▷2024/12/05
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本文导读
免疫细胞和神经血管单元之间的串扰在中枢神经系统（CNS）损伤后的神经再生中起着至关重要的作用。调节脑免疫和神经血管单元之间的串扰对于增强中风后神经功能恢复至关重要。
为此，上海交通大学汤耀辉教授等团队通过免疫调节水凝胶微球开发了一个交互式桥梁，以连接小胶质细胞和神经血管单元之间的相互作用网络，从而精确调节免疫-神经血管串扰并实现神经功能恢复。
这种免疫调节串扰微球（MP/RIL4）由小胶质靶向RAP12肽修饰白细胞介素-4（IL-4）纳米颗粒和硼酯官能化水凝胶组成，使用生物素-阿维丁反应和空气微流体技术。结果显示，免疫调节微球减少了促炎因子的表达，包括IL-1β、iNOS和CD86，同时上调抗炎因子的水平，如小胶质细胞中IL-10、Arg-1和CD206。此外，注射MP/RIL4显著减轻了缺血性中风小鼠模型中的脑萎缩量，促进了神经行为恢复，并增强了免疫细胞和神经血管单元之间的串扰，从而增加了中风小鼠的血管生成和神经生成。
成果题名：Bridging immune-neurovascular crosstalk via the immunomodulatory microspheres for promoting neural repair
发表期刊：《Bioactive materials》
成果介绍
示意图
1、免疫调节微球（MP/RIL4）的构建和表征
免疫调节剂的制造和表征涉及制备RAP12-PLGA/IL-4纳米颗粒和ROS响应PVA微球。首先，IL-4被封装进PLGA纳米颗粒，然后RAP12多肽通过生物素-阿维丁相互作用共轭到纳米颗粒表面。这些纳米颗粒均匀球形，直径约180纳米。为解决RIL4 NP快速清除问题，将其封装在PVA微球中，实现IL-4的延长释放。PVA微球前体通过空气微流体技术产生，然后形成ROS响应PVA微球。最终，MP/RIL4通过将RIL4 NP添加到MP微球中获得，表现出持续释放特征，具有ROS反应性。
图1 装有RAP12-PLGA/IL-4纳米颗粒的PVA微球的制备和表征
2、”免疫调节器”的生物相容性鉴定
生物材料在治疗中枢神经系统疾病中显示出潜力，但也可能引发血液学、免疫和组织反应。为评估免疫调节剂的生物相容性，通过CCK8检测和钙素-AM/PI染色法评估细胞生存能力。结果显示，MP、RIL4或MP/RIL4处理的BV2小胶质细胞生存能力未受影响，证明其良好的生物相容性。
图2 装有RAP12-PLGA/IL-4的微球不影响小胶质细胞的增殖和生存
3、体外“免疫调节器”的免疫调节作用
小胶质细胞具有从促炎到抗炎的广泛状态，IL-4能诱导其抗炎极化，对中枢神经系统疾病具有保护作用。研究发现，免疫调节剂RIL4和MP/RIL4在正常细胞培养条件下能上调抗炎分子Arg-1和IL-10。通过脂多糖（LPS）刺激的BV2小胶质细胞模拟神经炎症，RIL4预处理降低了促炎因子IL-1β和iNOS的表达，并促进了抗炎指标IL-10和Arg-1的水平。此外，RIL4预处理的BV2细胞展现出降低iNOS、增加Arg-1的抗炎作用。RAP12改性纳米颗粒（RIL4）靶向并积累在小胶质细胞周围，增强其抗炎极化。这些结果表明RIL4具有优异的抗炎作用，可能成为减少神经炎症的有前途的治疗方法。
图3 “免疫调节器”在体外的免疫调节作用
4、注射“免疫调节器”促进缺血性中风小鼠的神经行为功能并减少脑萎缩量
缺血性中风会导致脑损伤和脑萎缩，影响神经行为功能。研究中，小鼠分为五组：Sham、IS、IS-MP、IS-RIL4、IS-MP/RIL4。通过mNSS、EBST和悬挂线测试评估神经行为，Cresyl紫罗兰染色检测脑梗死。结果显示，与IS和IS-MP组相比，RIL4和MP/RIL4组显著降低神经缺陷，减少脑萎缩量，表明“免疫调节器”具有神经恢复作用。
图4 “免疫调节器”促进了神经行为功能，并减少了缺血性中风小鼠的脑梗死体积
5、“免疫调节器”在体内的免疫调节作用
PepABS-py治疗能够通过干扰外切体通信来调节体内肿瘤组织的局部免疫微环境。在4T1细胞携带的小鼠模型中，PepABS-py显著抑制肿瘤生长，增加肿瘤内CD3+CD8+T细胞的比例，激活CD8+细胞毒性T细胞。免疫荧光图像显示，PepABS-py处理后，肿瘤组织中T细胞调节剂的蛋白质表达增加，同时肿瘤内淋巴细胞中IFNγ和NF-κB显著上调。此外，外切体干扰导致抑制T细胞的重要蛋白质Fas-L减少。这些结果揭示了PepABS-py通过激活T细胞相关信号通路，在原位产生有利的抗肿瘤免疫微环境，减轻外切体诱导的免疫抑制，对调节免疫环境至关重要。
图5 体内tMCAO后第7天“免疫调节剂”的免疫调节作用
图6 tMCAOin vivo后第14天“免疫调节剂”的免疫调节效果
6、“免疫调节器”改善了体外和体内的血管生成和神经生成
在中风的慢性阶段，修复机制会启动，包括血管生成和神经生成，这两者对中风后的功能恢复至关重要。血管生成是指在现有血管基础上形成新的血管结构，以改善缺血区域的血液供应，提供氧气和营养物质，并帮助去除代谢废物，减少炎症，促进组织修复。神经生成则涉及心室下带的神经干细胞或祖细胞分化为新神经元和支持细胞。研究表明，血管生成通常在中风后3天开始，持续数周，而神经生成在中风后的第一周开始，并可持续数月。由于免疫细胞与神经血管成分之间缺乏有效联系，中风后的血管生成和神经生成受到限制。研究表明，免疫调节剂可以为梗死区域提供结构支持，并可能在连接小胶质细胞与神经血管单元方面发挥作用。通过体外实验，MP/RIL4微球能够增强小胶质细胞的功能，促进血管生成和神经生成，从而支持神经保护和组织修复。
图7 “免疫调节器”在体外调节免疫-神经血管串扰
图8 “免疫调节器”改善了缺血性中风小鼠的血管生成和神经生成
总
结
在这项研究中，研究人员通过免疫调节微球（MP/RIL4）开发了免疫-神经血管串扰桥，它可以诱导小胶质细胞转化为抗炎表型，并将其与神经血管单元的相互作用联系起来，最终成功促进血管生成和神经生成。这种有针对性的小胶质细胞加载免疫调节系统为增强免疫系统和神经血管单元之间的相互作用提供了一种新的方法。
文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.10.031
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