【写在前面】：本期推荐的是由中国中医科学院中药研究所青蒿素研究中心道地药材质量保证与可持续利用国家重点实验室、暨南大学第二临床医学院附属深圳市人民医院、暨南大学化学与材料科学学院纳米技术与智能研究所等研究团队合作近期发表于Materials Today Bio(IF10.2）的一篇文章，揭示泻心汤自组装纳米颗粒通过靶向VDAC1介导炎症小体激活减轻溃疡性结肠炎。
【期刊简介】
【题目及作者信息】
Self-assembled nanoparticles from Xiexin Decoction attenuate ulcerative colitis by targeting VDAC1-Mediated NLRP3 inflammasome activation
由于传统疗法的疗效和副作用有限，溃疡性结肠炎（UC）仍然是一个临床挑战，这突显了对新干预措施的需求。在这里，我们研究了中药配方泻心汤（XXD）中天然衍生的自组装纳米粒（XDNP）和由小檗碱（BBR）和大黄酸组成的合理设计的无载体纳米粒（RBNP）的治疗潜力。这两种制剂通过使肠道生态失调正常化、减少促炎介质的释放和促进巨噬细胞表型转换，有效缓解了DSS诱导的结肠炎。从机制上讲，基于活性的蛋白质分析确定VDAC1是BBR的直接功能靶点。与VDAC1结合会抑制其寡聚化，阻止氧化线粒体DNA的细胞质释放，并随后激活巨噬细胞中的NLRP3炎性小体。与大黄酸的共组装进一步增强了细胞摄取和生物利用度，增强了抗炎功效。蛋白质组学和分子分析证实了免疫和代谢途径的广泛调节，而体内安全性评估表明其具有优异的生物相容性，没有可检测到的器官毒性。总的来说，这项工作阐明了VDAC1介导的机制轴，这是含BBR纳米颗粒强效治疗作用的基础，并建立了一种受传统中草药配方启发的合理纳米药物策略。这些发现为开发针对UC和其他炎症性疾病的靶向生物相容性纳米疗法提供了一个有前景的平台。
图文摘要
【前言】
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性炎症性肠病（IBD），其特征是反复发作的肠道炎症、上皮屏障破坏和肠道微生物群失调。在全球范围内，UC的发病率和患病率都在上升，对公共卫生系统构成了越来越大的挑战。UC的发病机制涉及遗传易感性、环境触发因素、免疫失调和肠道微生物组改变之间的复杂相互作用。这种多因素病因使临床管理复杂化，并导致疾病频繁复发和结直肠癌癌症风险升高。根据美国胃肠病协会的建议，目前的标准疗法包括5-氨基水杨酸（5-ASA）、皮质类固醇、免疫调节剂和生物制剂，如抗TNF-α抗体。然而，这些治疗往往产生次优结果，只有不到60%的患者实现了持续的临床缓解。此外，长期使用这些药物会导致严重的不良反应和疗效的逐渐丧失。因此，迫切需要新的、多靶点的治疗策略，以提高UC管理的疗效和安全性。
中医药提供了一种整体、多成分和多靶点的治疗范式，在治疗UC等复杂、多因素疾病方面引起了越来越多的科学兴趣。与单靶点药物不同，中药制剂可以同时调节多种病理途径，从而解决传统疗法的局限性。在UC的背景下，越来越多的临床和临床前证据表明，中医干预可以缓解肠道炎症，减缓疾病进展，降低复发频率，提高患者的生活质量。一个典型的例子是泻心汤（XXD），这是一种经典的草药配方，最早记录在古代医学文本《伤寒论》中，由大黄、黄连、黄芩组成。XXD已被正式列入中国“古代经典方剂名录”，在治疗胃肠道疾病方面有着悠久的历史。根据中医理论，XXD具有“清热、燥湿、止痛”的作用，与活动性UC的病理表现相吻合。现代药理学研究已经开始阐明这些传统原理的科学基础。XXD的治疗效果主要归因于其生物活性成分的协同作用。例如，黄连素是黄连中的一种主要异喹啉生物碱，已被证明可以通过调节NF-κB和NLRP3炎性小体等关键信号通路来减轻实验性结肠炎并保持肠上皮的完整性。同样，大黄酸，一种主要来源于掌叶大黄的蒽醌，可以减轻肠道通透性，调节肠道微生物群组成，抑制局部炎症。总的来说，这些发现表明，XXD通过涉及免疫调节、微生物群恢复和粘膜修复的综合机制缓解UC，从而体现了中医药的多靶点治疗潜力。
