流行病学数据显示,全球约有8.5亿人受到肾脏疾病的影响。预计到2040年,慢性肾病(CKD)将成为全球第五大死亡原因[2]。肾脏疾病以高患病率、高死亡率和复杂的并发症(如心血管疾病和糖尿病)为特征,对全球公共卫生构成了持续挑战[3],[4]。这些疾病大致分为急性肾损伤(AKI)和慢性进行性肾病。AKI需要及时干预以减轻损伤,而慢性肾病则需要长期管理以减缓病理进展[5],[6]。然而,现有的治疗方法存在显著局限性。例如,终末期肾病常需要进行的肾替代疗法并不能根治疾病,且费用高昂。像肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)抑制剂这类药物由于作用机制单一,存在“天花板效应”,长期使用可能导致肝肾毒性[7]。尽管AKI部分可逆,但有效的治疗药物仍然缺乏。传统的抗氧化剂或干细胞疗法由于靶向性差、在肾脏中的富集能力低以及快速全身清除而受到限制[8],[9]。因此,迫切需要新的治疗策略,以实现精确的肾脏靶向和安全有效的疾病进展调节。
然而,新治疗策略的开发首先面临药物递送的核心挑战。作为人体重要的排泄和过滤器官,肾脏具有复杂的生理屏障,如肾小球滤过膜和肾小管上皮细胞屏障,这对药物的选择性通透性提出了高要求。药物需要克服这些屏障,同时避免快速清除或引发全身毒性[10]。具体来说,传统的小分子药物靶向性差,常常在正常组织中广泛分布,难以在肾脏病变部位达到有效浓度。相比之下,大分子药物由于分子量较大,难以到达肾脏病变部位,并容易受到酶的降解和失活[11]。这些问题直接导致药物生物利用度低,严重限制了其在肾脏疾病治疗中的疗效。
纳米技术为改善肾脏药物递送提供了一种新方法[12]。在各种纳米载体中,基于天然多糖的纳米颗粒因其优异的生物相容性、可调的生物降解性、广泛的可用性和低成本而受到研究人员的广泛关注。多糖本身通常具有抗炎和抗氧化等药理活性。此外,通过化学修饰或纳米结构工程,可以增强其在肾脏中的富集能力,改善靶向行为,并提高其对酶降解的抵抗力。这解决了天然多糖的缺点,如体内快速清除和主动靶向能力不足的问题[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19]。因此,多糖纳米颗粒实现了功能材料和递送载体的有机结合,为肾脏疾病的精确干预提供了有前景的策略[20]。
天然多糖在动物、植物和微生物中广泛存在,是一类重要的生物大分子[21],[22]。近年来,越来越多的证据表明,天然多糖及其纳米制剂在各种急性和慢性肾脏疾病动物模型中表现出显著的保护作用。然而,关于这些材料在肾脏疾病领域的应用(特别是递送机制、与靶细胞的相互作用以及临床转化途径)的系统总结仍然不足,需要深入研究。与通常关注单一疾病模型或传统递送系统的最新综述不同[23],[24],[25],本文首次系统比较了来自不同来源(如壳聚糖、透明质酸、岩藻多糖)的多糖纳米颗粒在多种肾脏疾病模型(AKI、DN、RF、肾肿瘤)中的递送策略、靶向机制和治疗效果。我们特别强调了基于病理特征的创新设计概念,并批判性地分析了各种多糖纳米颗粒的局限性,如批次间差异、靶向效率和可扩展性挑战,以及提出的改进策略。因此,本文旨在为多糖纳米颗粒在肾脏精准医学中的合理设计和临床转化提供全面的理论框架和方向性见解。