河南省人民医院袁慧娟团队《Biomaterials》：仿生纳米粒通过调节肠道菌群和抗氧化功能改善胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍

2型糖尿病(T2DM)是一种高致残致死的复杂代谢紊乱，与肥胖和非酒精性脂肪肝密切相关。T2DM的病理生理特征与胰岛素抵抗及随后的胰岛β细胞失代偿密切相关。目前T2DM的主流治疗方法为胰岛素、磺脲类药物、α-糖苷酶抑制剂和二肽基肽酶-4抑制剂。然而，这些疗法会导致药物耐受和一些副作用包括胃肠道反应、低血糖、肾功能损害和胰腺炎，并且不能有效地同时改善胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能障碍。

河南省人民医院袁慧娟团队开发了一种口服仿生纳米造氢器(HMS/A@GE)以解决T2DM治疗中胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能障碍两大主要难题。HMS/A@GE经口服后在胃酸条件下释放大量H₂，以减轻肝脏和胰腺的氧化应激和炎症水平。此外，HMS/A@GE增加了肠道乳酸杆菌的丰度及色氨酸代谢产物（包括吲哚乙酸在内的吲哚衍生物）。这些代谢产物进一步激活肠道芳烃受体（AhR），促进IL-22的分泌，从而修复肠黏膜屏障，改善胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能，最终缓解T2DM的糖代谢障碍和肝脏脂肪变性。相关工作近期以“Biomimetic nanoplatform with microbiome modulation and antioxidant functions ameliorating insulin resistance and pancreatic β-cell dysfunction for T2DM management”发表在《Biomaterials》。

Scheme 1. Illustration of construction and therapeutic mechanism of a biomimetic acid-responsive nano hydrogen producer (HMS/A@GE).

体外表征表明成功制备了外泌体仿生纳米粒HMS/A@GE，且验证了其酸敏感型释氢行为（Figure.1）；采用高脂饮食加STZ诱导的T2DM小鼠模型评价了HMS/A@GE降糖减脂效果，结果表明其可改善胰岛素抵抗及肝脏脂肪沉积（Figure.2）；此外，HMS/A@GE可提高肠道乳杆菌丰度，且与胰岛素抵抗等生理指标密切相关（Figure.3）；进一步机制研究表明，HMS/A@GE可提高吲哚及吲哚乙酸等色氨酸代谢产物，进一步激活芳烃受体（AhR），促进IL-22的分泌（Figure.4）。

 Figure 1. Characteristics of a biomimetic acid-responsive hydrogen-release nanogenerator (HMS/A@GE).

 Figure 2. In vivo therapeutic efficacy of HMS/A@GE in HFD plus STZ-induced T2DM mice.

Figure 3. 16S rRNA sequencing analysis of gut microbiota.

Figure 4. Study of therapeutical mechanism of HMS/A@GE in ameliorating insulin resistance and liver steatosis.

河南省人民医院袁慧娟教授为通讯作者，河南省人民医院博士后王秀丹、硕士生田瑞与博士生梁程红为论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金和国家博士后科学基金等项目的支持。

参考文献

Xiudan Wang, Rui Tian, Chenghong Liang, Yifan Jia, Lingyun Zhao, Qinyuan Xie, Fenglian Huang, Huijuan Yuan, Biomimetic nanoplatform with microbiome modulation and antioxidant functions ameliorating insulin resistance and pancreatic β-cell dysfunction for T2DM management, Biomaterials, 2025,122804, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122804.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961224003387