负载普瑞巴林的透明质酸自组装纳米颗粒通过调节脂质过氧化和巨噬细胞极化来改善高尿酸血症性肾病

时间:2026年1月20日
来源:Nano Today

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高尿酸血症肾病(HUN)的发病与尿酸盐沉积引发的脂质过氧化和巨噬细胞浸润密切相关。研究通过壳聚糖纳米颗粒自组装技术制备 punerarin(PEA)-壳聚糖复合纳米粒(PEA-HA NPs),利用其pH响应特性实现靶向释放,显著抑制体外UA诱导的HK-2细胞脂质过氧化和M1型巨噬细胞浸润,同时改善体内肾功能及纤维化。该成果为提高PEA生物利用度提供了新策略。

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王慕轩|陈颖颖|孙书涛|穆罕默德·A·法拉格|赵志勇|卢世海|潘民雄|李宁阳|郭旭|刘超
农业部与农村事务部新型食品资源加工重点实验室/山东省农业科学院食品与营养科学技术研究所/山东省农业科学院茶叶研究所,济南250100,中国

摘要

高尿酸血症肾病(HUN)是一种慢性肾脏疾病,其特征是大量尿酸(UA)沉积在肾脏中。由UA引起的脂质过氧化和巨噬细胞浸润是导致HUN发生的两个主要风险因素。普乐林(PEA)具有抗高尿酸、抗氧化和抗炎作用,但由于其水溶性差和半衰期短,限制了其应用。为了提高PEA的生物利用度,本研究制备了载有PEA的透明质酸(HA)自组装纳米颗粒(PEA-HA NPs)。释放动力学研究表明,在HUN的弱酸性微环境中,PEA-HA NPs实现了pH响应性缓释。体内生物分布表明,PEA-HA NPs优先被HUN中的肾小管上皮细胞内化,这归因于HA与CD44受体之间的特异性结合。体外实验证实,PEA-HA NPs通过四种独特的策略调节了UA诱导的HK-2细胞中的脂质过氧化,包括清除ROS、恢复线粒体功能、调节炎症途径和抑制细胞凋亡。同样,PEA-HA NPs能够将促炎型巨噬细胞(M1型)转化为抗炎型巨噬细胞(M2型),从而抑制UA引起的巨噬细胞浸润。体内分析还显示,PEA-HA NPs通过调节脂质过氧化和巨噬细胞极化,减轻了肾脏功能障碍和纤维化。本研究提高了PEA的生物利用度和治疗效果持续时间,为有效治疗HUN提供了便捷的策略。

