Biomaterials | 铂纳米酶减轻神经炎症与氧化应激损伤

360影视 欧美动漫 2025-05-06 10:22 2

摘要:脑出血(Intracerebral Hemorrhage,ICH)是一种高致残率、高病死率的急性脑血管事件,占全部卒中的10%~15%。全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)研究显示,2019年全球因ICH导致的死亡病例超过3

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*本文首发于“纳米酶 Nanozymes”公众号,2025年04月29日 江苏

研究背景

脑出血(Intracerebral Hemorrhage,ICH)是一种高致残率、高病死率的急性脑血管事件,占全部卒中的10%~15%。全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)研究显示,2019年全球因ICH导致的死亡病例超过300万例。此外,ICH 患者的5年生存率不足1/3,且一半以上的幸存者面临不同程度的神经功能障碍,包括肢体瘫痪、认知损伤及语言障碍,严重影响他们的生活质量,给其家庭及社会带来沉重负担。目前,ICH的临床治疗主要依赖手术清除血肿、降颅压及对症支持等策略,但这些手段主要针对原发性损伤,而对于ICH后继发的神经炎症、氧化应激及血脑屏障破坏等病理过程仍缺乏有效干预。继发性损伤的持续进展不仅影响患者的神经功能恢复,还可能加重其认知功能衰退和运动功能障碍。因此,开发能够精准干预ICH继发性损伤的新策略,抑制过度炎症反应并改善脑出血微环境,成为当前卒中治疗领域亟待解决的关键问题。在ICH继发性损伤过程中,小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞,在病理级联反应中起着至关重要的作用。ICH发生后,小胶质细胞被迅速激活至促炎性M1表型,释放大量促炎因子,从而加剧神经元损伤、血脑屏障破坏及胶质瘢痕形成,进一步恶化患者的神经功能。然而,当前临床治疗手段在抑制小胶质细胞异常活化方面仍存在较大局限,尚缺乏有效的免疫调控策略。因此,精准干预小胶质细胞极化状态,以缓解ICH诱导的神经炎症,成为改善患者预后的关键研究方向。

基于此,本研究开发了一种昆布多糖修饰的铂纳米酶(Pt@LA),利用昆布多糖对Dectin-1受体的特异性调控能力,抑制小胶质细胞的促炎表型极化。昆布多糖作为天然C型凝集素受体Dectin-1的配体,能够调控小胶质细胞活化,抑制促炎通路的过度激活,从而减轻神经炎症。同时,铂纳米酶因其优异的类酶活性,能够高效清除ICH微环境中的活性氧(Reactive oxide species,ROS),降低氧化应激水平,减少继发性损伤。Pt@LA通过协同抗氧化与免疫调控的双重机制,在ICH微环境中发挥神经保护作用,为ICH继发性损伤干预提供了一种有效的治疗策略。

图1、Pt@LA纳米酶在脑出血治疗中的示意图

研究内容

透射电子显微镜(TEM)显示Pt@LA为均匀分散的球形,粒径约为3.35 nm。X射线衍射(XRD)分析确认Pt以晶体形式存在。傅里叶变换红外(FTIR)分析表明昆布多糖与Pt纳米酶的结合。Pt@LA的Zeta电位较高,表明其分散稳定性较强。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Pt0和Pt4+分别占83.7%和16.3%,证实了Pt纳米酶的形成。相关表征结果为Pt@LA后续生物学应用提供基础。

图2. Pt@LA的理化表征

ICH诱导的氧化应激环境可导致血脑屏障损伤及神经细胞凋亡,因此清除过量ROS是改善ICH预后的关键。本研究发现,Pt@LA具有类超氧化物酶(Superoxide dismutase-like,SOD)和类过氧化氢酶(Catalase-like,CAT)活性,能够显著降低ICH微环境中的ROS水平。在LPS诱导的BV2小胶质细胞模型中,Pt@LA处理可有效减少细胞内ROS水平,并抑制ROS介导的神经炎症反应。此外,在ICH动物模型中,Pt@LA处理组的脑组织MDA水平显著降低,进一步验证了其抗氧化应激的作用。

图 3. Pt@LA的酶活性及ROS清除能力

小胶质细胞是中枢神经系统的固有免疫细胞,在ICH发生后迅速被激活。本研究通过免疫荧光染色发现,Pt@LA处理显著降低了CD86阳性M1型小胶质细胞的比例,同时 Western blot及qRT-PCR结果显示,Pt@LA通过抑制 Dectin-1/Syk/NF-κB信号通路,减少促炎因子 IL-1β、IL-6和 TNF-α的表达水平,从而显著抑制ICH诱导的神经炎症反应。这一发现表明,Pt@LA能够通过调控小胶质细胞的极化状态,降低ICH相关的炎症损伤,为其抗炎治疗提供了新思路。

图4. Pt@LA调控小胶质细胞极化,抑制神经炎症

在大鼠ICH模型中,行为学测试结果表明,Pt@LA处理能够显著改善神经功能损伤。此外,组织学分析发现,Pt@LA处理可减少血肿周围的胶质瘢痕形成,提高神经元存活率,改善脑出血微环境。这些数据进一步验证了Pt@LA在ICH治疗中的潜在应用价值。

图 5. Pt@LA在ICH大鼠模型中的神经保护作用

图6. Pt@LA抑制ICH大鼠模型中M1型小胶质细胞的过度激活

总结与展望

本研究提出了Pt@LA的双重调控策略,结合抗氧化与免疫调节的协同作用,探索了干预ICH继发性损伤的新途径。研究结果表明,Pt@LA在清除ROS方面表现出一定优势,同时能够有效抑制小胶质细胞的M1极化,减轻神经炎症反应,改善ICH引起的神经功能损伤。该策略为ICH继发性损伤的干预提供了新的思路,并为纳米酶在神经损伤修复中的应用提供了理论支持。未来的研究将着重优化Pt@LA的生物相容性,并进一步评估其在临床应用中的可行性,推动该策略向实际治疗转化。总的来说,本研究为ICH治疗提供了一种有潜力的研究方向,也为脑出血治疗领域的探索提供了新的视角。

相关工作以“Synergistic microglial modulation by laminarin-based platinum nanozymes for potential intracerebral hemorrhage therapy”为题于2025年2月发表于Biomaterials。论文第一作者为福建医科大学硕士研究生郭秀妹与博士研究生郑琼华,福建医科大学附属第二医院郑锋、何少斌及王凌星为该文的通讯作者。

来源:彬哥聊科学

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