Calcium Tungstate Microgel Enhances the Delivery and Colonization of Probiotics during Colitis via Intestinal Ecological Niche Occupancy

殖民地化 肠杆菌科 结肠炎 微生物学 益生菌 微生物群 细菌 生物 免疫学 生物化学 大肠杆菌 生物信息学 遗传学 基因
作者
Jiali Yang,Mengyun Peng,Shaochong Tan,Shengchan Ge,Xie Li,Tonghai Zhou,Wei Liu,Kaixiang Zhang,Zhenzhong Zhang,Junjie Liu,Jinjin Shi
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:9 (7): 1327-1341 被引量:21
标识
DOI:10.1021/acscentsci.3c00227
摘要

The effective delivery and colonization of probiotics are recommended for therapeutic interventions during colitis, the efficacy of which is hampered by abnormally colonized Enterobacteriaceae at pathological sites. To improve the delivery and colonization of probiotics, a calcium tungstate microgel (CTM)-based oral probiotic delivery system is proposed herein. CTM can selectively disrupt the ecological niche occupied by abnormally expanded Enterobacteriaceae during colitis to facilitate probiotic colonization. In addition, the calcium-binding protein, calprotectin, which is highly expressed in colitis, efficiently extracts calcium from CTM and releases tungsten to inhibit Enterobacteriaceae by displacing molybdenum in the molybdenum enzyme, without affecting the delivered probiotics. Moreover, CTM demonstrated resistance to the harsh environment of the gastrointestinal (GI) tract and to intestinal adhesion. The synergistic reduction of Enterobacteriaceae by 45 times and the increase in probiotic colonization by 25 times, therefore, result in a remarkable treatment for colitis, including restoration of colonic length, effective downregulation of the inflammatory response, restoration of the damaged mucosal barrier, and restoration of gut microbiome homeostasis.
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