EGCG-Nanopartikel aus Tee stellen bei Colitis das Darm- und psychische Gleichgewicht wieder her

Wissenschaftler der Sichuan Agricultural University und der University of British Columbia haben bioinspirierte Teeprotein-Nanopartikel (TSPs) entwickelt, die (-)-Epigallocatechin-3-Gallat (EGCG), ein wichtiges Polyphenol in grünem Tee, zuverlässig in den Darm transportieren und freisetzen können. Dadurch werden nicht nur Entzündungen bei Colitis reduziert, sondern auch Angstzustände und Depressionen bei erkrankten Mäusen gelindert. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Theranostics veröffentlicht.

Das EGCG-Problem

(-)-Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) ist für seine starken antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften bekannt, wird jedoch im Magen-Darm-Trakt schnell abgebaut und schlecht absorbiert.

Schaffung von „Tee-Nanokurieren“

• Ausgangsmaterial: Teeextraktrückstände nach der Teeproduktion (Teemehl) sind reich an Proteinen (TProtein).
• Spontane Assemblierung: In einem physiologischen Puffer wurde T-Protein bei leicht saurem pH-Wert mit EGCG gemischt, was zur Selbstassemblierung von Nanopartikeln mit einem Durchmesser von 100–120 nm ohne organische Lösungsmittel oder chemische Bindemittel führte.
• Charakterisierung:
  • DLS und TEM bestätigten die enge Größenverteilung und die Kugelform.
  • FTIR und DSC zeigten, dass EGCG in einer Proteinmatrix eingekapselt war und bei 37 °C und einem pH-Wert von 2–8 stabil war.
  • Hohe Beladung: Bis zu 25 % der Masse der Nanopartikel sind EGCG.

Schutz und Lieferung

• Magenstabilität: TSPs reduzieren die EGCG-Oxidation bei niedrigem pH-Wert um 30 %, während die Aktivität erhalten bleibt.
• Schleimhautpenetration: Die negative Ladung und die Größe <200 nm ermöglichen es den Nanopartikeln, in die entzündete Dickdarmschleimhaut einzudringen.

Kontrollierte Freisetzung im Darm

• pH-Abhängigkeit: Bei einem pH-Wert von 7,4 (Darm) wurden innerhalb von 12 Stunden bis zu 80 % des EGCG aus TSPs freigesetzt, während bei einem pH-Wert von 2 (Magen) der Abbau weniger als 20 % betrug, wodurch das Polyphenol vor dem Abbau geschützt wurde.
• Oxidationsschutz: In einer sauren Umgebung verlor freies EGCG nach 2 Stunden seine Aktivität, während es in TSPs >70 % seines antioxidativen Potenzials behielt.

Präklinisches Modell der Kolitis

• Induktion einer Kolitis: Mäuse wurden 7 Tage lang mit 2 % DSS im Trinkwasser behandelt.
• Behandlung: Es wurde entweder freies EGCG (25 mg/kg), äquimolares EGCG in TSPs, leere TSPs oder Kochsalzlösung oral verabreicht.
• Bewertungen:
  • DAI (Disease Activity Index): ein kombinierter Index aus Gewicht, Stuhl und Blut im Stuhl.
  • Histologie: H&E-Färbung und ZO-1/Occludin-Immunfluoreszenz.
  • Zytokine: ELISA für TNF-α, IL-6 im Dickdarmgewebe.

Ergebnisse: Colitis und die Darmbarriere

• Der DAI wurde in der TSPs + EGCG-Gruppe um 70 % reduziert, im Vergleich zu 45 % mit freiem EGCG.
• Die epitheliale Integrität wurde wiederhergestellt: Die ZO-1- und Occludin-Expression in den Krypten war 60 % höher als in den Kontrollen.
• Die Entzündung wird unterdrückt: TNF-α und IL-6 fielen auf Werte, die bei Colitis-Kontrollen nicht beobachtet wurden, während freies EGCG nur eine teilweise Reduktion zeigte.

Auswirkungen auf Mikrobiota und Gehirn

• Mikrobiota:
  • Die α-Diversität wurde durch TSPs + EGCG auf nahezu das Ausgangsniveau zurückgeführt;
  • Das Wachstum von SCFA-Produzenten (Lachnospiraceae, Ruminococcaceae) unterstützte metabolische und entzündungshemmende Effekte.
• Darm-Hirn-Achse:
  • Eine systemische Reduktion von LPS im Blut verringerte die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke.
  • Mäuse mit Colitis zeigten typischerweise ängstliches (↑Zeit an Wänden im Open-Field-Test) und depressives (↑Immobilisierungsperiode im Forced-Swimm-Test) Verhalten.
  • TSPs + EGCG normalisierten diese Parameter: Angst und Depression kehrten auf das Niveau gesunder Mäuse zurück.

Autorenangaben

„Wir ließen uns von der natürlichen Kombination aus Proteinen und Polyphenolen in Teeblättern inspirieren und entwickelten ein System, das EGCG genau dorthin liefert, wo es benötigt wird – in den entzündeten Darm – und das mit dem zusätzlichen Vorteil, dass es über die Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse die Stimmung verbessert“, sagt Dr. Guo Junling.

Die Autoren betonen mehrere wichtige Punkte:

• Biologisch inspirierter und natürlicher Ansatz
  „Die Verwendung von Teeproteinen aus pflanzlichen Rohstoffen macht unser System so biokompatibel und umweltfreundlich wie möglich“, sagt Dr. Guo Junling. „Wir haben natürliche Teekomplexe im Nanomaßstab nachgebildet und dabei ihre Funktionalität bewahrt.“

• Doppelte therapeutische Wirkung
  „Uns interessiert besonders, dass TSPs + EGCG nicht nur Entzündungen im Darm lindern, sondern auch Verhaltensindikatoren für Angst und Depression normalisieren“, bemerkt Prof. Li Xiaojun. „Dies bestätigt die Bedeutung der Darm-Hirn-Achse in der Pathogenese von IBD.“

• Aussichten auf klinische Anwendung
  „Die Ergebnisse bei Mäusen sind vielversprechend, aber wir müssen die Pharmakokinetik und Sicherheit von TSPs beim Menschen untersuchen“, ergänzt Dr. Sarah Chen von der University of British Columbia. „Wir planen klinische Studien der Phase I bereits im nächsten Jahr.“

• Eine umfassende Genesungsstrategie
  „Unser Ziel ist es, ein Nahrungsergänzungsmittel zu entwickeln, das gleichzeitig die Darmbarriere stärkt, die Mikrobiota moduliert und die Stimmung der Patienten verbessert“, fasst Dr. Zhang Wei zusammen. „Mit TSPs wird dies Realität.“

Aussichten

1. Neues Nutrazeutikum: TSPs könnten ein sicheres Nahrungsergänzungsmittel für CED-Patienten werden
2. Psychobiotika: Die Kombination entzündungshemmender und angstlösender Wirkungen eröffnet eine Nische für die Behandlung von Darm-Hirn-Störungen.
3. Klinische Studien: Zu den nächsten Schritten gehört die Bewertung der Sicherheit und Pharmakokinetik von TSPs bei gesunden Freiwilligen und Patienten mit leichter Colitis ulcerosa.

Dieser natürlich-biologisch inspirierte Ansatz verspricht eine umfassende Therapie für IBD, die Schleimhautschutz, mikrobiotische Regulierung und Verbesserung des psycho-emotionalen Zustands kombiniert.