發表期刊：ACS Nano

IF：17.1

缺血性中風是一種具有高死亡率和致殘風險的神經功能障礙，缺氧或缺血會導致線粒體功能障礙，引發一系列惡性事件，包括氧化損傷、小膠質細胞激活、炎癥過程和神經元死亡等。由氧化應激和炎癥因子主要引發的血腦屏障(BBB) 損傷伴隨細胞旁通透性增加，會導致不受調控的血腦交換，加劇中風。缺血性中風導致BBB開放后，藥物得以不受控地進入大腦，這為給藥提供了契機，但同時也與試圖封閉BBB的保護性治療策略形成了矛盾。跨細胞途徑是穿透BBB并將治療藥物選擇性遞送至大腦的可行替代方案。多酚類物質通過誘導保護性自噬、修復BBB損傷、抑制小膠質細胞極化、炎癥因子、凋亡相關蛋白及氧化應激損傷等多重途徑，已成為缺血性中風的治療方案。同時，多酚復合物含有的兒茶酚和鄰苯三酚活性基團，能通過多種相互作用與其他物質結合，為構建多功能遞送系統提供了有利條件。

本研究開發了一種針對缺血性中風的多層次治療策略：通過多重受體介導的胞吞作用穿透BBB，并利用保護性自噬對其進行重塑，同時調控中風后微環境。研究開發了一種摻雜Ce的楊梅素(Myr) 低聚物衍生的納米結構，該結構能夠通過由葡萄糖轉運體和鐵轉運體共同介導的BBB，并通過激活保護性自噬來調節緊密連接蛋白(TJs) 的表達，從而展現出修復BBB的能力。Myr低聚物骨架不僅作為靶向部分，更是繼承了Myr所有多樣化藥理活性的顯著活性實體。其對氧化損傷、M1小膠質細胞活化及炎癥因子的抑制，使這一單組分納米劑兼具骨架結構、靶向域和治療成分的多重功能。

1.PC NPs的合成與表征

采用溶膠-凝膠技術和組裝工藝制備了聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 修飾的Ce-多酚膠體納米顆粒(PC NPs)。首先選擇具有神經保護作用的多酚類化合物Myr作為骨架成分，通過拜耳反應合成Myr低聚物，再與PVP共組裝形成針狀納米結構(PM NPs)，通過螯合組裝將Ce離子摻雜到PM中，獲得具有松散結構且高穩定性的膠體納米顆粒(PC NPs)。

2.ROS清除特性

活性氧(ROS) 和活性氮(RNS) (統稱RNOS) 的生成與清除失衡可能導致氧化應激和過度炎癥反應，加劇缺血性損傷。與不含Ce的PM NPs相比，PC NPs具有ROS/RNS清除能力，展現了其潛在的多酶模擬特性，更強的總抗氧化能力(T-AOC) 也證明其具有突出的缺血再灌注(I/R) 疾病治療應用潛力。PC NPs對細胞內ROS的清除效果同樣優異，在抵抗H?O?誘導的ROS應激時，具有最佳維持正常細胞線粒體膜電位(MMP) 的能力，通過降低細胞內ROS水平，顯著緩解線粒體功能障礙和細胞凋亡，保護細胞免受氧化損傷。

3.抗氧糖剝奪/再灌注(OGD/R) 誘導缺血級聯反應的抗凋亡作用

I/R可觸發缺血級聯反應，包括興奮性毒性和神經細胞氧化損傷。在缺血狀態下，能量耗竭和離子泵功能障礙導致細胞內鈣離子過量，通過釋放谷氨酸激活神經元興奮性中毒，引發早期缺血性細胞死亡。PC NPs能有效保護細胞免受OGD/R后由興奮性毒性和氧化應激等缺血性損傷引發的細胞凋亡。通過降低細胞內鈣離子含量，發揮神經保護作用。增加NRF2及其下游氧化蛋白表達來激活NRF2/HO-1通路，減少ROS產生，抑制氧化應激反應并促進氧化還原平衡。同時也能顯著降低被激活的cleaved-caspase 3(CC3)蛋白水平，保護細胞免受OGD/R誘導的細胞凋亡，提升細胞存活率。

