EGCG-nanodeeltjes uit thee herstellen de darm- en mentale balans bij colitis

Wetenschappers van de Sichuan Agricultural University en de University of British Columbia hebben bio-geïnspireerde thee-eiwitnanodeeltjes (TSP's) ontwikkeld die (-)-epigallocatechine-3-gallaat (EGCG), een belangrijk polyfenol in groene thee, betrouwbaar in de darmen kunnen transporteren en afgeven. Hierdoor verminderen ze niet alleen de ontsteking bij colitis ulcerosa, maar verlichten ze ook angst en depressie bij muizen met deze aandoening. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Theranostics.

Het EGCG-probleem

(-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) staat bekend om zijn sterke antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen, maar het wordt snel afgebroken in het maag-darmkanaal en wordt slecht opgenomen.

Het creëren van "thee-nanokoeriers"

• Bronmateriaal: restanten van thee-extract na de theeproductie (theemeel) zijn rijk aan eiwitten (TProtein).
• Spontane assemblage: In fysiologische buffer werd TProtein gemengd met EGCG bij een licht zure pH, wat resulteerde in zelfassemblage van nanodeeltjes met een diameter van 100–120 nm zonder organische oplosmiddelen of chemische bindmiddelen.
• Karakterisering:
  • DLS en TEM bevestigden de smalle grootteverdeling en de bolvorm.
  • Uit FTIR en DSC bleek dat EGCG ingekapseld was in een proteïnematrix en stabiel was bij 37°C en pH 2–8.
  • Hoge belasting: tot 25% van de massa van nanodeeltjes is EGCG.

Bescherming en levering

• Maagstabiliteit: TSP's verminderen de oxidatie van EGCG met 30% bij een lage pH, terwijl de activiteit behouden blijft.
• Penetratie door slijmvliezen: De negatieve lading en grootte <200 nm zorgen ervoor dat de nanodeeltjes de ontstoken dikkedarmwand kunnen binnendringen.

Gecontroleerde afgifte in de darm

• pH-afhankelijkheid: Bij een pH van 7,4 (darm) werd binnen 12 uur tot 80% van de EGCG uit de TSP's vrijgemaakt, terwijl bij een pH van 2 (maag) de afbraak minder dan 20% bedroeg, waardoor het polyfenol beschermd was tegen afbraak.
• Oxidatiebescherming: in een zure omgeving verloor vrije EGCG zijn activiteit na 2 uur, terwijl het in TSP's > 70% van zijn antioxiderende potentieel behield.

Preklinisch model van colitis

• Inductie van colitis: muizen werden gedurende 7 dagen behandeld met 2% DSS in drinkwater.
• Behandeling: ofwel vrije EGCG (25 mg/kg), equimolair EGCG in TSP's, lege TSP's of zoutoplossing werden oraal toegediend.
• Beoordelingen:
  • DAI (Disease Activity Index): een gecombineerde index van gewicht, ontlasting en bloed in de ontlasting.
  • Histologie: H&E-kleuring en ZO-1/occludine-immunofluorescentie.
  • Cytokinen: ELISA voor TNF-α, IL-6 in colonweefsel.

Resultaten: Colitis en de darmbarrière

• De DAI werd met 70% verlaagd in de TSPs + EGCG-groep, versus 45% bij de vrije EGCG-groep.
• De integriteit van het epitheel werd hersteld: de expressie van ZO-1 en occludine in crypten was 60% hoger dan in de controlegroep.
• De ontsteking wordt onderdrukt: TNF-α en IL-6 daalden naar niveaus die niet werden waargenomen bij colitiscontroles, terwijl vrij EGCG slechts een gedeeltelijke reductie liet zien.

Impact op microbiota en hersenen

• Microbiota:
  • De α-diversiteit werd door TSP's + EGCG hersteld tot bijna het basisniveau;
  • De groei van SCFA-producenten (Lachnospiraceae, Ruminococcaceae) ondersteunde de metabolische en ontstekingsremmende effecten.
• Darm-hersen-as:
  • Systematische reductie van LPS in het bloed vermindert de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière.
  • Muisjes met colitis vertoonden typisch angstig (↑tijd bij de muren in de open veldtest) en depressief (↑immobilisatieperiode in de gedwongen zwemtest) gedrag.
  • TSPs + EGCG normaliseerden deze parameters: angst en depressie keerden terug naar het niveau van gezonde muizen.

Verklaringen van de auteurs

"We werden geïnspireerd door de natuurlijke combinatie van eiwitten en polyfenolen in theebladeren en creëerden een systeem dat EGCG precies daar aflevert waar het nodig is – in de ontstoken darm – met als extra voordeel dat het de stemming verbetert via de microbiota-darm-hersenen-as", aldus Dr. Guo Junling.

De auteurs benadrukken een aantal belangrijke punten:

• Bio-geïnspireerde en natuurlijke aanpak
  "Door thee-eiwitten uit plantaardige grondstoffen te gebruiken, is ons systeem zo biocompatibel en milieuvriendelijk mogelijk", zegt Dr. Guo Junling. "We hebben simpelweg natuurlijke theecomplexen op nanoschaal nagemaakt, waarbij hun functionaliteit behouden bleef."

• Dubbel therapeutisch effect
  "We zijn vooral geïnteresseerd in het feit dat TSP's + EGCG niet alleen ontstekingen in de darmen verlichten, maar ook gedragsindicatoren van angst en depressie normaliseren", merkt prof. Li Xiaojun op. "Dit bevestigt het belang van de darm-hersenas in de pathogenese van inflammatoire darmziekten."

• Vooruitzichten voor klinische vertaling
  "De resultaten bij muizen zien er veelbelovend uit, maar we moeten de farmacokinetiek en veiligheid van TSP's bij mensen nog evalueren", voegt dr. Sarah Chen van de University of British Columbia toe. "We plannen fase I klinische studies al volgend jaar."

• Een allesomvattende herstelstrategie
  "Ons doel is om een supplement te creëren dat tegelijkertijd de darmwand versterkt, de microbiota moduleert en de stemming van patiënten verbetert", vat Dr. Zhang Wei samen. "Met TSP's wordt dit werkelijkheid."

Vooruitzichten

1. Nieuwe voedingssupplementen: TSP's kunnen een veilig voedingssupplement worden voor patiënten met inflammatoire darmziekten
2. Psychobiotica: De combinatie van ontstekingsremmende en angstremmende effecten opent een niche voor de behandeling van darm-hersenstoornissen.
3. Klinische proeven: De volgende stappen omvatten het beoordelen van de veiligheid en farmacokinetiek van TSP's bij gezonde vrijwilligers en patiënten met milde colitis ulcerosa.

Deze op de natuur en biologie geïnspireerde aanpak belooft een allesomvattende therapie voor IBD die bescherming van de slijmvliezen, microbiotische regulatie en verbetering van de psycho-emotionele toestand combineert.