阿爾茨海默。ˋD)是最常見的神經(jīng)退行性疾病之一,其特點是神經(jīng)元逐漸退化,導(dǎo)致認(rèn)知能力逐漸下降。隨著病情的發(fā)展,患者可能完全喪失生活自理能力,難以適應(yīng)周圍環(huán)境。AD的發(fā)病機制錯綜復(fù)雜,包括β-淀粉樣蛋白(Aβ)的異常聚集、激活的小膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥、神經(jīng)元功能障礙等,加上血腦屏障(BBB)帶來的巨大挑戰(zhàn),極大地阻礙了治療藥物向病灶區(qū)域的有效輸送。目前的單藥療法只能針對AD發(fā)展過程中的特定方面,而在解決整個病理途徑的療效有限。尋求全面調(diào)節(jié)腦部炎癥微環(huán)境以有效改善AD病理的治療策略至關(guān)重要。
自噬被廣泛認(rèn)為是一種自我保護機制,它能使細(xì)胞承受各種環(huán)境壓力,如營養(yǎng)或生長因子匱乏、缺氧、活性氧(ROS)或DNA損傷。加強細(xì)胞自噬以加速Aβ聚集體的分解和代謝被認(rèn)為是一種很有前景的治療策略,尤其是在神經(jīng)退行性疾病中。雷帕霉素(Rap)可通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞活性和減少促炎介質(zhì)的分泌,因而具有抗神經(jīng)炎和神經(jīng)保護特性。此外,Rap通過抑制mTOR活性促進自噬體形成,促使自噬體與溶酶體融合,形成自噬溶酶體,可有效清除神經(jīng)元細(xì)胞中受損或異常積累的蛋白質(zhì),如Aβ和α-突觸核蛋白。
納米平臺的開發(fā)為有效治療AD提供了新途徑。其中,羥基封端的含磷樹狀大分子不僅可以作為納米載體有效穿透BBB,實現(xiàn)大腦的靶向給藥,而且還表現(xiàn)出獨特的生物特性,如抗炎和免疫調(diào)節(jié)活性。這些樹狀大分子在發(fā)揮內(nèi)在生物活性的同時,還能抑制異常蛋白質(zhì)聚集,因而在治療神經(jīng)退行性疾病方面具有雙重潛力。與此同時,纖連蛋白(FN)通過抑制核因子卡巴-B(NF-κB)信號通路、減少促炎因子的表達以及促進巨噬細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)化,表現(xiàn)出顯著的抗炎和抗氧化特性。FN在治療神經(jīng)退行性疾病方面大有可為,特別是由于其Arg-Gly-Asp(RGD)序列可促進其靶向小膠質(zhì)細(xì)胞表面整合素,增強其調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥和氧化應(yīng)激的能力。在近期的工作中,團隊構(gòu)建了亞磷酸鈉或羥基封端的含磷樹狀大分子/FN納米藥物,通過結(jié)合樹狀大分子自身的抗炎活性以及FN的抗炎抗氧化活性協(xié)同緩解巨噬細(xì)胞或小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激,促進M2分型,降低炎癥反應(yīng),成功用于急性肺損傷/痛風(fēng)、缺血性腦卒中和帕金森病的抗炎/抗氧化治療(ACS Nano 2024, 18, 2195-2209; Adv. Healthcare Mater. 2024, 13, 2401462; Bioact. Mater. 2024, 38, 45-54)。
圖1. R@A/F NCs的合成及其用于AD的聯(lián)合治療示意圖。
圖2. (A)不同AK76/FN質(zhì)量比(1、2、4、6、8或10)下AK76、游離FN或A/F NCs的水動力學(xué)直徑和PDI以及(B)zeta電位。(C)AK76/FN質(zhì)量比為2時R@A/F NCs的TEM圖像和(D)尺寸分布直方圖。(E)SH-SY5Y和BV2細(xì)胞經(jīng)不同濃度AK76的R@A/F處理后的活力。(F)用PBS、游離FN-Cy5.5或A/F-Cy5.5 NCs處理BV2細(xì)胞后的相對熒光強度。(G)CLSM觀察用FN-Cy5.5或R@A/F-Cy5.5 NCs培養(yǎng)8小時后BV2細(xì)胞內(nèi)的熒光。(H)用多種抑制劑預(yù)處理后再用R@A/F-Cy5.5 NCs培養(yǎng)2小時的BV2細(xì)胞的流式細(xì)胞術(shù)直方圖。
圖3.(A)WB檢測分析不同處理后Aβ處理的BV2細(xì)胞中P62和ATG5的蛋白表達水平。(B)P62蛋白相對表達量的定量分析。(C)CLSM檢測不同材料處理的Aβ挑戰(zhàn)的BV2細(xì)胞中MMP變化。(D)CLSM觀察不同處理后Aβ挑戰(zhàn)的BV2細(xì)胞中ROS的表達。(E)不同處理后Aβ挑戰(zhàn)的BV2細(xì)胞中ROS表達的平均熒光強度。(F)通過流式細(xì)胞術(shù)評估不同處理后Aβ挑戰(zhàn)的BV2細(xì)胞中CD86和CD206的表達水平。ELISA分析BV2細(xì)胞中(G)TNF-α、(H)IL-1β和(I)IL-6的分泌水平。(J)通過CLSM觀察分析不同處理后Aβ挑戰(zhàn)的BV2細(xì)胞中p-p65的相對表達水平。
圖5. (A)AD小鼠的治療和測試安排。(B)不同組別AD小鼠在NOR測試中的代表路徑。(C)根據(jù)(B)計算的識別指數(shù)量化。(D)不同組別小鼠在MWM測試中的游泳軌跡。紅點表示起點,黑點表示終點。(E)不同組小鼠在目標(biāo)象限內(nèi)的時間、(F)逃逸潛伏期和(G)穿越平臺的次數(shù)。
圖6.(A)不同組小鼠腦部Aβ、IBA-1/GFAP和ROS的免疫熒光圖像。(B)Aβ、(C)GFAP和(D)IBA-1在不同組中的相對表達量。(E)mTOR、ATG5和P62的WB表達分析。(F)不同處理后小鼠腦部CD86/CD206的免疫熒光染色。(G)不同組海馬區(qū)的H&E染色和神經(jīng)元的Nissl染色。
簡而言之,該研究設(shè)計的納米藥物具有以下優(yōu)勢:(1)以含磷樹狀大分子為基礎(chǔ)的遞送系統(tǒng)顯著提高了FN和Rap的生物利用度,同時末端羥基賦予NCs穿透受損BBB的能力,通過FN介導(dǎo)靶向過表達α4β1整合素的小膠質(zhì)細(xì)胞,促進納米藥物靶向遞送至AD病變部位;(2)R@A/F NCs可協(xié)同AK76、FN和Rap的抗炎和抗氧化作用,促進氧化應(yīng)激緩解、線粒體功能恢復(fù)、自噬增強和誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞M2極化,從而協(xié)同抑制Aβ的聚集并改善AD認(rèn)知缺陷。所開發(fā)的納米藥物結(jié)合了生物活性含磷樹狀大分子和多組分藥物治療AD的優(yōu)勢,有望用于不同神經(jīng)退行性疾病的免疫調(diào)節(jié)治療。
文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nantod.2025.102664
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