天然胃腸道穩定的豌豆2S蛋白多肽“最少壁材”及其對小腸粘液物理屏障滲透性的影響

　　中國農業大學胡小松、陳芳團隊季俊夫副教授—天然胃腸道穩定的豌豆2S蛋白多肽“最少壁材”及其對小腸粘液物理屏障滲透性的影響

　　口服納米體系已被廣泛設計用于藥物和生物活性化合物的遞送，旨在提高其生物利用率和靶向特性。然而，天然遞送材料仍面臨著胃腸道不穩定及腸粘液物理屏障等潛在挑戰。因此，開發“最少壁材”且同時具備良好腸道穩定性和粘液滲透性的納米遞送載體是未來的研究方向。

　　近日，中國農業大學食品學院國家果蔬加工工程技術研究中心季俊夫副教授課題組，在美國科學促進會（AAAS）期刊《Biomaterials Research》IF=11.3上發表題為“Natural Gastrointestinal Stable Pea Albumin Nanomicelles for Capsaicin Delivery and Their Effects for Enhanced Mucus Permeability at Small Intestine”的研究性文章。中國農業大學為第一完成單位，食品學院碩士研究生李祎銘和毛夢琪為該文章共同第一作者，通訊作者季俊夫為中國農業大學食品科學與營養工程學院副教授、中國農業大學優秀人才。

　　研究方法

　　研究人員首先對豌豆白蛋白（PAI）進行定向適度酶解，獲得了兩親性多肽，隨后制備了豌豆白蛋白多肽自組裝納米膠束（PAN）。為了全面了解PAN的特性，研究人員使用DLS、TEM等手段對PAN進行了基礎表征，并通過測定臨界膠束濃度、圓二色譜以及多肽序列進一步揭示了PAN的自組裝機制。隨后，研究人員選擇辣椒素（CAP）作為疏水藥物模型，將其成功封裝在PAN中，并對封裝效率及物理化學穩定性進行了評估。為了驗證PAN在胃腸道中的穩定性和粘液滲透性，他們運用了體外模擬消化模型和Transwell滲透性支撐系統進行了實驗。同時，通過多粒子追蹤技術和激光掃描共聚焦顯微鏡，進一步研究了PAN在粘液中的運動行為及三維分布。在細胞水平上，研究人員基于Caco-2單細胞和細胞層模型探究了PAN的細胞攝取、細胞內轉運以及跨胞轉運機制。最后，他們利用大鼠的離體腸道綜合評估了PAN的粘液和腸上皮的滲透性。

　　研究結果

　　制備的PAN呈現均勻整齊的圓形球體，表面光滑，結構緊密，其平均粒徑僅為36.42 ± 0.46 nm，分布相對均勻（PDI ＜ 0.3）。PAI酶解后獲得的多肽具有較低的臨界膠束濃度值（0.062 mg/mL)，較低的表面張力和動態界面張力值，以及較高的β-折疊結構含量，這在其自組裝過程中起關鍵作用。肽段測序結果顯示，PAI酶解液中存在豐富的強疏水肽，這促使其通過疏水相互作用自組裝成納米膠束。在多肽自組裝過程中，疏水性CAP能夠通過疏水相互作用嵌入PAN的疏水核中（PAN-CAP），負載量為20.02 μg/mg。PAN-CAP不僅具有優異的物化穩定性，還表現出出色的腸道穩定性。在模擬腸道消化中，PAN中的CAP保留率比PAI高40%。同時，PAN在腸道粘液中的運動不受限制，可以有效穿透粘液，使CAP的粘液滲透率提高3倍，顯示出優異的克服粘液屏障的能力。此外，PAN-CAP能夠通過克服P-gp介導的藥物外排效應以及改變胞吞機制，來顯著提高CAP的細胞攝取量和跨胞轉運速率。其中，PAN-CAP的跨胞轉運過程涉及內質體酸化、內質網向高爾基體和高爾基體向質膜三種胞內轉運途徑，不涉及細胞旁路的轉運。

　　研究結論

　　本研究首次鑒定出具有腸道穩定性的天然豌豆2S蛋白兩親性多肽，它們在穿透粘液層和通過腸上皮細胞轉運方面具有很大的優勢，可以作為遞送載體促進疏水性辣椒素在腸道中的吸收。而通過定向酶解手段制備的豌豆2S蛋白納米膠束是一種有前景的口服遞送體系，其作為“單一最少壁材”，無需額外添加多糖等大分子，僅靠自身便可克服胃腸道穩態化問題以及腸粘液物理屏障，這為未來產業化應用提供了更為經濟方便的選擇。