EGCG-nanopartikler fra te genopretter tarm- og mental balance ved colitis

Forskere fra Sichuan Agricultural University og University of British Columbia har udviklet bioinspirerede teprotein-nanopartikler (TSP'er), der pålideligt kan transportere og frigive (-)-epigallocatechin-3-gallat (EGCG), en vigtig polyphenol i grøn te, ind i tarmene, hvorved ikke blot inflammation i colitis reduceres, men også angst og depression hos mus med tilstanden lindres. Undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Theranostics.

EGCG-problemet

(-)-Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) er kendt for sine stærke antioxidante og antiinflammatoriske egenskaber, men det nedbrydes hurtigt i mave-tarmkanalen og absorberes dårligt.

Oprettelse af "te-nanokurerer"

• Kildemateriale: Teekstraktrester efter teproduktion (temel) er rigt på proteiner (TProtein).
• Spontan samling: I fysiologisk buffer blev TProtein blandet med EGCG ved en let sur pH-værdi, hvilket resulterede i selvsamling af nanopartikler med en diameter på 100-120 nm uden organiske opløsningsmidler eller kemiske bindemidler.
• Karakterisering:
  • DLS og TEM bekræftede den smalle størrelsesfordeling og den sfæriske form.
  • FTIR og DSC viste, at EGCG var indkapslet i en proteinmatrix og var stabil ved 37 °C og pH 2-8.
  • Høj belastning: op til 25 % af massen af nanopartikler er EGCG.

Beskyttelse og levering

• Mavestabilitet: TSP'er reducerer EGCG-oxidation med 30% ved lav pH, samtidig med at deres aktivitet opretholdes.
• Slimhindepenetration: Den negative ladning og størrelsen <200 nm tillader nanopartiklerne at trænge ind i den betændte tyktarmsslimhinde.

Kontrolleret frigivelse i tarmen

• pH-afhængighed: Ved pH 7,4 (tarm) blev op til 80 % af EGCG frigivet fra TSP'er inden for 12 timer, hvorimod nedbrydningen var mindre end 20 % ved pH 2 (mave), hvilket beskyttede polyphenolen mod nedbrydning.
• Oxidationsbeskyttelse: I et surt miljø mistede frit EGCG aktivitet efter 2 timer, mens det i TSP'er bevarede >70% af sit antioxidantpotentiale.

Præklinisk model af colitis

• Induktion af colitis: Mus blev behandlet med 2% DSS i drikkevand i 7 dage.
• Behandling: Enten frit EGCG (25 mg/kg), ækvimolær EGCG i TSP'er, tomme TSP'er eller saltvand blev givet oralt.
• Vurderinger:
  • DAI (Disease Activity Index): et kombineret indeks for vægt, afføring og blod i afføringen.
  • Histologi: H&E-farvning og ZO-1/occludin-immunofluorescens.
  • Cytokiner: ELISA for TNF-α, IL-6 i tyktarmsvæv.

Resultater: Colitis og tarmbarrieren

• DAI blev reduceret med 70 % i TSP'er + EGCG-gruppen versus 45 % med fri EGCG.
• Epitelintegriteten blev genoprettet: ZO-1- og occludin-ekspressionen i krypter var 60 % højere end i kontrolgruppen.
• Inflammation undertrykkes: TNF-α og IL-6 faldt til niveauer, der ikke observeres i kontrolgruppen med colitis, mens frit EGCG kun viste en delvis reduktion.

Indvirkning på mikrobiota og hjerne

• Mikrobiota:
  • α-diversitet blev genoprettet til nær baseline-niveauer af TSP'er + EGCG;
  • Væksten af SCFA-producenter (Lachnospiraceae, Ruminococcaceae) understøttede metaboliske og antiinflammatoriske virkninger.
• Tarm-hjerne-aksen:
  • Systemisk reduktion af LPS i blodet reducerede permeabiliteten af blod-hjerne-barrieren.
  • Mus med colitis udviste typisk angstfuld (↑tid ved vægge i åben felt-testen) og depressiv (↑immobiliseringsperiode i den tvungne svømmetest) adfærd.
  • TSP'er + EGCG normaliserede disse parametre: angst og depression vendte tilbage til niveauet for raske mus.

Forfatternes udtalelser

"Vi blev inspireret af den naturlige kombination af proteiner og polyfenoler i teblade og skabte et system, der leverer EGCG præcis der, hvor der er brug for det – den betændte tarm – med den ekstra bonus at forbedre humøret via mikrobiota-tarm-hjerne-aksen," siger Dr. Guo Junling.

Forfatterne fremhæver flere nøglepunkter:

• Bioinspireret og naturlig tilgang
  "Ved at bruge teproteiner fra planteråvarer bliver vores system så biokompatibelt og miljøvenligt som muligt," siger Dr. Guo Junling. "Vi genskabte simpelthen naturlige tekomplekser på nanoskala og bevarede deres funktionalitet."

• Dobbelt terapeutisk effekt
  "Vi er særligt interesserede i, at TSP'er + EGCG ikke kun lindrer inflammation i tarmen, men også normaliserer adfærdsindikatorer for angst og depression," bemærker professor Li Xiaojun. "Dette bekræfter vigtigheden af tarm-hjerne-aksen i patogenesen af IBD."

• Udsigter til klinisk oversættelse
  "Resultaterne hos mus ser lovende ud, men vi er nødt til at evaluere farmakokinetikken og sikkerheden af TSP'er hos mennesker," tilføjer Dr. Sarah Chen fra University of British Columbia. "Vi planlægger fase I kliniske forsøg allerede næste år."

• En omfattende helingsstrategi
  “Vores mål er at skabe et kosttilskud, der samtidig styrker tarmbarrieren, modulerer mikrobiotaen og forbedrer patienternes humør,” opsummerer Dr. Zhang Wei. “Med TSP'er bliver dette en realitet.”

Udsigter

1. Nyt nutraceutisk middel: TSP'er kan blive et sikkert kosttilskud til IBD-patienter
2. Psykobiotika: Kombinationen af antiinflammatoriske og angstdæmpende virkninger åbner en niche for behandling af "tarm-hjerne"-lidelser.
3. Kliniske forsøg: De næste skridt omfatter vurdering af TSP'ers sikkerhed og farmakokinetik hos raske frivillige og patienter med mild colitis ulcerosa.

Denne naturligt-bioinspirerede tilgang lover en omfattende behandling af IBD, der kombinerer slimhindebeskyttelse, mikrobiotisk regulering og forbedring af den psyko-emotionelle tilstand.