超声医学研究室马朗研究员医工交叉团队在ACS Nano发文：设计高暴露活性位点聚合网络人工抗氧化酶 为缓解UVB诱导的日光性...

　　

近日，超声医学研究室马朗研究员医工交叉团队在ACS Nano（IF：17.1）发表了题为“Conjugated Network Supporting Highly Surface-Exposed Ru Site-Based Artificial Antioxidase for Efficiently Modulating Microenvironment and Alleviating Solar Dermatitis”的研究文章。该研究设计了一种活性中心高度暴露的含共轭网状结构的人工抗氧化酶（HSE-PPcRu），利用其可清除活性氧（ROS）的活性，调控细胞内ROS相关通路减少UVB导致的细胞损伤，缓解UVB导致的皮肤炎症。该研究为设计一种基于共轭网络的活性位点高度暴露的人工抗氧化酶提供了新策略。

超声医学科杨冬梅硕士、袁敏嘉硕士为第一作者，马朗研究员为通讯作者。该研究工作也得到了超声医学科邱逦教授的支持与帮助。

皮肤过度暴露于紫外线下会导致炎症、衰老、肿瘤等皮肤损伤，紫外线造成的日光性皮炎主要原因是紫外线导致ROS在组织中的积累，所以缓解紫外线导致的日光性皮炎最主要的是减少组织中过度积累的ROS并调控微环境炎性因子。

图1. HSE-PPcRu缓解UVB所致日光性皮炎的示意图。

HSE-PPcRu具有良好的仿过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性，能清除H2O2、超氧阴离子（·O2-）。根据XPS计算单位Ru wt%的酶催化活性，结果表明HSE-PPcRu与对照样相比有更好的仿CAT、SOD活性，且有良好的稳定性。此外，研究将HSE-PPcRu与最近报道的清除ROS纳米酶（如Co3O4纳米棒、Mn3O4、Au24Cu1和单原子纳米酶Rh-N4）进行了全面对比，HSE-PPcRu显示出更优的类CAT活性。

图2. 仿酶活性及催化动力学。A）H2O2清除率。B）O2生成。C）HSE-PcRu双倒数图。D）HSE-PcRu清除H2O2的Km、Vmax、和TON。E）基于XPS结果的Ru活性位点仿酶活性对比。F）HSE-PPcRu的稳定性。G）清除ROS的抗氧化纳米酶的Vmax和TON对比。H）HSE-PPcRu毒化实验结果。

HSE-PPcRu通过清除ROS调控ROS相关通路，通过减少MAPK磷酸化，减少HaCaT细胞凋亡；通过调控NF-κB炎症通路，减少炎性因子分泌，从而缓解UVB诱导的炎症。

图3. HSE-PPcRu的体外缓解UVB诱导的炎症。A，B）各组磷酸化JNK免疫荧光图像和荧光强度定量分析。C，D）流式细胞术检测细胞凋亡和凋亡定量分析。E，F）各组细胞NF-κB免疫荧光图和WB分析。G）各组细胞培养基中IL-6、IL-8、TNF-α水平。H）HSE-PPcRu缓解UVB诱导炎症的示意图。

同样地，使用Balb/c小鼠进行动物实验，实验结果表明，HSE-PPcRu的使用能缓解UVB导致的小鼠日光性皮炎，减少组织内ROS积累、减少组织中炎性细胞浸润和小鼠表皮厚度、减少角蛋白比例、减少DNA双链断裂，从而实现缓解小鼠UVB致日光性皮炎的目的。

图4. HSE-PPcRu缓解UVB皮肤晒伤动物实验。A）小鼠UVB暴露和抗氧化纳米酶处理示意图。B）处理小鼠第3天和第7天各组皮肤照片。C）各组小鼠皮肤DHE荧光染色图。D）各组小鼠皮肤H&E染色。E）各组小鼠皮肤Masson染色。F）各组小鼠皮肤γH2AX免疫荧光染色图片。各组G)DHE、H)相对表皮厚度、I)相对角蛋白面积、J)γH2AX的定量统计。

这项研究工作表明，HSE-PPcRu可以作为一种有效的人工抗氧化酶，有效和广谱消除ROS。共轭网络结构的人工抗氧化酶HSE-PPcRu具有活性中心高度暴露、高分散性和高化学稳定性等优点。由于这些结构特征，HSE-PPcRu表现出稳定的H2O2和?O2-的消除率，超过了大多数已报道的清除ROS的人工抗氧化酶。体内外实验均表明，HSE-PPcRu通过清除ROS，减少ROS相关损伤，从而减轻UVB诱导的日光性皮炎。本研究为设计高效的人工抗氧化酶用于缓解UVB诱导的日光性皮炎提供了思路，有望成为一种有效的临床策略。

原文链接：http:// pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c10552