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目前，聚合物和纳米技术应用方面的研究工作主要集中在货物运输以提高治疗指数，而对可能也具有显著治疗潜力的自分子靶向纳米粒子的关注有限。肝脏中长期异常的脂质积累是导致肝脏疾病的一个高度相关因素。然而，可靠的药物及其药理机制的开发仍然不足。
2024年11月5日，重庆医科大学于超、陈压西、阮雄中共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Guanidine-Derived Polymeric Nanoinhibitors Target the Lysosomal V-ATPase and Activate AMPK Pathway to Ameliorate Liver Lipid Accumulation”的研究论文。该研究通过将不同比例的双胍衍生物共聚到预聚物上，构建了聚胍纳米抑制剂 (PGNI) 储库。筛选了纳米抑制剂在体外和体内改善脂质积累的能力，随后证明与小分子胍相比，共价聚合胍链在通过异质机制改善肝脏脂质积累方面表现出更好的功效。
研究发现，PGNI 可以稳定肝脏中的胍代谢，最好是出于生物安全性考虑。更重要的是，PGNI被肝细胞摄取并定位于溶酶体中，并锁定与溶酶体上的囊泡腺苷三磷酸酶（V-ATPase）相互作用，导致V-ATPase被抑制和溶酶体酸化，从而激活AMPK通路，减少脂肪酸合成，增强脂肪分解和脂肪酸氧化。这些结果暗示聚合物形成的纳米颗粒可以作为靶向抑制剂，为治疗应用提供了一种新方法。
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是最常见的慢性肝病，影响着全球四分之一的人口，与代谢综合征和肥胖有关，其发病率正在上升。减少肝脏脂质沉积是抑制NAFLD进展的关键，但目前利用药物改善肝脏脂质沉积的效果有限，逆转肝脏过度脂质沉积仍是药物设计的难题。以二甲双胍为典型代表的小分子胍类化合物在远大于实际使用可耐受剂量（小鼠300mg/kg，折算为成人剂量2.7g/kg）的情况下，在肝细胞和动物实验中均显示出不同程度改善细胞内脂质沉积的潜力，但其药效学临床数据仍存在很大争议。值得注意的是，该类药物的药理作用依赖于胍基，但胍类化合物的亲水性导致药物的生物利用度较低。例如，许多研究表明二甲双胍在肝脏中通过双向转运以相似的速率吸收和消除，这一因素可能限制了小分子胍类化合物在肝脏中的有效浓度，从而解释了二甲双胍对NAFLD改善的不可耐受剂量以及上述临床争议。更重要的是，作者之前发现聚合胍比小分子胍类化合物在体内控制体重和减少肝脏脂质沉积方面更有效。作者推测聚合物独特的长链结构、分子量和分子间作用力导致胍基在结构特征和生物学效应方面表现出完全不同的量变和质变。首先，在结构上，聚合胍每个分子中含有更多的胍基，这些额外的胍基可能使其比小分子胍更有效。其次，随着聚合物分子量的增加，分子链变得更长、更复杂，分子间作用力也会发生变化。聚合胍分子间的相互作用力在一定程度上改善了小分子胍类化合物在水相中形成纳米粒子时过高的水溶性。利用纳米粒子对肝脏的天然靶向优势，聚合胍在肝脏中停留时间更长，提高了胍在肝脏的生物利用度。然而，这些聚合物化合物也具有复杂的特性。分子量（Mw）、结构、组装结构和亚细胞定位都会影响聚合物药物的药效学。针对该问题，本研究设计并合成了甲基丙烯酸双胍衍生物N-（2-（3-氨基甲酰胍基）乙基）甲基丙烯酰胺（GuC），并以不同比例的改性预聚物为原料，通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）对三种通用医学可降解聚合物（聚乙二醇（PEG）、聚乳酸-乙醇酸（PLGA）、聚乳酸（PLA））进行可控共聚，制备了15种胍基共聚物，并利用其动态自组装成球形纳米抑制剂（包括PEG-b-P（Gu）1-5、PLGA-b-P（Gu）1-5、PLA-b-P（Gu）1-5）。改善肝脏蓄积的聚胍纳米药物合成示意图（图源自Advanced Science ）为了确定可成药的相互作用位点，作者将焦点集中在溶酶体中的囊泡三磷酸腺苷酶（V-ATPase）蛋白上，原因有三：首先，大部分大分子主要通过内吞作用进入细胞，而PGNIs同样定位于溶酶体；且给药后肝脏中与吞噬作用相关的途径被显著激活。因此，作者猜测PGNIs主要与溶酶体相关蛋白相互作用产生药理作用，这与小分子胍主要通过有机阳离子转运蛋白1或3（OCT1，OCT3）进入肝细胞不同。其次，近期研究发现V-ATPase与胍基之间存在密切的关系，具体来说，低剂量的二甲双胍靶向作用于溶酶体膜蛋白早老素增强子2（PEN2），使PEN2获得对V-ATPase亚基ATP6AP1的亲和力并形成复合物。该过程导致V-ATPase被抑制，进而改变V-ATPase和Ragulator（LAMTOR）的构象，启动轴蛋白（AXIN）和肝激酶B1（LKB1）向溶酶体外叶募集，并与V-ATPase/LAMTOR结合，最后激活AMPK，活化AMPK抑制脂肪酸的从头合成，促进脂肪分解和脂肪酸氧化，减少细胞脂质的蓄积。第三，在作者之前的研究中，含有胍基的载体表现出一定程度的溶酶体逃逸效应，值得注意的是，这种效应往往与溶酶体的H+消耗和pH升高密切相关。V-ATPase是控制溶酶体酸性环境的分子马达蛋白。抑制V-ATPase会导致溶酶体泵运输H+的能力下降，从而导致pH值升高。在本研究中，作者通过RAFT聚合制备了一系列PGNI储库（图1A）。通过控制胍的数量，将其共聚到PEG/PLGA/PLA修饰的4-氰基-4-（苯硫甲酰硫）戊酸（PEG-CPADN/PLGA-CPADN/PLA-CPADN）上，后者自组装成纳米颗粒。如图1B所示，给药后，PGNI自然积聚在肝脏中并被肝细胞吸收。进入溶酶体后，PGNI与溶酶体内叶中V-ATPase的V0区相互作用并靶向该区。该相互作用导致V-ATPase活性被抑制，形成V-ATPase-Ragulator-AXIN/LKB1-AMPK复合物，激活AMPK通路，进而抑制脂肪酸从头合成，促进脂肪分解和β-氧化，最终改善肝脏脂质蓄积（图1C）。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202408906![]()
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