活性氧响应性仿生纳米递送系统用于动脉粥样硬化的治疗研究

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过量活性氧(Reactive oxygen species,ROS)引起的氧化应激及炎症是动脉粥样硬化的关键致病因素。ROS诱导产生氧化性低密度脂蛋白,从而促进泡沫细胞形成,导致疾病持续恶化;同时诱导细胞凋亡,造成生物大分子的氧化损伤,破坏血管壁中氧化还原信号传导,促进动脉粥样硬化的进展。现有的临床治疗手段主要包括降血脂药物及抗血小板药物,然而对氧化微环境关注较少,缺乏有效的治疗手段。尽管许多抗氧化剂小分子在临床前研究中显示出治疗潜力,但临床试验结果令人失望。因此研究合适的治疗手段对于改善动脉粥样硬化氧化微环境很有必要。研究首先设计了一种聚乳酸-乙醇酸-双苯环过氧草酸酯键-聚乙二醇材料(6s-PLGA-DAr-PO-PEG)负载普罗布考、外层修饰红细胞膜的仿生纳米递送系统(RPP-PU),具有高灵敏度的ROS清除能力,以期更有效地改善动脉粥样硬化氧化微环境。研究采用草酰氯作为关键组分制备新材料、超声乳化溶剂挥发法制备纳米制剂、体外检测过氧化氢条件下药物释放、高效液相色谱测试药物含量及血药浓度、免疫荧光检测细胞ROS含量、载脂蛋白E缺乏(APOE-/-)动脉粥样硬化小鼠模型构建、活体成像观察体内分布、主动脉油红马松染色等实验方法进行制剂、细胞和动物实验。研究结果表明6s-PLGA-DAr-PO-PEG对ROS响应灵敏度可达10μmol/L,接近病理微环境的最低ROS水平。RPP-PU在体外具有良好的稳定性、生物相容性和血液安全性,载药量和包封率高。RPP-PU体外在过氧化氢溶液和细胞中均具有明显的ROS响应性和清除功能。RPP-PU在体内延迟了普罗布考的释放,并延长了其作用时间,同时在主动脉和肝脏有良好的滞留效果。在APOE-/-模型鼠中,RPP-PU有效消除病理性ROS,降低脂质和相关酶水平,并显著减少血管斑块和纤维的面积。研究表明,活性氧响应性仿生纳米递送系统可以清除动脉粥样硬化病灶中过量的ROS,从而改善氧化应激病理微环境,实现更理想的动脉粥样硬化的治疗目标。为了实现动脉粥样硬化靶向和抑制泡沫细胞,研究设计了另外一种仿生纳米递送系统,利用ROS响应性的材料包载阿托伐他汀和M2型巨噬细胞外泌组制备纳米粒(AMS),单核细胞吞噬上述AMS纳米粒形成仿生“搭载体”(MAMS),更好地利用细胞本身的功能,同时可促进免疫修复。研究采用死活染色观察单核细胞活性、M2型巨噬细胞诱导、Transwell小室观察单核细胞向泡沫细胞迁移实验、泡沫细胞脂质及其外排测试、主动脉及血液脂质检测、免疫荧光及流式检测诱导M2型巨噬细胞标志物等实验方法观察体内外治疗效果。研究结果表明单核细胞吞噬AMS纳米粒后保持良好的活性,可实现M2型巨噬细胞的诱导。MAMS体外具有显著的ROS清除能力,抑制泡沫细胞形成,促进脂质外排。MAMS促进单核细胞向M2型巨噬细胞分化及向泡沫细胞迁移。在动脉粥样硬化模型小鼠中,MAMS有效地降低血脂,并且调节相关酶水平,减少泡沫细胞和纤维的面积,在体内也实现M2型巨噬细胞的诱导,并且从一定程度上降低炎症水平并且调节平滑肌的增殖。总之,研究主要针对动脉粥样硬化局部病灶氧化微环境、泡沫细胞形成等关键疾病问题,设计了两种类细胞仿生纳米递送系统,在清除过量ROS的同时,实现了“降脂、抗炎抗氧、靶向、微环境改善、免疫修复”等多重效果,增强了游离药物对动脉粥样硬化的治疗。这种响应性材料和仿生纳米递送系统的结合,利用细胞本身的循环靶向优势,协同病理环境修复,更接近机体生理需求,将成为动脉粥样硬化治疗新的策略。
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