ACS Nano：姜黄变身“纳米卫士”！成为对抗全球肥胖危机的新武器

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ACS Nano：姜黄变身“纳米卫士”！成为对抗全球肥胖危机的新武器4 n, |# C/ \( @6 o2 h1 t
来源：生物谷原创 2024-12-09 11:22
. O5 M; [% s8 d- N  P5 \6 K2 L本研究成功开发出Rec-tNVs，其在姜黄素富集、稳定性、细胞摄取及抗肥胖机制等方面表现优异，动物实验中不同给药途径下均有效减轻肥胖且对多方面有积极影响，为肥胖治疗带来新方向。3 {; O/ k1 A+ h5 q' d2 e
肥胖问题在全球范围内日益严峻，已成为多种健康问题的重要危险因素。目前，大部分现有药物在治疗肥胖方面存在效果有限和副作用等问题，因此，开发更安全有效的抗肥胖疗法迫在眉睫。
( m& `9 Y& _2 E3 c. c+ M' ?近期，一项发表于ACS Nano的研究Development and Evaluation of Reconstructed Nanovesicles from Turmeric for Multifaceted Obesity Intervention带来了新突破：研究人员从姜黄中开发出了一种天然纳米制剂——姜黄重组纳米囊泡（Rec-tNVs），为肥胖治疗带来了新的曙光。- `$ W# ~; `( n2 F1 _

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4 S+ h1 W4 c% I/ x图1. Rec-tNVs的结构、组成和抗肥胖活性示意图
. o) S9 v/ \! _姜黄重组纳米囊泡的制备与表征. [8 R3 ?& J9 s2 g9 d; Y
研究人员通过一系列复杂的步骤制备了Rec-tNVs。他们先对姜黄汁进行多次离心，接着加入聚乙二醇（PEG）沉淀，再运用溶剂提取、蒸发和薄膜水合技术，最终成功制备出Rec-tNVs。之后，利用多种先进技术对其进行表征。透射电子显微镜（TEM）显示，Rec-tNVs呈脂质双层包裹的球形纳米结构，内部有许多“纳米姜黄素”颗粒。动态光散射（DLS）技术测定其粒径和电位，发现Rec-tNVs粒径较大且表面带负电。纳米流式细胞术（nFCM）检测表明，Rec-tNVs中姜黄素含量比超离心分离的tNVs（UC-tNVs）高约四个数量级，纯度也更高。高效液相色谱（HPLC）分析确定姜黄素是主要成分，且Rec-tNVs中总姜黄素含量显著高于UC-tNVs。稳定性测试显示，Rec-tNVs在不同环境中都表现出良好的稳定性。+ _3 {# I1 L$ Q

4 u; V/ N4 S% W% Q8 O; V9 r  p图2. Rec-tNVs和UC-tNVs的结构和成分分析4 b$ D% o5 N/ ?. r
姜黄重组纳米囊泡的抗肥胖机制
" h$ m( S) ?2 ^* @: e在细胞实验中，研究人员用DiD标记Rec-tNVs，通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和流式细胞术观察发现，Rec-tNVs主要通过网格蛋白介导的内吞作用、小窝蛋白介导的内吞作用和巨胞饮作用进入3T3-L1脂肪细胞，并主要积累在细胞质中，还具有溶酶体逃逸能力。进一步研究其对脂肪细胞脂质代谢的影响，发现Rec-tNVs能显著降低脂质滴大小，增加游离脂肪酸（FFA）释放，同时上调脂肪甘油三酯脂酶（Atgl）和激素敏感性脂酶（Hsl）的mRNA表达，下调脂肪酸结合蛋白4（Fabp4）和二酰甘油酰基转移酶（Dgat）的mRNA表达，这表明Rec-tNVs既能促进脂肪细胞的脂解，又能抑制脂肪生成。
, \4 }: T0 V5 k+ T深入探究其抗肥胖机制，研究人员发现Rec-tNVs可激活瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1），进而调节一系列相关蛋白的表达，影响线粒体功能，促进脂肪细胞褐变和产热。并且，在高浓度时，Rec-tNVs还能诱导脂肪细胞凋亡。. J: }- ^$ X1 O" z
姜黄重组纳米囊泡的抗肥胖效果1 C8 j% H5 b: u/ P
在动物实验阶段，研究人员首先使用高脂肪饮食（VHFD，60%高脂肪饲料）建立小鼠肥胖模型，对比Rec-tNVs和游离姜黄素的抗肥胖效果。经过一个月的治疗，结果显示Rec-tNVs在减轻体重、减少白色脂肪组织（eWAT和iWAT）重量和体积、减轻肝脏脂质积累方面均优于游离姜黄素。此外，Rec-tNVs还能显著改变肠道微生物群组成，逆转VHFD引起的Firmicutes/Bacteroidota（F/B）比率增加，这表明其可能通过调节肠道微生物群对肥胖产生积极影响。
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( k0 P- x" D3 ], L5 y" B/ {图3. Rec-tNVs和姜黄素的肥胖干预潜力评估
( O* L  t/ z! ]. ^* F- ]接着，研究人员采用更接近人类肥胖情况的高脂肪饮食（HFD，45%高脂肪饲料）建立小鼠模型，研究Rec-tNVs通过灌胃（IG）和皮下注射（SC）两种给药途径的抗肥胖效果。结果表明，两种给药途径均能有效抑制肥胖进展，IG给药使小鼠体重降低18.68%，SC给药使体重降低14.56%。IG给药主要将Rec-tNVs输送到肠道和肝脏，而SC给药则使其更多地积累在脂肪组织和肝脏。在代谢指标方面，两种给药途径都能改善血清中的脂质谱，减轻肝脏损伤，调节脂肪细胞标志物表达，缩小脂肪细胞体积，减少肝脏脂质积累，缓解结肠炎症，并改变肠道微生物群组成，其中IG给药对肠道微生物群的影响更为显著。
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图4. Rec-tNV治疗后小鼠的生化参数、组织学变化和肠道微生物群改变3 I2 y' C2 p- w/ K
总结. u) |$ v3 ^1 p5 B
本研究从姜黄中开发出重组纳米囊泡（Rec-tNVs）用于肥胖干预。通过一系列严谨实验，发现Rec-tNVs在多个方面展现出卓越性能，其姜黄素富集能力远超UC-tNVs且稳定性佳，在细胞层面可通过多种途径进入脂肪细胞，有效调控脂质代谢，在动物实验中也证实其减轻肥胖效果显著优于游离姜黄素且对身体多方面指标产生积极影响。然而，研究也存在局限性，如难以明确囊泡内分子成分贡献等。但总体而言，该研究为肥胖治疗提供了新的思路与方法，为后续优化纳米囊泡制备及开展临床试验奠定了基础，对推动肥胖治疗领域发展、改善肥胖患者健康状况具有重要意义。（生物谷Bioon.com）$ |7 _2 ^  Q* N3 X- t; P' M5 o
参考文献：
( a3 [8 [! N; jWang J, Zhang T, Gu R, et al. Development and Evaluation of Reconstructed Nanovesicles from Turmeric for Multifaceted Obesity Intervention. ACS Nano. 2024;18(34):23117-23135. doi:10.1021/acsnano.4c05309
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