乳铁蛋白-矢车菊素-3-葡萄糖苷纳米颗粒通过激活Sesn2/Nrf2通路缓解乳腺炎中的炎症与氧化应激

《Materials Today Bio》：Lactoferrin-cyanidin-3-glucoside Nanoparticles alleviate Inflammation and Oxidative Stress via Sesn2/Nrf2 activation in Mastitis

本研究针对金黄色葡萄球菌(S. aureus)感染引发的乳腺炎缺乏高效疗法的难题，开发了乳铁蛋白包裹的矢车菊素-3-葡萄糖苷纳米颗粒(LF-C3GNPs)。研究结果表明，该纳米颗粒能够通过激活Sesn2/Nrf2信号通路，有效缓解脂磷壁酸(LTA)和过氧化氢(H2O2)诱导的炎症反应和氧化损伤，在体内外实验中均展现出优于地塞米松(DEX)的治疗效果，且具有良好的生物相容性，为乳腺炎治疗提供了新型纳米药物策略。

　　

乳腺炎是哺乳期女性和动物常见的乳腺组织炎症性疾病，主要由细菌感染引起，其中金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)感染尤为普遍。这种疾病不仅导致乳腺组织结构和功能受损，还会引起全身性感染，对母婴健康构成严重威胁。当前临床治疗主要依赖抗生素，但随着耐药菌株的增多，治疗效果往往不尽如人意。更为棘手的是，乳腺炎的发病机制与氧化应激和炎症反应密切相关——病原体入侵后，机体免疫系统过度激活产生大量活性氧(ROS)，破坏氧化还原平衡，进而触发炎症因子风暴，形成恶性循环。因此，开发能够同时靶向炎症和氧化应激的新型疗法成为当务之急。

在这一背景下，天然活性物质展现出独特优势。矢车菊素-3-葡萄糖苷(Cyanidin-3-glucoside, C3G)作为一种广泛存在于果蔬中的花青素，具有卓越的抗氧化、抗炎和抗菌特性。然而，C3G本身稳定性差，易受pH、温度、氧气等因素影响而失活，大大限制了其临床应用。与此同时，乳铁蛋白(Lactoferrin, LF)这种天然存在于乳汁中的糖蛋白，不仅具备抗菌、抗炎功能，还能作为理想的药物载体。将两者结合，构建稳定的纳米递送系统，有望突破现有治疗瓶颈。

近日，江苏师范大学生命科学学院细胞与分子生物学研究所的Fructueux Modeste Amona、庞一鹏、张春雷等研究人员在《Materials Today Bio》上发表了一项创新性研究。他们采用静电纺丝纳米技术成功构建了乳铁蛋白-矢车菊素-3-葡萄糖苷纳米颗粒(LF-C3GNPs)，并系统评估了其在乳腺炎治疗中的效果及机制。

研究人员运用了多项关键技术方法开展本研究。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对纳米颗粒的形貌和结构进行表征；利用动态光散射(DLS)技术分析颗粒尺寸分布和稳定性；采用紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)验证纳米颗粒的成功合成及其化学相互作用。在细胞实验中，使用HC11乳腺上皮细胞系建立脂磷壁酸(LTA)诱导的炎症模型和过氧化氢(H₂O₂)诱导的氧化应激模型；通过CCK-8法检测细胞活力，DCFH-DA荧光探针检测活性氧水平，JC-1染色评估线粒体膜电位，C11-BODIPY染色分析脂质过氧化。动物实验采用ICR孕鼠建立金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎模型，通过组织病理学染色(H&E)、免疫荧光染色、Western blot和实时定量PCR(qRT-PCR)等技术评估治疗效果。安全性评价包括溶血实验、Calcein-AM/PI活死细胞染色以及血液生化指标检测。

3.1. LF-C3G包裹纳米颗粒的合成与表征

研究人员通过静电氢动力纳米技术成功合成了LF-C3GNPs。表征结果显示，纳米颗粒呈球形，表面光滑，平均直径约50纳米，在磷酸盐缓冲液中具有良好分散性。ζ电位测定证实了LF与C3G的成功结合，紫外光谱和红外光谱分析进一步验证了两种成分的稳定整合。

