登上《Gut》（IF 26.8）！南方医科大学团队揭示葛根类外泌体纳米囊泡靶向肠道细菌治疗类风湿关节炎新机制

类风湿关节炎是一种以慢性、进行性多关节滑膜炎为主要特征的自身免疫性疾病，全球患病率约0.5%–1%，可导致关节不可逆损伤及功能丧失。近年来，“肠-关节轴”学说受到广泛关注，肠道菌群失调被认为是维持RA免疫失衡的重要病理基础。然而，如何实现针对致病菌的精准干预，仍是领域内面临的重大挑战。

近期，南方医科大学洪睦铿、李娟、周宏伟及赵晓山团队联合在消化领域顶级期刊 《Gut》（IF: 26.8）上发表研究论文。该研究发现，RA患者肠道中活泼瘤胃球菌显著富集，其通过分泌苯乙胺诱导中性粒细胞胞外诱捕网过度形成，加剧关节炎；而葛根来源的类外泌体纳米囊泡（Pu-ELNs）可被活泼瘤胃球菌优先摄取，并通过递送gma-miR4412抑制苯丙氨酸脱羧酶表达，阻断苯乙胺产生，从而缓解关节炎。这一发现为基于可食用植物外泌体的精准菌群调控策略提供了有力支撑。

一、核心创新点

① 完整解析RA新致病轴：R. gnavus → PEA → BTK → NETs

既往研究仅观察到RA患者肠道菌群失调，但特定菌种通过何种代谢物调控宿主免疫的链条尚不清晰。该研究首次证实活泼瘤胃球菌通过分泌小分子代谢物苯乙胺，激活中性粒细胞BTK信号通路，诱导NETs过度形成，从而加剧RA。

② 证明植物外泌体靶向肠道致病菌基因表达的新策略

本研究证明可食用植物ELNs可被特定细菌优先摄取，并利用自身携带的miRNA（gma-miR4412）沉默细菌靶基因——苯丙氨酸脱羧酶（PDC），实现对致病菌代谢产物的精准抑制。

③ 揭示植物ELNs脂质组成决定其肠道靶向递送的关键规律

发现植物ELNs的脂质组成——磷脂酸富集决定肠道滞留、磷脂酰胆碱富集导致全身分布——是影响其递送效果的关键因素，为口服天然纳米载体的理性设计提供了依据。

④ 开辟药食同源植物外泌体治疗自身免疫病新方向

Pu-ELNs兼具安全性、可口服及精准靶向菌群的优势，将传统药食同源植物的应用从经验性膳食提升至精准靶向菌群基因的新高度。

 

二、研究思路

01 活泼瘤胃球菌在RA中富集并通过促进NETs形成加剧关节炎

为明确RA中关键的肠道致病菌及其免疫调控机制，研究团队对56例RA患者及51例健康对照者的粪便样本进行了16S rRNA测序分析。结果显示RA患者肠道菌群构成与健康对照存在显著分离，活泼瘤胃球菌为RA中富集最显著的菌种之一，其丰度与DAS28评分正相关（Fig 1A–G）。研究团队进一步检测发现RA患者血清NETs标志物（MPO-DNA、NE）升高，且与活泼瘤胃球菌丰度呈正相关（Fig 1H–L）。CIA小鼠灌胃活泼瘤胃球菌后，关节炎评分、NETs水平及关节局部NETs形成均显著升高（Fig 1M–Q）。以上结果表明，RA患者肠道中富集的活泼瘤胃球菌能够通过系统性促进NETs形成来加剧关节炎。

Figure 1 活泼瘤胃球菌在RA中富集并通过促进NETs形成加剧关节炎

 

02 活泼瘤胃球菌通过分泌苯乙胺触发NETs形成

在明确活泼瘤胃球菌促炎表型的基础上，研究团队进一步探索了其调控NETs形成的分子机制。代谢组学分析显示活泼瘤胃球菌代谢产物富集于氨基酸通路，苯乙胺含量显著高于对照组（Fig 2A–D）。将活泼瘤胃球菌灌胃CIA小鼠后，粪便及血清苯乙胺浓度均升高（Fig 2E–F）。体外实验表明苯乙胺可直接触发中性粒细胞产生NETs，灌胃苯乙胺可加重关节炎，而NETs抑制剂DNase I可逆转该效应（Fig 2G–L）。RA患者粪便及血清苯乙胺浓度高于健康对照，且与菌丰度、NETs及DAS28正相关（Fig 2M–P），PDC基因敲除菌株则丧失致病能力。以上结果证明，活泼瘤胃球菌通过分泌苯乙胺诱导NETs过度形成，从而加剧RA。

Figure 2 活泼瘤胃球菌通过分泌苯乙胺触发NETs形成

 

03 葛根外泌体（Pu-ELNs）被活泼瘤胃球菌优先摄取并通过抑制PDC减少苯乙胺产生

基于上述致病轴的发现，研究团队探索了基于可食用植物ELNs的靶向干预策略。将五种植物ELNs与RA患者肠道菌群共培养，结果显示葛根ELNs抑制苯乙胺产生的效果最为显著（Fig 3B）。荧光标记结合流式细胞术显示葛根ELNs可被活泼瘤胃球菌优先摄取（Fig 3C–D）。蛋白质组学分析发现葛根ELNs处理后活泼瘤胃球菌的PDC（苯乙胺合成关键酶）显著下调（Fig 3E–F），外源添加重组PDC蛋白可逆转葛根ELNs对苯乙胺分泌的抑制作用（Fig 3G）。在活泼瘤胃球菌定殖的CIA小鼠中，葛根ELNs灌胃治疗可降低粪便及血清苯乙胺浓度，减少NETs形成，显著缓解关节炎，而补充重组PDC蛋白可阻断上述保护效应（Fig 3H–O）。以上结果表明，葛根ELNs通过抑制活泼瘤胃球菌的PDC活性减少苯乙胺产生，从而发挥抗关节炎作用。

