中性粒细胞膜仿生纳米药物靶向治疗多发性硬化症的研究

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目的:设计并构建一种中性粒细胞膜仿生纳米药物(TFMN),通过体内外药效学实验考察TFMN对多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)的靶向治疗效应。方法:1、TFMN的构建与表征(1)TFMN的构建:参照文献方法提取小鼠外周血中性粒细胞膜(neutrophil membrane,NM);通过自组装的方式合成超分子纳米颗粒(TA-F68,TF),将TF和甲基泼尼松龙(MPS)封装于NM内构建中性粒细胞仿生纳米药物(TA-F68-MPS-NM,TFMN)。同法制备红细胞膜(erythrocyte membrane,RM)仿生纳米药物(TA-F68-MPS-RM,TFMR)作为对照。(2)TFMN的表征:通过激光纳米粒度分析仪(DLS)、透射电子显微镜(TEM)观察其粒径大小和形貌特征;采用高效液相色谱法(HPLC)测定载药率和包封率;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析TFMN上NM蛋白的水平;DLS评估TFMN的稳定性;ELISA法检测TFMN的体外穿孔素吸附能力;模拟体内微环境考察TFMN的药物释放量;电子自旋共振(ESR)法检测 TFMN 清除活性氧(reactive oxidative species,ROS)的能力。2、TFMN的炎症靶向性及体外神经细胞损伤保护作用(1)TFMN的体外炎症靶向性研究:体外建立血脑屏障(blood brain barrier,BBB)模型,通过Transwell试验评估TFMN的BBB渗透性。(2)TFMN的细胞毒性试验:采用CCK-8 法检测 TFMN 不同浓度(0,20,50,75,100,150,200μg/mL)与 PC12孵育24h后,酶标仪测定PC12细胞在450nm的吸光度值,计算其存活率。同法检测TF的细胞毒性。(3)TFMN的体外神经细胞损伤保护作用研究:建立大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)体外氧化应激损伤模型,给予TF(100μg/mL)或TFMN(50μg/mL)干预10h,CCK-8法检测PC12细胞的存活率;利用Calcein/PI细胞活性与细胞毒性检测试剂盒和荧光显微镜观察细胞凋亡;采用活性氧检测试剂盒考察TFMN清除ROS的能力。3、TFMN的CNS炎症靶向性及治疗实验性自身免疫性脑炎的研究(1)TFMN的CNS炎症靶向性研究:制备带有DiO荧光的仿生纳米药物TFMN@DiO和TFMR@DiO。建立C57BL/6小鼠实验性自身免疫性脑炎(experimental autoimmune encyclopedia,EAE)模型,随机分为 TFMN@DiO 组(2mg/kg)和TFMR@DiO组(2mg/kg),尾静脉注射给药,10mL/kg,1次给药。于药后1、2、4、8、12 h行活体成像,考察TFMN的CNS炎症靶向性。(2)TFMN治疗实验性自身免疫性脑炎的研究:将C57BL/6小鼠随机分为TFMN组(2mg/kg)、TF 组(14.8mg/kg)、MPS 组(2mg/kg)、TFM 组(2mg/kg)、EAE 组、control组,每组20只。除空白对照组动物不做造模处理外,其余各组小鼠均复制EAE模型。尾静脉注射给药,除模型及空白对照组给予等容量生理盐水外,其余各组小鼠给予相应制剂的生理盐水溶液,10mL/kg,1次/d,连续14d。检测指标包括:神经功能评分、血清中IFN-γ和IL-17含量、CNS中Th1、Th17、Treg 比例,CNS中ROS含量,髓鞘阳性面积、神经细胞凋亡的数量、中性粒细胞的浸润、大脑和脊髓组织、心、肝、脾、肺、肾病理学。结果:1、TFMN的构建与表征成功制备具有“核-壳”结构的中性粒细胞膜仿生纳米药物TFMN,粒径约为220nm,电位约为-48.2mV;最大载药率和包封率可分别达到31.22±2.24(%)和22.57±1.01(%);制备过程中并未造成NM蛋白成分含量的损失,且室温条件下具有良好的稳定性;TFMN可吸附穿孔素,且在穿孔素存在的条件下,能快速释放所包载的MPS;TFMN能有效清除体系中的OH-、·O2-、H2O2自由基。2、TFMN的炎症靶向性及其体外神经保护作用研究体外受炎症因子IL-17和TNF-α的“招募”,TFMN具有较强的炎症靶向性和BBB穿透效应;TFMN毒副作用较小,生物安全性较高;体外研究初步显示,TFMN能够显著提高氧化应激损伤模型细胞的存活率、抑制其凋亡,其机制可能与TFMN体外清除炎性微环境中ROS的作用有关。3、TFMN的CNS炎症靶向性及治疗实验性自身免疫性脑炎的研究在体内炎性细胞因子和趋化因子的作用下,TFMN具有较强的CNS炎症靶向性;TFMN可以明显降低EAE小鼠神经功能评分,降低小鼠血清中IL-17和IFN-γ的含量,并能显著提高CNS中Treg细胞的比例、降低Th1、Th17的比例;TFMN可有效清除炎症微环境中的ROS,显著增加小鼠髓鞘阳性面积,抑制CNS细胞凋亡,降低中性粒细胞浸润程度,明显改善EAE小鼠的大脑和脊髓组织病变;TFMN具有良好的生物安全性。结论:1、设计并制备了一种负载MPS的靶向治疗MS的中性粒细胞仿生纳米药物TFMN。2、TFMN可通过靶向调节CNS炎性微环境,改善ROS引起的氧化应激,抑制中性粒细胞浸润,发挥神经保护作用。
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