活性氧响应性纳米载体通过干预结肠固有免疫和适应性免疫反应改善小鼠结肠炎

Reactive oxygen species-responsive nanocarrier ameliorates murine colitis by intervening colonic innate and adaptive immune responses

作者信息Xiangji Yan, Lingzhang Meng, Xingzhe Zhang, Zhichao Deng, Bowen Gao, Yujie Zhang, Mei Yang, Yana Ma, Yuanyuan Zhang, Kangsheng Tu, Mingzhen Zhang, Qiuran Xu
PMID36855303
期刊Mol Ther
发布时间2023-05
DOI10.1016/j.ymthe.2023.02.017

实验完整度

高

实验包含体外细胞实验、DSS诱导的动物模型、体内分布实验,并通过流式细胞术、qPCR和组织学等方法验证了功能与机制。

主要模型

RAW 264.7巨噬细胞 Colon-26细胞 DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎模型

重点核对

PSB@NP-FA的粒径为231.6 nm,zeta电位约-21.8 mV,包封率85.27% PSB剂量为10、20、30 mg/kg,静脉注射给药 DSS浓度2.5%(w/v)诱导结肠炎7天 体外实验所用H2O2浓度为10 μM,用于ROS响应释放研究 FA靶向修饰(FA-SH),通过Michael加成反应连接

摘要

溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性或复发性炎症性疾病,治疗结局有限。紫檀芪(PSB)是一种基于多酚的抗氧化剂,因其内在的抗炎和抗氧化活性而受到广泛关注。本研究旨在开发一种活性氧(ROS)响应性、叶酸(FA)功能化的纳米颗粒(NP),用于有效递送PSB以治疗UC。所得的PSB@NP-FA具有231 nm的纳米级直径和球形形态。凭借ROS响应性释放和ROS清除特性,PSB@NP能有效清除H2O2,从而保护细胞免受H2O2诱导的氧化损伤。经FA修饰后,所得的PSB@NP-FA可被RAW 264.7和Colon-26细胞高效内化,并优先定位于发炎的结肠。在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎模型中,PSB@NP-FA显示出显著的ROS清除能力和抗炎活性,因此有效缓解小鼠结肠炎。机制结果表明,PSB@NP-FA通过调节树突状细胞(DCs)、促进巨噬细胞极化和调节T细胞浸润来改善结肠炎。固有免疫和适应性免疫均参与其中。更重要的是,PSB与地塞米松(DEX)的组合增强了结肠炎的治疗效果。这种ROS响应性和ROS清除性的纳米载体代表了UC的一种替代治疗方法。它也可以用作经典抗炎药物的增强剂。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种ROS响应性、叶酸功能化的纳米载体递送PSB,以治疗溃疡性结肠炎,并探究其免疫调节机制。
核心机制
PSB@NP-FA通过清除ROS、调节树突状细胞(DCs)、促进巨噬细胞从M1向M2极化,并调节T细胞(包括CD4+和CD8+)浸润,从而减轻结肠炎症。
主要证据
DSS诱导的结肠炎小鼠模型中,PSB@NP-FA(30 mg/kg)显著降低DAI、恢复结肠长度、降低MPO活性、增加GSH含量,并减少炎症因子(TNF-α, IL-6, IL-12, IL-1β)表达,增加IL-10;流式结果显示DCs和巨噬细胞极化及T细胞亚群变化。
研究意义
该纳米载体代表了UC的一种替代治疗策略,并可作为经典抗炎药物的增效剂。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

纳米颗粒的制备与表征

制备并表征具有ROS响应性和靶向性的PSB@NP-FA纳米颗粒

采用单步微乳液法制备PLGA-PEG-TK-PEG封装的PSB纳米颗粒,并进行叶酸修饰。通过TEM、DLS、FTIR等手段表征其形态、粒径、zeta电位和化学结构。

