Mikrożel może zmienić mikrobiom na lepsze

Probiotyki to żywe mikroorganizmy, które przyjmowane w odpowiednich ilościach mogą pomóc w utrzymaniu zdrowego mikrobiomu jelitowego lub przywróceniu populacji „dobrych bakterii" po intensywnej antybiotykoterapii. Można je również stosować w leczeniu niektórych chorób jelit, takich jak choroba Leśniowskiego-Crohna.

Naukowcy z chińskiego Zhengzhou University opracowali mikrożelowy system dostarczania probiotyków, który zapewnia bezpieczeństwo "dobrym" bakteriom, jednocześnie aktywnie usuwając "złe". Podczas eksperymentów na myszach udało się dzięki niemu wyleczyć zapalenie jelit bez skutków ubocznych.

W układzie pokarmowym istnieje delikatna równowaga populacji bakterii. Kiedy ta równowaga jest zakłócona, szkodliwe bakterie mogą spowodować stany zapalne jelit, których leczenie wymaga stosowania kosztownych i działających nieselektywnie leków immunosupresyjnych. Czasami powoduje to powstanie szczepów bakterii opornych na antybiotyki.

Alternatywną strategią jest przywracanie zachwianej równowagi poprzez dostarczanie probiotyków. Ale aby dotrzeć do jelita grubego, pożyteczne bakterie muszą najpierw przejść przez kwas żołądkowy, dotrzeć do jelita grubego i wygrać tam rywalizację z licznymi inwazyjnymi bakteriami. Dotychczas stosowane systemy dostarczania probiotyków po prostu chronią je przed strawieniem. Natomiast chińscy naukowcy - Zhenzhong Zhang, Junjie Liu, Jinjin Shi i ich współpracownicy chcieli połączyć probiotyki ze specjalistycznymi kulkami mikrożelu, które mogą nie tylko chronić dobre bakterie, ale także aktywnie pomagać w usuwaniu tych szkodliwych.

Naukowcy połączyli alginian sodu, i nanocząsteczki wolframianu wapnia w małe, kuleczki mikrożelu, a następnie pokryli je pożytecznymi bakteriami probiotycznymi. Żel ochronił bakterie prze zabójczym działaniem kwasu żołądkowego i przedłużył czas ich pobytu w jelicie grubym. Tam specyficzne białka, których ekspresja jest szczególnie nasilona w stanach zapalnych jelit związały się z wapniem, uwalniając wolfram. Wolfram z kolei wypierał inny metal - molibden – z kluczowego substratu enzymatycznego "złych" bakterii z rodzaju Enterobacteriaceae, nie szkodząc bakteriom probiotycznym.

Podczas eksperymentów na mysim modelu zapalenia okrężnicy udało się bez skutków ubocznych podnieść poziom probiotycznych bakterii w okrężnicy.

Myszy, którym podano probiotyk z pomocą mikrożelowych kulek, nie wykazywały wielu cech charakterystycznych dla zapalenia okrężnicy, takich jak jej skrócenie lub uszkodzenie bariery jelitowej. Sugeruje to, że taki system dostarczania może być realną strategią leczenia. Autorzy badania (DOI 10.1021/acscentsci.3c00227) chcą udowodnić jego przydatność w bardziej zaawansowanych modelach przedklinicznych. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/zan/