干眼（DED）是一种多因素眼表疾病，炎症被认为是其发病机制核心环节。由活性氧（ROS）过量产生引起的氧化应激是维持DED炎症循环的关键因素。有效清除ROS对于阻止DED的进展至关重要。前期研究发现，腹腔注射褪黑素介导HO-1保护角膜上皮细胞，对抗氧化损伤 (Jin Yuan*, et al. Exp Eye Res, 2021, 205:108491)。在此基础上，袁进教授团队构建了负载褪黑素的聚多巴胺-硼苯丙氨酸（PDA-PBA）纳米颗粒，将其与聚乙烯醇混合制成的滴眼液PVA/PDA-PBA@MT (PPP@MT)，可有效抑制干眼氧化应激，协同控制眼表炎症。PPP@MT具有良好的生物利用度，为DED和其他ROS介导的疾病治疗提供了新的思路。该研究成果“A Modified Polydopamine Nanoparticle Loaded with Melatonin for Synergistic ROS Scavenging and Anti-inflammatory Effects in the Treatment of Dry Eye Disease”于近日发表在国际知名学术期刊《Advanced Healthcare Materials》（JCR:Q1 IF:10.0）。
研究团队创新性构建了聚多巴胺-硼苯丙氨酸负载褪黑素的纳米颗粒滴眼液，并对其进行了元素、粒径、电位等表征分析；形貌与尺寸的改变、硼元素的引入、纳米粒子携带电荷量的变化均证实了PDA-PBA和PPP@MT的成功构建（图1）。
图1 PPP@MT的构建、形貌观察与表征
聚多巴胺基纳米颗粒展现出良好的自由基清除和ROS分解能力；通过体外细胞实验、小鼠的眼表及眼底切片观察和新西兰兔的眼表刺激实验验证了PPP@MT具有良好的生物相容性。在使用荧光染料对纳米颗粒进行标记后，能够观察到PPP@MT延长了药物在眼表的停留时间，从而提升了褪黑素在眼表的生物利用度（图2）。
图2 纳米颗粒的自由基清除能力、眼表停留分析及生物安全性评价
在角膜上皮细胞分别暴露于苯扎氯氨（BAC）和叔丁基过氧化氢的体外干眼模型中，细胞内的ROS水平明显增加。PPP@MT的加入能明显减少并抑制细胞内ROS的产生，并明显下调与促氧化应激相关的DUOXA1、NQO1和NOXO1基因表达水平，进而减少细胞死亡（图3）。
图3 PPP@MT在体外展现出出色的抗氧化能力
对干眼体外细胞模型进行转录组分析，研究团队发现PPP@MT可显著抑制BAC诱导的细胞氧化应激和炎症反应，并保护线粒体功能，减轻细胞程序性死亡（图4）。
图4 转录组学分析发现PPP@MT能明显抑制细胞氧化应激和炎症反应
在BAC诱导的小鼠干眼模型中，PPP@MT的使用能够明显提升角膜的透明度并加速角膜上皮缺损的修复。此外，酚红线测试结果表明PPP@MT组显著改善了干眼小鼠的泪液分泌量（图5）。
图5 PPP@MT在BAC诱导的干眼小鼠模型中的治疗效果
研究团队进一步通过干眼动物模型，证实PPP@MT的在体干预疗效，可显著抑制干眼小鼠的角膜上皮损伤，减轻微绒毛缺失，恢复结膜杯状细胞数量，促进干眼眼表损伤修复。（图6）
图6 PPP@MT显著改善干眼眼表损害
为了揭示PPP@MT对DED治疗作用的分子机制，我们对小鼠角膜进行了RNA测序。PPP@MT缓解了干眼模型小鼠角膜中的炎症表达、降低了ROS水平并减少了细胞死亡。PPP@MT通过抑制氧化应激和局部炎症反应恢复了眼表稳态（图7）。
图7 PPP@MT下调干眼相关炎症因子表达
通过上述研究，团队成功开发了改性聚多巴胺负载褪黑素的纳米滴眼液制剂。该制剂增强褪黑素在眼表的生物利用度，降低干眼体内外模型的氧化应激水平，抑制干眼炎症，将为临床干眼治疗提供新的思路。
图8 PPP@MT抑制干眼炎症模式机制图
中山大学中山眼科中心杨雪博士研究生和王柏文医师为共同第一作者，袁进教授（现任职首都医科大学附属北京同仁医院）和赵轩副研究员为共同通讯作者。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adhm.202404372
