【CMT&CHTV 医学前沿·临床经典】
在消化系统疾病的治疗道路上，溃疡性结肠炎（UC）的治疗仍是一个难题。最新研究突破将纳米晶体纤维素（NCC）推向前线，为患者带来更温和且有效的治疗选择，同时为未来生物材料的应用提供新思路。
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研究背景
消化系统疾病中，溃疡性结肠炎（UC）以其病因复杂、治疗响应个体差异大而著称。UC不仅给患者带来持续的生理痛苦，还可能导致心理和社会功能障碍。长期以来，UC的治疗一直依赖于药物控制炎症和免疫调节，但这些治疗手段往往治标不治本且不良反应多，患者迫切需要更为安全有效的治疗方法。
近年来，随着纳米科技的发展，纳米材料在生物医学领域的应用日益广泛，尤其是在疾病治疗方面展现出巨大潜力。纳米晶体纤维素（NCC）作为一种新型纳米材料，因其独特的物理化学特性和生物相容性，被认为是一种有前途的治疗UC候选物质。NCC不仅具有强大的黏膜修复能力，还能调节肠道微生物群，为治疗UC提供了新的策略。
ACS Nano曾刊发一篇在题为“Nanocrystalline Cellulose Modulates Dysregulated Intestinal Barriers in Ulcerative Colitis”的文章，深入探讨了NCC对UC的潜在治疗效果及其机制，为开发新的治疗策略提供了科学依据。
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研究方法
为评估NCC对UC的治疗效果及其潜在作用机制，研究团队首先通过化学诱导剂成功建立了小鼠UC模型(用3%的右旋糖酐硫酸钠溶液对小鼠进行一周的灌胃处理，以模拟UC的病理状况)。随后，研究团队将小鼠随机分为对照组和三个NCC治疗组，后者分别接受每天50 mg/kg、100 mg/kg和200 mg/kg的NCC治疗，持续7天（图1）。
图1 通过NCC治疗UC的示意图
在治疗期间，通过监测小鼠的体重变化、大便情况，及疾病活动指数（DAI）来评估NCC的治疗效果。此外，研究者还通过测量结肠长度、进行病理组织学评分以及测定血清中炎症因子水平来进一步评价治疗效果。
为了深入了解NCC的作用机制，研究团队采用了免疫荧光技术来观察紧密连接蛋白的表达，利用实时定量PCR（qRT-PCR）分析基因表达变化，并借助16S rDNA测序来评估肠道微生物群的组成变化。
研究结果
DAI的改善
在本研究中，NCC展现出显著的改善效果，特别是在DAI上。UC模型小鼠经NCC治疗后，DAI显著下降。具体来看，低剂量NCC（UC+LNC组）治疗后DAI下降至2.0，而高剂量NCC（UC+HNC组）治疗后DAI更是下降至1.4，与正常小鼠无明显差异（图2）。这一结果表明，NCC能够有效减轻UC小鼠的疾病活动，且效果随剂量增加而增强。
图2 NCC在小鼠口服灌胃7天后，各组小鼠DAI变化
体重和结肠长度的恢复
UC小鼠经NCC治疗后，体重和结肠长度的恢复同样显著。与UC组相比，低剂量NCC治疗的小鼠体重增加了8.4%，结肠长度增加了12.4%；而高剂量NCC治疗的小鼠体重增加了11.3%，结肠长度更是增加了29.6%（图3）。这些数据反映出NCC不仅能够减缓UC小鼠的体重下降，还能促进结肠的生长，进一步证实了NCC的治疗潜力。
图3 NCC在小鼠口服灌胃7天后，各组小鼠的体重和结肠长度
组织病理学改善
组织病理学评分是评估UC治疗效果的重要指标。NCC治疗后，小鼠结肠损伤评分显著降低。UC+LNC组的结肠损伤评分为6.7，而UC+HNC组更是降至3.0，接近正常水平。这表明NCC能有效修复结肠组织损伤，减轻炎症反应。
炎症因子水平的调节
NCC对炎症因子水平的调节作用同样显著。治疗后，血清中促炎因子IL-1β、IL-6、IFN-γ和TNF-α的水平显著下降，而抗炎因子IL-10和TGF-β的水平则上升。例如，UC+HNC组的IL-1β和IL-6水平分别下降了50%以上，TNF-α水平下降了38.0%。这些结果表明，NCC具有显著的抗炎作用，能够有效调节UC小鼠体内的炎症反应。
肠道屏障功能的修复
NCC对肠道屏障功能的修复作用是本研究的核心发现之一。通过免疫荧光和qRT-PCR等方法，研究者发现NCC能够显著提高紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达，增强肠道机械屏障。同时，NCC还能促进MUC2的分泌，恢复肠道化学屏障。这些结果表明，NCC通过修复肠道屏障功能，为UC的治疗提供了新的策略。
肠道微生物群的调节
NCC对肠道微生物群的调节作用同样不容忽视。通过16S rDNA测序，研究者发现NCC能够显著提高肠道微生物群的多样性，增加有益菌如Akkermansia和Odoribacter的相对丰度。这些有益菌能够促进肠道健康，增强肠道屏障功能，从而有助于UC的治疗。
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总结讨论
本研究的结果表明，NCC作为一种新型的生物材料，在UC的治疗中展现出巨大的潜力。NCC不仅能够有效改善DAI、调节炎症因子水平、修复肠道屏障功能，还能调节肠道微生物群，为UC的综合治疗提供了新的视角。
NCC的这些作用机制，可能与其独特的物理化学性质有关。NCC的纳米尺寸和高比表面积，使其能够与肠道细胞和微生物群产生良好的相互作用。此外，NCC的生物相容性和生物安全性，也为其实用化应用提供了基础。
然而，尽管本研究取得了显著的成果，但仍有一些局限性和未来研究方向值得关注。例如，NCC的长期治疗效果和剂量效应关系尚需进一步研究。此外，NCC在人体中的作用机制和安全性评价，也是未来研究的重要方向。
总之，本研究为UC的治疗提供了新的策略和思路，NCC的进一步研究和应用，有望为UC患者带来更加安全有效的治疗方案。
参考文献
WANG M, CHA R, HAO W, et al. Nanocrystalline Cellulose Modulates Dysregulated Intestinal Barriers in Ulcerative Colitis[J]. ACS Nano, 2023, 17(19): 18965-18978. doi: 10.1021/acsnano.3c04569.
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编辑：耳东
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排版：半夏
