南昌大学第二附属医院 邹芳(IF 12.6):硒缓释裂褶菌多糖通过调节肠道菌群 T 细胞平衡,减轻 1 型糖尿病患者的胰腺和肺部炎症损伤

背景：1型糖尿病是一种由免疫系统介导、导致胰腺β细胞被破坏的慢性自身免疫性疾病。近年来的研究表明，沿着“肠道-肺部”轴的免疫失调在其发病机制中扮演着关键角色。然而，目前针对这一全身性免疫调控网络的干预策略尚不完善。

目的：开发一种负载硒的缓释裂褶菌多糖复合物（Se/s-SPG）。研究该复合物是否能通过调节肠道微生物群和Toll样受体4（TLR4）/核因子κB（NF-κB）信号通路，缓解T1DM相关的胰腺及肺部炎症免疫反应。

方法：

1.材料制备： 制备Se/s-SPG纳米复合物，并进行理化性质表征（TEM, DLS, XRD等）。

2.动物模型： 使用非肥胖糖尿病（NOD/LtJ）小鼠建立T1DM模型，分为PBS对照组、SeNPs组、SPG组、Se/s-SPG组及干预组（过表达p65）。

3.代谢评估： 血糖监测、糖耐量试验（OGTT）、胰岛素分泌检测。

4.组织病理学： H&E染色观察胰腺、肠道和肺组织结构；TUNEL染色检测凋亡。

5.分子生物学： 16S rRNA测序分析肠道菌群；转录组测序（RNA-seq）分析差异基因；WB、ELISA、免疫荧光检测TLR4/NF-κB通路及相关因子。

6.细胞实验： 使用Caco-2细胞模型验证屏障保护作用。

结果：

1.材料特性： Se/s-SPG呈球形，粒径分布均匀（~31 nm），具有良好的稳定性和缓释性能。

2.代谢改善： Se/s-SPG显著降低了空腹血糖，改善了糖耐量，增加了胰岛素分泌，修复了胰岛结构。

3.菌群调节： Se/s-SPG增加了肠道微生物多样性，重塑了菌群结构（如增加有益菌Lactobacillus，减少有害菌），恢复了肠道微生态平衡。

4.屏障修复与抗炎：肠道： 修复了肠道屏障完整性（上调ZO-1, Occludin等），抑制了TLR4/NF-κB通路，减少了炎症因子（IL-6, TNF-α）。肺部： 减轻了肺部炎症和纤维化，改善了肺泡结构，证实了“肠-肺轴”的调节作用。

5.免疫平衡： 调节了CD4+ T细胞亚群平衡（减少Th1/Th17，增加Treg），促进了巨噬细胞向抗炎M2型极化。

结论：Se/s-SPG复合物作为一种新型纳米递送系统，能够通过调节肠道菌群和抑制TLR4/NF-κB信号通路，重塑“肠道-肺部”轴的免疫稳态，从而有效减轻1型糖尿病相关的胰腺和肺部损伤，为1型糖尿病的治疗提供了一种基于免疫-菌群调控的多靶点新策略。

机制图

图1 Se/s-SPG纳米复合物的制备与理化表征。

(A) Se/s-SPG合成过程示意图，展示SPG包封SeNPs的过程；(B) TEM图像，显示Se/s-SPG的形态；(C) DLS分析，显示Se/s-SPG在水溶液中的流体动力学尺寸分布；(D) Zeta电位测量，显示Se/s-SPG胶体的表面电荷特征；(E) Se/s-SPG溶液在室温避光储存3天、30天和60天后的稳定性评估；(F) FTIR分析，显示SPG与SeNPs之间的相互作用；(G) UV-Vis光谱，比较SeNPs、SPG和Se/s-SPG的吸收谱；(H) XRD分析，显示SeNPs与Se/s-SPG之间的晶体结构差异；(I) Se/s-SPG的体外释放曲线。

图2 Se/s-SPG改善NOD小鼠血糖水平及胰腺功能。

(A) 小鼠分组及干预时间线示意图；(B) 使用血糖仪测定的空腹血糖水平；(C) ELISA法测定的血清胰岛素浓度；(D) OGTT显示各时间点血糖水平，以及动态血糖曲线和AUC分析；(E) OGTT期间测定的血清胰岛素水平，及相应的胰岛素分泌曲线和AUC；(F) 胰腺组织H&E染色，评估结构完整性和炎性细胞浸润；(G) 胰腺组织胰岛素表达IHC染色；(H) TUNEL染色检测胰腺组织细胞凋亡。