引言

高尿酸血症是一种常见的代谢紊乱,由体内尿酸(UA)的产生和排泄异常引起[1],[2]。高尿酸血症会导致多种并发症,包括痛风[3]、高血压[1]、动脉粥样硬化[4]、心血管疾病[2]、糖尿病[5]和代谢综合征[6]。流行病学研究表明,高尿酸血症肾病(HUN)也是高尿酸血症的主要并发症之一,这与大量尿酸盐沉积在肾脏中引起的脂质过氧化有关[7],[8]。体内氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡会导致氧化应激反应,其中活性氧(ROS)是关键因素[9],[10]。先前的研究证实,UA通过增加ROS水平(图1A)导致脂质过氧化,这对HUN的发展和进展至关重要[11],[12]。此外,过量的ROS还会导致M1型巨噬细胞极化,进而引起炎症浸润和细胞凋亡,进一步加重HUN[13],[14]。因此,除了降低UA水平外,通过清除过量ROS来调节脂质过氧化和巨噬细胞浸润已成为改善HUN的潜在策略。
普乐林(PEA)是从葛根中提取的一种典型异黄酮化合物。现代药理学研究表明,PEA具有多种生物活性,如抗炎、抗肿瘤和抗糖尿病作用[15],[16]。我们之前的研究表明,PEA不仅可以抑制尿酸的产生,还可以促进其排泄,从而发挥抗高尿酸作用[17]。同时,PEA具有优异的抗氧化活性,这与其分子结构密切相关。PEA的多酚结构可以提供活性质子,与自由基反应生成稳定产物,从而阻断脂质的自动氧化过程[18],[19]。然而,由于含有多个苯环和羟基,PEA的水溶性较差,限制了其生物利用度。此外,PEA对pH值非常敏感,在生理pH值下的水溶液中半衰期较短[20]。文献中报道了使用药物载体技术来提高PEA的生物利用度和临床效果的方法,这些材料包括纳米晶体[21]、纳米悬浮液[20]、微乳液[22]和固体脂质纳米颗粒[23]。然而,这些方法的局限性包括对载体需求高、结构复杂以及药物释放难以控制。因此,开发一种新型药物递送系统以延长PEA的滞留时间和提高其生物利用度,对于有效治疗HUN至关重要。
纳米颗粒(NPs)是一种多功能且有效的药物递送平台,可以有效提高药物的溶解度,并在局部发挥治疗效果[24]。自组装NPs作为一种新兴策略,在提高药物疗效和载药能力方面具有巨大潜力[25],[26]。透明质酸(HA)是一种天然多糖,分布于细胞外基质和滑液中,具有优异的生物相容性和生物降解性[27],[28]。HA具有良好的水溶性,其丰富的羧基和羟基使其适合通过聚合反应进行化学修饰,从而显著提高疏水化合物的水溶性[29]。同时,HA能够自组装形成纳米颗粒,进而提高其结合药物的稳定性[30],[31]。更重要的是,先前的研究表明,肾损伤的一个典型特征是肾小管上皮细胞膜上CD44受体的异常表达[32],[33]。HA可以通过特异性识别CD44受体来提高药物分子的靶向性,从而实现肾脏疾病的精确和有效治疗[34],[35]。这些特性使HA成为纳米递送材料的理想候选者,可用于构建针对肾脏疾病的靶向药物递送系统。
在本研究中,为了提高PEA的生物利用度,开发了载有PEA的HA自组装纳米颗粒(PEA-HA NPs),以有效治疗HUA(图1B-C)。PEA-HA共聚物通过山口反应制备,PEA-HA NPs通过自组装获得。首先,研究了PEA-HA NPs的物理化学性质和pH响应性。此外,还在正常小鼠和模型小鼠中研究了PEA-HA NPs的肾脏靶向性。最后,在细胞和小鼠实验中评估了PEA-HA NPs对HUN的治疗效果。

材料

普乐林(PEA)购自Macklin(上海,中国)。透明质酸(HA,分子量=4000 Da)购自Aladdin(上海,中国)。Cy5购自Solarbio(美国)。草酸钾(PO)和腺嘌呤(AD)购自Yuanye(上海,中国)。细胞培养基和胎牛血清(FBS)购自Sigma-Aldrich(美国)。JC-1、CCK-8、BCA、Cr、BUN、SOD、MDA、GSH-Px和ROS试剂盒购自Beyotime(上海,中国)。Calcein/PI染色试剂盒、细胞凋亡试剂盒、PCR试剂盒

PEA-HA共聚物的制备与表征

首先,将疏水性PEA与亲水性HA多糖反应,制备了PEA-HA共聚物(图1A和图S2)。通过1H NMR(图S3和图1B)表征了PEA和PEA-HA共聚物的分子结构。PEA在6.82 ppm处的特征峰属于两个关键质子,而PEA-HA共聚物在7.13 ppm处的峰也属于。特征峰的移动表明PEA-HA共聚物成功合成。

讨论

HUN是高尿酸血症的主要并发症,与脂质过氧化和巨噬细胞浸润有关[11]。大量尿酸盐在肾脏中的沉积会导致线粒体损伤,ROS水平的升高会引发氧化应激和继发性炎症反应,从而导致细胞凋亡。同时,过量的ROS会促使巨噬细胞发生促炎激活,进一步加剧炎症。这种连锁反应不仅会导致肾脏功能障碍,还会

作者贡献声明

王慕轩:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,项目管理,方法学设计。刘超:撰写 – 审稿与编辑,监督,资金获取。李宁阳:撰写 – 审稿与编辑,概念构思。郭旭:撰写 – 原稿,软件开发。卢世海:验证,实验研究。潘民雄:验证,实验研究。穆罕默德·A·法拉格:监督,实验研究。赵志勇:验证,数据分析。陈颖颖:验证,数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突。

致谢

本研究得到了中国山东省重点研发计划(编号:2024SFGC0401);山东省针对孙书涛的泰山学者计划(编号:tsqn202312286);中国山东省科技创新青年人才计划(编号:SDAST2025QTA011);山东省自然科学基金(编号:ZR2025QC1183)的财政支持;示意图由Figdraw.com绘制(编号:WYPTW85108)。

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