4.自噬激活與BBB體外保護

在缺氧/低糖條件下，缺血性中風期間不僅神經元需要高度激活自噬來抑制異常細胞器和蛋白質的積累，神經膠質細胞同樣如此。適度誘導自噬可防止細胞發生一系列缺血級聯反應。

Myr具有上調自噬的能力，而Ce摻雜進一步增強了PC NPs的自噬調控能力，這可能與其更強的抗氧化能力和更快的內吞作用相關。氧糖剝奪/復氧處理后細胞單層及BBB完整性受損，而PC NPs顯示出腦血管修復能力，這表明PC NPs可通過抑制mTOR通路激活自噬對抗I/R損傷，從而逆轉BBB降解，修復受損屏障并增強神經元存活能力。

5.BBB穿透與內吞機制

缺血性中風后，能量耗竭會激活一系列調節過程以適應多重代謝紊亂，導致多種細胞質膜錨定轉運體和受體上調表達。缺血性中風后被腦內皮細胞(BCEs) 過度表達的代表性受體有葡萄糖轉運蛋白1(GLU1)、鈉-葡萄糖協同轉運蛋白(SGLT) 和轉鐵蛋白受體(TfR)，這些受體能夠幫助細胞適應缺血/低血糖狀態下葡萄糖和鐵的異常攝取。

PC NPs可與缺氧/低血糖條件下BECs中過表達的GLUT1、SGLT1等轉運蛋白相互作用，促進其內吞作用從而實現BBB穿透。BECs對PC NPs的內化涉及多條通路：網格蛋白和SGLT1在內吞過程中起主導作用，小窩蛋白、TfR和GLUT1也承擔重要內化功能。多酚類物質可通過GLUT1和SGLT1等葡萄糖轉運體被細胞攝取，部分鑭系元素則依賴TfR內化。顯然PC NPs同時繼承了Myr和Ce的多重特性，具備多受體介導的雙重內吞途徑，以及小窩/網格蛋白依賴的內化機制，這種多元化的內化路徑為其生物學效應提供了結構基礎。

6.體外抗炎效應研究

小膠質細胞通過減少神經元死亡、促進神經再生及加速神經功能恢復，在缺血性中風后發揮重要作用。該細胞具有兩種表型：經典激活型(M1促炎表型) 和替代激活型(M2抗炎表型)。二者對腦功能恢復具有相反作用，前者通過產生有害的促炎細胞因子加劇腦損傷，而后者可減輕局部神經炎癥并促進腦功能恢復。因此在腦I/R的治療過程中，調控小膠質細胞向M2表型極化至關重要，通過促進抗炎M2表型極化，小膠質細胞可能恢復其他細胞的功能。PC NPs能顯著促進小膠質細胞向M2型極化，以此進一步緩解I/R導致的腦炎癥損傷。

7.腦I/R體內治療效果研究

PC NPs能在中風后高效富集于腦部，Ce摻雜賦予了PC NPs更強的腦組織穿透優勢。Ce摻雜不僅通過三價與四價態間的價態轉換增強PC NPs的抗氧化能力，還與TfR依賴的內吞作用相關。

中風后被動性BBB滲漏與主動性跨細胞轉運的疊加效應進一步提升了納米制劑的腦部灌注量。PC NPs對神經元結構具有保護作用，能夠減輕神經損傷，有效逆轉神經元死亡，縮小腦梗死面積。此外，PC NPs還可以上調Bcl-2表達并抑制CC3和Bax，有效緩解I/R引發的細胞凋亡。

8.改善I/R造成的BBB損傷

BBB作為大腦的保護性屏障，能阻止有害生物和物質侵入。I/R后BBB的完整性和功能會遭到破壞，從而加劇缺血性中風的病理進程并改變其轉歸。PC NPs通過抑制TJs降解，有效減輕BBB破壞，保護血管形態完整性。

9.小膠質細胞極化調控逆轉促炎微環境

I/R后，具有高吞噬活性的小膠質細胞被激活，極化為經典的促炎M1表型和抗炎M2表型。PC NPs可調節小膠質細胞極化，隨著濃度升高，PC NPs誘導小膠質細胞向M2型極化的能力逐漸增強。此外，PC NPs能夠抑制NF-κB通路，從而逆轉I/R后的促炎微環境。