏液分泌和紧密连接蛋白表达来增强肠黏膜屏障。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-024-01224-4.