Biomimetic nanoplatform with microbiome modulation and antioxidant functions ameliorating insulin resistance and pancreatic β-cell dysfunction for T2DM management

胰岛素抵抗 氧化应激 2型糖尿病 肠道菌群 2型糖尿病 胰岛素 医学 药理学 糖尿病 材料科学 内科学 内分泌学 免疫学
作者
Xiudan Wang,Rui Tian,Chenghong Liang,Yifan Jia,Lingyun Zhao,Qinyuan Xie,Fenglian Huang,Huijuan Yuan
出处
期刊:Biomaterials [Elsevier]
卷期号:: 122804-122804
标识
DOI:10.1016/j.biomaterials.2024.122804
摘要

Insulin resistance and pancreatic β-cell dysfunction are the main pathogenesis of type 2 diabetes mellitus (T2DM). However, insulin therapy and diabetes medications do not effectively solve the two problems simultaneously. In this study, a biomimetic oral hydrogen nanogenerator that leverages the benefits of edible plant-derived exosomes and hydrogen therapy was constructed to overcome this dilemma by modulating gut microbiota and ameliorating oxidative stress and inflammatory responses. Hollow mesoporous silica (HMS) nanoparticles encapsulating ammonia borane (A) were used to overcome the inefficiency of H2 delivery in traditional hydrogen therapy, and exosomes originating from ginger (GE) were employed to enhance biocompatibility and regulate intestinal flora. Our study showed that HMS/A@GE not only considerably ameliorated insulin resistance and liver steatosis, but inhibited the dedifferentiation of islet β-cell and enhanced pancreatic β-cell proportion in T2DM model mice. In addition to its antioxidant and anti-inflammatory effects, HMS/A@GE augmented the abundance of Lactobacilli spp. and tryptophan metabolites, such as indole and indole acetic acid, which further activated the AhR/IL-22 pathway to improve intestinal-barrier function and metabolic impairments. This study offers a potentially viable strategy for addressing the current limitations of diabetes treatment by integrating gut-microbiota remodelling with antioxidant therapies.
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