3.2. 体外控释和ROS响应性降解

释放实验表明，LF-C3GNPs能够实现C3G的缓释，且在活性氧(ROS)存在的条件下表现出响应性降解特性。特别是在过氧化氢(H₂O₂)环境中，纳米颗粒尺寸明显减小，说明其具有ROS触发释放机制，有利于在炎症部位靶向递送药物。

3.3. LF-C3GNPs对LTA诱导的HC11细胞炎症的影响

在LTA刺激的HC11细胞中，LF-C3GNPs显著降低了髓过氧化物酶(MPO)活性以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-6等促炎细胞因子的表达水平，同时上调了细胞因子信号转导抑制因子3(SOCS3)的表达。值得注意的是，LF-C3GNPs能够特异性抑制STAT2和STAT3的磷酸化，而对STAT1影响较小，显示出对JAK-STAT信号通路的选择性调控作用。

3.4. LF-C3GNPs优先靶向STAT2/3信号通路

通过过表达实验进一步证实，LF-C3GNPs对STAT2和STAT3信号通路具有特异性抑制作用，这可能与其优先结合STAT2/3的SH2结构域有关。这种选择性抑制为治疗炎症性疾病提供了更精确的靶向策略。

3.5. LF-C3GNPs对H₂O₂诱导的HC11细胞ROS失衡的影响

在氧化应激模型中，LF-C3GNPs有效清除了细胞内过量的ROS，恢复了线粒体膜电位，降低了脂质过氧化水平，表现出强大的抗氧化能力。

3.6. LF-C3GNPs通过激活Sesn2/Nrf2信号通路缓解氧化应激和炎症

机制研究表明，LF-C3GNPs能够激活Sestrin2(Sesn2)和核因子E2相关因子2(Nrf2)信号通路。具体而言，纳米颗粒促进Nrf2核转位，上调血红素加氧酶-1(HO-1)、NAD(P)H醌氧化还原酶1(NQO1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)等抗氧化基因的表达，同时增强Sesn2的表达，形成自我强化的抗氧化循环。

3.7. LF-C3GNPs对金黄色葡萄球菌诱导的小鼠乳腺炎的影响

在动物实验中，LF-C3GNPs显著减轻了乳腺组织的病理损伤，减少了中性粒细胞浸润，降低了细菌负荷，其效果优于单一成分(LF或C3G)和阳性对照地塞米松(DEX)。

3.8. LF-C3GNPs通过激活Sesn2/Nrf2信号通路缓解小鼠乳腺炎的氧化应激和炎症

体内实验进一步证实，LF-C3GNPs能够提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性，降低丙二醛(MDA)含量，并通过激活Sesn2/Nrf2通路发挥抗氧化和抗炎作用。

3.9. LF-C3GNPs的体外和体内生物安全性评价

安全性评估显示，LF-C3GNPs在有效浓度下对HC11细胞无毒性，溶血率低于5%，对主要器官(心、肝、脾、肺、肾)无病理损伤，血液生化指标正常，表现出良好的生物相容性。

3.10. LF-C3GNPs的长期生物安全性评价

长期安全性实验表明，连续给药14天后，小鼠主要器官组织结构正常，肝肾功能指标稳定，证明LF-C3GNPs具有优异的长期安全性。

本研究系统论证了LF-C3GNPs通过激活Sesn2/Nrf2信号通路，有效缓解乳腺炎中的氧化应激和炎症反应。与单一成分或传统药物地塞米松相比，这种纳米颗粒展现出更好的治疗效果和安全性。其优势在于：首先，纳米封装技术提高了C3G的稳定性和生物利用度；其次，LF的引入不仅增强了靶向性，还发挥了协同抗菌抗炎作用；最重要的是，该策略通过调控关键信号通路，实现了对疾病根本机制的干预。

这项研究的创新点在于首次将乳铁蛋白与花青素结合构建纳米递送系统，并深入阐明了其在乳腺炎治疗中的分子机制。不仅为乳腺炎提供了潜在的新型治疗选择，也为其他氧化应激相关炎症性疾病的纳米药物开发提供了重要参考。未来研究可进一步优化制剂工艺，探索临床转化路径，推动这一创新成果走向实际应用。