2

体外ROS响应释放和清除实验

验证PSB@NP的ROS响应性药物释放和ROS清除能力

在含或不含H2O2的缓冲液中检测PSB释放曲线;通过H2O2清除实验和细胞保护实验评估ROS清除能力。

3

体外细胞摄取实验

验证FA修饰增强PSB@NP-FA在RAW 264.7和Colon-26细胞中的摄取

使用DiL标记的PSB@NP-FA与细胞共孵育,通过共聚焦显微镜和流式细胞术定量摄取效率。

4

体内生物分布实验

评估PSB@NP-FA在DSS结肠炎小鼠中的炎症结肠靶向性

静脉注射DiR标记的PSB@NP-FA,在不同时间点进行活体成像,并离体观察主要器官和结肠的荧光分布。

5

DSS诱导的结肠炎治疗实验

评估PSB@NP-FA对DSS诱导的急性结肠炎的治疗效果

DSS诱导结肠炎后,静脉注射不同剂量PSB@NP-FA,监测体重、DAI、结肠长度、MPO和GSH含量,并进行组织学分析。

6

免疫调节机制研究

探究PSB@NP-FA对树突状细胞、巨噬细胞极化和T细胞浸润的影响

分离结肠固有层淋巴细胞(LPLs)和上皮内淋巴细胞(IELs),通过流式细胞术分析DCs、M1/M2巨噬细胞、CD4+和CD8+ T细胞亚群及其细胞因子分泌。

7

联合用药增效实验

验证PSB与地塞米松(DEX)联合用药对结肠炎的增效作用

制备DEX/PSB@NP-FA共载纳米颗粒,并与游离DEX、PSB@NP-FA单独治疗比较疗效,评估体重、DAI、MPO、结肠长度、炎症因子等指标。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
聚乳酸-羟基乙酸共聚物Ruixi Biological Technology--
PLGA-TK-PEG-COOHRuixi Biological Technology--
PLGA-PEG-MalNSP-Functional Polymers--
聚乙烯醇----
叶酸-巯基Ruixi Biological Technology--
紫檀芪Meilun Bio--
地塞米松Meilun Bio--
DiL荧光染料Promokine--
DiR荧光染料Promokine--
过氧化氢荧光检测试剂盒Sigma-AldrichMAK165
DCFH-DA探针Beyotime--
DMEM培养基----
胎牛血清----
RPMI 1640培养基----
MTT----
二甲基亚砜----
APC/Cy7抗小鼠CD4抗体BioLegend--
FITC抗小鼠CD8抗体BioLegend--
PE/Cy5抗小鼠TCRβ抗体BioLegend--
PE/Cy7抗小鼠CD44抗体BioLegend--
APC抗小鼠CD62L抗体BioLegend--
PE抗小鼠CD25抗体BioLegend--
FITC抗小鼠CD11b抗体BioLegend--
PE/Cy5抗小鼠GR1抗体BioLegend--
APC抗小鼠CD206抗体BioLegend--
PE抗小鼠iNOS抗体BioLegend--
APC/Cy7抗小鼠F4/80抗体BioLegend--
PE/Cy7抗小鼠IFN-γ抗体BioLegend--
PB抗小鼠IL-17抗体BioLegend--
APC抗小鼠TNF-α抗体BioLegend--
FITC抗小鼠CD11c抗体BioLegend--
PE/Cy7抗小鼠MHC-Ⅱ抗体BioLegend--
APC抗小鼠CD80抗体BioLegend--
APC/Cy7抗小鼠B220抗体BioLegend--
IV型胶原酶----
脱氧核糖核酸酶I----
二硫苏糖醇----
FITC-鬼笔环肽----
DAPI----
紫外可见分光光度计(U-3310)Hitachi--
FTIR光谱仪(100S)PerkinElmer--
Zetasizer Nano-ZS90Malvern--
共聚焦显微镜(FV-1000)Olympus--
流式细胞仪(CytoFLEX)Beckman Coulter--
酶联免疫分析仪BioTek Synergy--
超声破碎仪(Branson S-450)Branson--
旋转蒸发仪----
葡聚糖硫酸钠----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
纳米颗粒制备
PLGA-PEG-Mal和PLGA-TK-PEG-COOH的分子量及比例
阅读提示:Materials and Methods中'Design, preparation, and characterization of a ROS-responsive NP'部分
ROS响应释放实验
H2O2浓度10 μM,pH 6.5和7.4,释放时间48小时
阅读提示:Materials and Methods中'In vitro ROS-responsive release study'部分,图2E和2F
细胞摄取实验
PSB@NP-FA浓度200 μg/mL,孵育时间6小时,细胞系RAW 264.7和Colon-26
阅读提示:Materials and Methods中'In vitro cellular uptake assay'部分
体内分布实验
DiR标记的PSB@NP-FA静脉注射,时间点1-24小时,DSS诱导的结肠炎小鼠
阅读提示:Materials and Methods中'In vivo biodistribution study of PSB@NP-FA'部分
结肠炎模型治疗
C57BL/6小鼠6-8周龄,2.5% DSS饮水7天,PSB@NP-FA剂量10-30 mg/kg静脉注射隔天一次
阅读提示:Materials and Methods中'Colitis model of mice'部分,图4A
免疫细胞分析
LPLs和IELs分离方法,流式抗体组合,分析DC、巨噬细胞、T细胞亚群
阅读提示:Materials and Methods中'Isolation of LPLs'和'Flow cytometry'部分,图5-7