图3 Se/s-SPG干预对T1DM小鼠肠道菌群多样性与群落结构的影响。

(A) T1DM组与治疗组粪便样本16S rRNA高通量测序的工作流程示意图；(B) 使用InvSimpson指数进行α多样性分析，评估微生物多样性；(C-F) 使用Shannon、Chao1、ACE和Richness指数评估微生物丰富度；(G) 稀释曲线，评估测序深度；(H) Venn图，显示组间共有及独有OTU；(I) 基于β多样性的主坐标分析，评估微生物群落结构差异；(J) Bray-Curtis距离热图，显示样本间微生物组成的相似性。

图4 Se/s-SPG通过TLR4/NF-κB通路改善糖尿病小鼠葡萄糖代谢紊乱及胰腺功能障碍。

(A) 实验设计示意图，显示模型组、Se/s-SPG组及Se/s-SPG+oe-p65组的干预方案及样本处理流程；(B) 血糖仪测定的空腹血糖水平；(C) ELISA法测定的血清胰岛素浓度；(D) OGTT显示动态血糖水平随时间变化，及相应AUC分析；(E) OGTT期间ELISA测定的血清胰岛素水平，及胰岛素分泌曲线和AUC；(F) H&E染色评估胰腺组织结构和炎性细胞浸润；(G) IHC染色评估胰腺组织中胰岛素阳性细胞的分布与表达；(H) Western blot检测胰腺组织中p65表达及定量分析；(I) TUNEL染色检测胰腺组织中凋亡细胞数量。

图5 Se/s-SPG通过抑制TLR4/NF-κB通路恢复糖尿病小鼠肠道屏障结构与功能。

(A) T1DM组、Se/s-SPG组及Se/s-SPG+p65过表达组小肠组织处理流程示意图；(B) H&E染色显示小肠绒毛形态及炎性细胞浸润；(C) Western blot检测肠道组织中屏障相关蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表达；(D) 免疫荧光检测ZO-1、Occludin和Claudin-1在肠上皮界面的定位与表达；(E) Western blot检测小肠组织中TLR4、磷酸化p65、p65及磷酸化IκBα蛋白水平；(F) 免疫荧光分析p65核转位，评估NF-κB通路激活状态；(G) ELISA检测肠道组织中促炎细胞因子（IL-6、TNF-α、IL-1β）及抗炎细胞因子IL-10水平。

图6 Se/s-SPG通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻糖尿病小鼠肺组织损伤及纤维化进展。

(A) 实验设计示意图，显示模型组、Se/s-SPG组及Se/s-SPG+p65过表达组肺组织处理流程；(B) H&E染色显示肺泡结构、间质增生及炎性细胞浸润；(C) Masson三色染色评估肺组织胶原沉积，蓝色区域代表胶原纤维；(D) 免疫荧光检测肺组织中胶原蛋白I的表达与空间分布；

(E) Western blot检测肺组织中TLR4、磷酸化p65、p65及磷酸化IκBα表达水平；(F) 免疫荧光分析p65核转位，评估NF-κB通路激活状态；(G) ELISA定量检测肺组织中促炎细胞因子（IL-6、TNF-α、IL-1β）及抗炎细胞因子IL-10水平。

图7 Se/s-SPG恢复CD4+ T细胞亚群的免疫平衡。

(A) 小鼠脾脏组织IHC染色，显示CD4+细胞的分布与表达水平；(B) 流式细胞术分析各组脾脏单个核细胞中CD4+ T细胞的总体比例；(C) 流式细胞术分析Th1细胞；(D) 流式细胞术分析Th2细胞；(E) 流式细胞术分析Th17细胞；(F) 流式细胞术分析Treg细胞。

图8  Se/s-SPG调节巨噬细胞活化并促进M2型极化。

(A) 各组小鼠脾脏组织F4/80 IHC染色，评估巨噬细胞浸润情况；(B) 流式细胞术分析脾脏中单核细胞群；(C) 流式细胞术定量分析脾脏中CD86+（M1型）和CD206+（M2型）巨噬细胞的比例。