Figure 3 葛根外泌体（Pu-ELNs）被活泼瘤胃球菌优先摄取并通过抑制PDC减少苯乙胺产生

 

04 Pu-ELNs携带的gma-miR4412介导其对PDC的抑制作用

为明确葛根ELNs中发挥关键调控作用的具体活性成分，研究团队对ELNs进行了组分去除处理。结果显示去除蛋白或RNA不影响细菌对葛根ELNs的摄取，但仅去除RNA即可完全消除其对苯乙胺产生的抑制作用（Fig 4A–B，SFig 5A–C）。在CIA小鼠模型中，RNA去除的葛根ELNs同样丧失了降低苯乙胺、抑制NETs及缓解关节炎的能力（Fig 4C–J）。小RNA测序显示gma-miR4412为葛根ELNs中丰度最高的miRNA之一，其序列含有与PDC mRNA互补的结合位点（Fig 4K）。RNA免疫共沉淀证实gma-miR4412可直接与PDC mRNA结合，突变其结合序列后抑制效应消失（Fig 4L–M）。以上结果证明，葛根ELNs中的gma-miR4412通过直接靶向结合活泼瘤胃球菌的PDC mRNA，抑制PDC表达及苯乙胺产生。

Figure 4 Pu-ELNs携带的gma-miR4412介导其对PDC的抑制作用

 

05 Pu-ELNs的脂质成分决定其肠道滞留特性及体内疗效

在明确功能RNA的基础上，研究团队进一步探讨了ELNs载体递送行为对疗效的影响。采用葛根ELNs脂质纯化物制备纳米载体包装gma-miR4412，结果显示只有该制剂能有效降低体内苯乙胺水平并缓解关节炎，游离gma-miR4412或对照脂质制剂均无效（Fig 5A–C）。口服灌胃葛根ELNs可发挥疗效，而静脉注射无效（Fig 5D–E），表明肠腔定位是作用前提。脂质组学分析显示葛根和生姜ELNs富含磷脂酸，而大蒜、人参和葡萄柚ELNs富含磷脂酰胆碱（Fig 5F–G）。体内分布实验表明磷脂酸富集的ELNs主要滞留于肠道，而磷脂酰胆碱富集的ELNs则广泛分布于多器官（Fig 5H）。在葛根ELNs脂质载体中补充磷脂酰胆碱后，其肠道滞留能力减弱、多器官分布增加，抗关节炎疗效显著降低（Fig 5I–Q）。以上结果表明，葛根ELNs中富含的磷脂酸赋予其肠道特异性滞留能力，这是其通过调控肠道菌群发挥抗关节炎作用的必要前提。

Figure 5 Pu-ELNs的脂质成分决定其肠道滞留特性及体内疗效

 

06 Pu-ELNs通过PEA-BTK-NETs轴发挥保护作用

最后，研究团队明确了苯乙胺诱导NETs形成的下游分子通路。中性粒细胞蛋白质组学分析显示苯乙胺刺激后BTK表达显著上调，中性粒细胞脱颗粒通路被富集（Fig 6A–B）。BTK抑制剂依鲁替尼可显著减少苯乙胺诱导的NETs形成（Fig 6C–D），在CIA小鼠中可阻断苯乙胺诱导的关节炎加重（Fig 6E–F）。在活泼瘤胃球菌定殖的CIA小鼠中，葛根ELNs及脂质包装的gma-miR4412治疗均可降低滑膜中性粒细胞BTK表达，减少NETs形成并缓解关节炎，而外源性补充苯乙胺可阻断上述保护效应（Fig 6G–K）。RA患者滑膜组织中BTK与NETs共定位信号强于健康对照（Fig 6L）。以上结果证明，苯乙胺通过激活BTK信号通路诱导NETs形成，葛根ELNs通过抑制苯乙胺产生进而阻断PEA-BTK-NETs轴缓解关节炎。

Figure 6 Pu-ELNs通过PEA-BTK-NETs轴发挥保护作用

三、总结

本研究从RA患者的肠道菌群出发，系统揭示了活泼瘤胃球菌-PDC-PEA-NETs这一全新的RA致病信号轴。该研究的创新性体现在以下关键方面：

机制突破：发现活泼瘤胃球菌通过代谢产物苯乙胺而非经典的内毒素或细胞壁成分调控宿主免疫，拓展了肠道菌群参与RA发病的分子机制认知。

干预策略：证明了可食用植物来源的ELNs可通过递送miRNA实现对特定肠道细菌基因表达的精准调控，突破了传统益生菌或抗生素非选择性干预的局限。

递送规律：揭示了植物ELNs的脂质组成（磷脂酸 vs. 磷脂酰胆碱）决定其体内分布及肠道靶向能力的规律，为基于天然纳米载体的口服递送系统设计提供了理论依据。

临床转化价值：葛根作为一种药食同源植物，其ELNs具有良好的安全性及可及性，该策略为RA的膳食干预和精准菌群调控提供了可转化应用的新方向。

 

参考文献：Han B, Jiang Y, Liu H, Zhang F, Xu Y, Li Z, Zheng S, Ma F, Shi H, Jia X, Chen J, Tan L, Fan H, Lv S, Gao L, Zhao X, Zhou HW, Li J, Hong M. Pueraria lobata-derived exosome-like nanovesicles alleviate rheumatoid arthritis via targeting Ruminococcus gnavus phenylethylamine production. Gut. 2026 May 12;75(6):1123-1135.