Small | 华中科技大学研究团队制备出ROS响应性氧化铈仿生纳米粒抑制氧化应激和巨噬细胞极化减轻肾损伤

学术   2024-12-09 14:29   浙江  


iNature

研究表明,M1巨噬细胞极化和氧化应激在草酸钙(CaOx)诱导的肾脏损伤中起重要作用,增加晶体沉积。清除ROS的纳米酶和用于递送抗氧化药物的肾靶向纳米颗粒已经成为肾损伤治疗的新兴方法。然而,很少有研究报道细胞膜仿生纳米酶作为抗炎药物递送系统,治疗肾损伤。

2024年12月4日,华中科技大学Tang Kun、陈志强共同通讯在 Small 在线发表题为 ROS Responsive Cerium Oxide Biomimetic Nanoparticles Alleviates Calcium Oxalate Crystals Induced Kidney Injury via Suppressing Oxidative Stress and M1 Macrophage Polarization” 的研究论文,该研究构建了ROS响应性红细胞膜包被的氧化铈纳米颗粒(RBCM@CeO2/TAK-242)以抑制CaOx诱导的肾损伤和晶体沉积。

体外实验中,RBCM@CeO2/TAK-242能够被肾小管上皮细胞有效内化,发挥抗氧化、抗炎和巨噬细胞重编程作用。建立乙二醛酸(Gly)诱导肾CaOx结晶小鼠模型中,RBCM@CeO2/TAK-242表现出良好的肾损伤靶向性和生物安全性,能有效抑制CaOx诱导的肾损伤和结晶沉积。RBCM@CeO2/TAK-242通过抑制氧化应激和调节体内巨噬细胞极化,发挥双重保护作用。RNA序列分析显示,RBCM@CeO2/TAK-242通过抑制TLR4/NF-κB途径来预防免受CaOx诱导的肾损伤。该研究制备的RBCM@CeO2/TAK-242发挥了损伤肾脏靶向和双重保护作用,为治疗CaOx诱导的肾脏损伤和晶体沉积提供了一种新策略。

肾结石是一种与活性氧(ROS)相关的疾病,其特点是发病率和复发率高,严重影响患者的健康并造成沉重的经济负担。据统计,草酸钙结石约占肾结石的80%。虽然临床上治疗肾结石的方法很多,但目前还没有针对肾结石的预防方法和治疗药物。

过量的ROS会触发氧化应激,导致肾小管上皮细胞损伤、肾脏系统的病理性钙化、Randall斑块的形成以及草酸钙结石的形成。抑制氧化应激诱导的肾小管上皮细胞(TEC)损伤可有效阻止结石形成。巨噬细胞是重要的先天免疫细胞,不同表型的巨噬细胞具有不同的功能。M1巨噬细胞发挥促进晶体形成的促炎作用。同时,M2巨噬细胞则能够抑制晶体沉积。目前,临床药物治疗尿路结石的主要功能是促进结石排出,缺乏治疗草酸钙结石的药物。在美国,肾结石治疗的年度医疗总支出超过20亿美元。因此,开发新型结石防治药物具有重要的社会意义和商业价值。

图1 RBCM@CeO2/TAK-242的制备和作用机制示意图(摘自Small 

氧化铈纳米颗粒(CeO2 NPs)是一种被广泛研究的纳米酶。从Ce3+到Ce4+的离子状态可逆循环,使得CeO2纳米粒子可以通过有效清除过量的ROS而表现出抗氧化性能。此外,CeO2 NPs可以调节巨噬细胞极化,发挥抗炎作用。因此,已经在许多疾病中研究了CeO2 NPs的治疗潜力。Resatorvid(TAK-242)是一种有效的、高度选择性的Toll样受体4(TLR4)信号传导抑制剂,通过特异性结合TLR4发挥作用,阻碍TLR4与其配体之间的相互作用,有效抑制TLR4信号和下游NF-κB信号通路的激活。TLR4信号通路的激活可能导致M1巨噬细胞极化并促进炎症发生。细胞膜仿生工程给药系统是一种有效药物递送策略。越来越多的研究表明,红细胞红细胞(RBC)衍生的纳米材料具有血液长循环、生物相容性和自然逃逸能力等特点。

该研究设计了一种涂有RBC膜并负载resatorvid的ROS响应氧化铈纳米颗粒(RBCM@CeO2/TAK-242),用于治疗肾草酸钙结石。硫基醇(TK)修饰红细胞膜以获得ROS响应性并靶向ROS区域。到达病变区域后,RBCM@CeO2/TAK-242降解释放CeO2和TAK-242,治疗效果显著。


参考消息:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202405417?saml_referrer

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