Adv Sci:郑州大学研究团队开发口服仿生过氧化物酶体工程益生菌,调节肠道菌群稳态并减轻心脏化疗毒性
阿霉素（DOX）等蒽环类药物被广泛应用于癌症化疗，但其临床应用受到累积性、剂量依赖性且基本不可逆的心脏毒性严重限制。越来越多研究表明，阿霉素会破坏肠道屏障完整性与微生物稳态，加重全身氧化应激，并通过肠 - 心轴加速心肌损伤。益生菌是稳定肠道微环境的潜在干预策略，但益生菌本身性质脆弱、在胃肠道内存活率低，极大阻碍了其临床转化应用。
2026年5月8日，郑州大学Chen Xiaoying、姜伟、Liu Ying共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“Oral Bioinspired Peroxisome-Engineered Probiotics for Modulating Gut Microbiota Homeostasis and Alleviating Cardiac Chemotherapy Toxicity”的研究论文。本研究构建了一种可口服的仿生过氧化物酶体工程益生菌（BPEP），作为安全高效的治疗平台。研究将具有超氧化物歧化酶样和过氧化氢酶样活性的钌基纳米酶包裹于脂质外壳中，制备得到仿生过氧化物酶体（BP），并通过共价键将其锚定在大肠杆菌尼氏1917菌株表面。脂质外壳可增强益生菌对胃酸、胆盐及活性氧的耐受能力，提升其在胃肠道的存活率与定植能力。益生菌作为活体载体，将仿生过氧化物酶体递送至肠道屏障处，二者协同清除活性氧与活性氮、恢复紧密连接完整性、重塑肠道菌群结构。在阿霉素诱导慢性心脏毒性小鼠模型中，口服仿生过氧化物酶体工程益生菌可有效缓解机体氧化应激、保护肠道屏障功能、维持微生物稳态，最终改善心脏功能。本研究建立了仿生益生菌-纳米酶杂合策略，突破了天然益生菌的固有缺陷，为通过肠-心轴缓解化疗相关心脏毒性提供了极具前景的新方案。
蒽环类药物凭借强效、广谱的抗肿瘤活性，长期以来一直是多种实体瘤化疗方案的基石。但其临床应用受累积性、剂量依赖性且基本不可逆的心脏毒性严重制约。阿霉素所致心脏毒性一旦形成便难以逆转，且与不良预后密切相关。目前常用的预防手段效果十分有限，还常伴随额外用药风险，因此亟需研发在不削弱抗肿瘤疗效的前提下、可有效减轻心脏毒性的全新干预策略。关于肠道-心脏轴的最新见解凸显了肠道微环境在系统氧化还原调节和代谢稳态中的关键作用。DOX干预会破坏肠道屏障完整性、加剧氧化应激，造成肠道紧密连接受损、菌群失调，同时促使有害代谢物渗漏进入血液循环。已有大量研究证实：DOX引发的肠道屏障损伤早于心功能障碍的发生，表明肠道损伤是诱发后续心肌损伤的上游始动事件。这一病理级联反应会扰乱全身氧化平衡、加速心肌损伤，也提示稳定肠道微环境，有望成为化疗期间保护心脏功能的可行策略。补充益生菌是修复肠道屏障完整性、恢复菌群稳态的潜在手段。但益生菌在体内的存活与长期留存，会受到胃酸、胆盐及氧化应激的严重抑制。为解决这一问题，已有研究采用益生菌表面改性策略，可显著提升益生菌稳定性、促进肠道黏附，并延长其在胃肠道内的功能存续时间。然而，如何将保护性包覆与原位主动氧化还原调控有机结合，仍是尚未攻克的难题。纳米酶是一类具有固有类酶催化活性的纳米材料，为上述问题提供了理想解决方案，其具备超氧化物歧化酶（SOD）样、过氧化氢酶（CAT）样等多酶级联活性，高效清除超氧阴离子与过氧化氢。此外，纳米酶还可清除活性氮自由基等含氮活性物种，实现更广谱的抗氧化防护。抗氧化纳米酶已被证实可修复肠道屏障、重塑菌群稳态，在氧化应激相关疾病中展现出治疗潜力。在真核细胞中，过氧化物酶体是天然抗氧化细胞器，可整合多种功能酶调控活性氧代谢、维持氧化还原平衡。受这一生理结构启发，科研人员设计出仿生过氧化物酶体（BP），通过整合多酶活性纳米酶，复刻天然过氧化物酶体的协同抗氧化防御功能。仿生过氧化物酶体工程益生菌（BPEP）示意图（图源自Advanced Science ）
本研究构建了一种可口服的仿生过氧化物酶体工程益生菌（BPEP）。首先合成兼具SOD样与CAT样双酶活性的钌基纳米酶，将其包封于脂质外壳中制备仿生过氧化物酶体（BP），再通过共价键将其锚定在大肠杆菌尼氏1917（下文统称益生菌）表面。脂质层可作为防护屏障，显著提升益生菌对胃酸、胆盐及活性氧的耐受能力，提高其在胃肠道的存活率与肠道定植能力。益生菌同时充当活体载体，将仿生过氧化物酶体精准递送至肠道屏障部位，二者协同清除活性氧、修复紧密连接完整性、稳定肠道菌群结构。在阿霉素诱导慢性心脏毒性小鼠模型中，BPEP可通过肠-心轴有效缓解氧化应激、保护肠道屏障功能、维持菌群稳态，最终改善心脏功能。本研究构建了一种安全高效、全程口服的益生菌-纳米酶复合平台，突破了天然益生菌的固有短板，开创了基于仿生过氧化物酶体的全新策略，为缓解化疗相关心脏毒性提供了新方向。https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(26)00175-3