尽管其治疗潜力有据可查，但XXD等传统草药煎剂药理学研究的一个主要挑战在于精确富集活性成分，更重要的是，明确鉴定其治疗物质基础。纳米科学和中医药研究界面的最新进展正在改变这一认识。越来越多的证据表明，草药煎剂不仅仅是小分子的简单水溶液，而是复杂的多相分散系统，其中含有丰富的、天然存在的、自组装的纳米级超分子聚集体。这些纳米结构被认为是在煎煮过程中通过分子自组装自发形成的，由不同植物化学物质之间的分子间相互作用驱动[28,29]。重要的是，这些超分子实体可以作为内在的纳米载体，显著提高水溶性较差的化合物的溶解度和稳定性，如亲脂性分子。这种内在的纳米结构与纳米医学的既定范式相一致，这已被证明是管理炎症性疾病的一种有前景的策略。新出现的证据进一步表明，这些草药衍生的纳米结构可以促进胃肠道吸收，从而提高所含植物化学物质的整体生物利用度和药理功效[34,35]。这种范式转变，认识到草药汤剂的内在纳米结构，为重新定义中医药的物质基础和阐明历史上使用传统药理学方法抵抗去卷积的复杂多靶点机制提供了一个新的概念框架。
基于对草药汤剂中自组装纳米结构的新认识，本研究旨在系统地分离和表征XXD中天然存在的纳米颗粒（称为XDNP），并评估其对UC的治疗潜力。我们假设这些内源性自组装纳米结构构成了煎剂的关键药理活性成分。为了验证这一假设，我们采用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型来比较XDNP和XXD粗提取物的治疗效果。此外，为了阐明潜在的分子机制并鉴定直接的蛋白质靶点，我们将蛋白质组学分析与巨噬细胞中的基于活性的蛋白质谱（ABPP）相结合，巨噬细胞是UC发病机制中的一种中枢免疫细胞类型。我们的发现揭示了几个关键的见解（图文摘要）。首先，我们成功地从XXD水提取物中分离出XDNP，并证明了与常规煎剂相比，它们在改善结肠炎症状、恢复肠道屏障完整性和重新平衡肠道微生物群方面具有优越的疗效。其次，受XDNP的主要化学成分的启发，我们分别通过代表性生物碱和苯类成分小檗碱（BBR）和大黄酸的自组装设计和合成了二元纳米粒（RBNP）。这些合成的RBNP不仅复制，而且在某些方面超过了天然XDNP的治疗效果，从而验证了这些关键成分的功能贡献。最值得注意的是，我们的机制研究揭示了一个以前未被认识的信号轴，这些纳米粒通过该轴发挥抗炎作用。使用ABPP方法，我们确定了位于线粒体膜上的电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）是BBR的直接分子靶点。我们进一步证明，BBR结合抑制VDAC1应激诱导的寡聚化，阻止线粒体DNA（mtDNA）释放到细胞质中。因此，这种抑制抑制了NLRP3炎性小体的激活，NLRP3炎症小体是UC相关炎症的核心驱动因素。总的来说，这项工作不仅在经典中药配方中发现了一种新型的纳米活性成分，还阐明了其精确的分子作用机制，为通过纳米技术实现草药现代化奠定了科学基础。
【结果部分】
1.泻心汤自组装纳米粒颗粒的制备与表征。
2.RBNP的胃肠稳定性和生物分布。
3.XXD、XDNP和RBNP对DSS诱导的小鼠结肠炎的治疗作用。
4.XDNP和RBNP减轻DSS诱导的结肠炎的炎症反应。
5.XDNP和RBNP调节DSS诱导的结肠炎小鼠肠道微生物群稳态。
6.XDNP和RBNP通过调节代谢和炎症途径恢复DSS诱导的蛋白质组学改变。
7.XXD、XDNP和RBNP在小鼠体内的安全性评估。
8.XXD基自组装纳米颗粒的体外抗炎作用。
9.VDAC1作为RAW264.7细胞BBR分子靶点的鉴定和验证。
10.BBR通过VDAC1抑制RAW264.7细胞中细胞质mtDNA的释放和NLRP3炎性小体的激活。
【结论与讨论】
总之，本研究破译了经典式XXD的超分子基础，证明其天然组装的纳米颗粒（XDNP）通过精确调节以线粒体为中心的信号轴来改善UC。我们确定VDAC1是BBR的直接功能靶点，BBR是这些先天纳米载体中的主要生物活性成分。这一发现建立了XXD的传统使用与线粒体完整性和炎症激活的精确分子控制之间的机制联系。BBR结合可防止病理性VDAC1寡聚化，从而抑制线粒体DNA的细胞质释放以及随后巨噬细胞中NLRP3炎性小体的激活。无载体仿生RBNP的成功构建不仅验证了这一机制，还强调了XDNP固有的超分子纳米结构的关键作用。这种独特的结构被证明是克服粗提取物生物利用度差、促进增强细胞摄取和增强粘膜免疫调节作用所不可或缺的，这些作用共同推动了卓越的治疗效果。全面的体外和体内评估证明了优异的生物相容性和系统安全性，突出了这些制剂的转化潜力。虽然需要进一步的研究来探索XDNP的次要成分、额外的蛋白质靶点和药代动力学，但我们的发现建立了一个将传统医学与现代纳米疗法联系起来的机制框架。总的来说，这项工作不仅阐明了一种新的VDAC1介导的抗炎途径，还为开发受传统草药配方启发的高效、生物相容性纳米药物提供了一种合理的设计策略，为溃疡性结肠炎和相关炎症性疾病的精确治疗提供了一个有前景的平台。
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