具有抗氧化活性的、靶向肝脏的纳米颗粒能够增强黄芩素镁在治疗代谢功能障碍相关脂肪肝疾病中的疗效

《International Journal of Pharmaceutics》：Reactive oxygen species-responsive liver-targeting nanoparticles enhance the therapeutic effect of baicalin magnesium in metabolic dysfunction-associated fatty liver disease

针对代谢性脂肪肝病（MAFLD）治疗中baicalin镁盐（BA-Mg）肝脏分布不足的问题，本研究通过Gal-PEG10K-TK-PCL15K聚合物构建肝靶向纳米递送系统，优化制备工艺后显著提高了BA-Mg在肝脏的浓度，并证实其能更有效改善肝脂沉积、氧化应激及炎症反应，优于游离BA-Mg或物理混合物。

　　代谢功能障碍相关脂肪肝病（MAFLD）是一种由于营养过剩和胰岛素抵抗引起的慢性进行性肝病，尤其是在具有遗传易感性的个体中更为常见。MAFLD的发病机制涉及脂质堆积、氧化应激和炎症反应之间的复杂相互作用。当前，治疗MAFLD的药物通常包括针对体重管理、脂质调节、高血压、低血糖和血小板聚集的药物，但这些药物可能对心血管系统、肾脏、肝脏和骨骼产生不良影响。因此，开发安全有效的药物仍然是治疗MAFLD的重要需求。基于传统中药的多组分、多靶点特性，其在预防和治疗代谢性疾病方面积累了丰富的理论基础和实践经验，为MAFLD的治疗提供了重要的研究方向。

在本研究中，我们关注了一种名为黄芩苷镁（BA-Mg）的天然成分，它来源于黄芩（Scutellaria baicalensis）的药用材料。BA-Mg具有降脂、抗氧化和抗炎的作用，同时在临床实践中被用于辅助治疗急性和慢性肝炎等疾病。然而，由于其水溶性较差，BA-Mg的药效受到了一定的限制。因此，我们开发了一种基于Gal-PEG10K-TK-PCL15K聚合物的新型纳米载体，用于提升BA-Mg在肝脏中的浓度，从而增强其治疗效果。这种纳米颗粒能够响应氧化应激，并通过特定的肝靶向机制提高药物在肝脏中的分布效率。

在本研究中，我们通过单因素分析和Box-Behnken设计对纳米颗粒的制备过程进行了优化。采用双乳化溶剂蒸发法，成功制备了Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg ROS响应型肝靶向纳米颗粒。通过结构表征、稳定性评估、ROS敏感性分析以及药效学评价，验证了该纳米载体的有效性。结果显示，纳米颗粒的平均粒径为151.4±1.48纳米，封装效率（EE）为92.25±0.40%，药物负载率（DL）为26.55±0.48%。纳米颗粒在4°C下表现出良好的稳定性，并在1mM H2O2的ROS刺激下显示出优异的响应性。实验表明，这些纳米颗粒能够显著减轻MAFLD小鼠的肝炎、氧化应激和脂质沉积，其治疗效果优于游离的BA-Mg。

通过体外实验，我们进一步评估了Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg纳米颗粒对ROS的敏感性。结果显示，在不同浓度的H2O2环境下，纳米颗粒能够有效地释放BA-Mg，释放率随着H2O2浓度的增加而提高。这种ROS响应特性使得纳米颗粒能够在MAFLD病变部位实现靶向释放，从而提高药物在肝脏中的富集程度。

在动物实验中，我们使用了高脂饮食（HFD）诱导的MAFLD小鼠模型，并将其随机分为五个组：空白对照组、模型组、Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组、BA-Mg组以及物理混合组。结果显示，与模型组相比，Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组的小鼠体重、肝脏重量和肝脏指数均显著降低（p<0.01），表明其具有良好的治疗效果。通过HE染色和油红O染色，观察到模型组小鼠的肝脏组织出现明显的脂肪变性和纤维化，而Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组的小鼠肝脏组织病变程度明显减轻，显示出更好的组织修复效果。此外，通过测定血清生化指标，我们发现Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组的ALT、AST、LDL-C、TC和TG水平显著降低，而HDL-C水平显著升高（p<0.05），进一步验证了该纳米载体在调节脂质代谢和降低氧化应激方面的潜力。

在炎症因子的测定中，我们发现模型组小鼠的IL-6和IL-1β水平显著升高，而IL-10水平降低（p<0.01）。相比之下，Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组的小鼠这些炎症因子的水平显著下降，IL-10水平显著升高（p<0.05），表明该纳米载体能够有效抑制炎症反应。通过测定肝组织中的SOD和MPO活性以及MDA含量，我们进一步验证了该纳米载体在提升抗氧化能力方面的效果。与模型组相比，Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg组的SOD活性显著升高，而MPO活性和MDA含量显著降低（p<0.01），显示出更强的抗氧化能力。

此外，我们对纳米颗粒在不同组织中的分布进行了评估。结果显示，BA-Mg在肝脏中的分布显著高于其他组织，且在8小时内其在肝脏中的浓度始终高于其他器官。通过计算药物浓度-时间曲线（AUC）分析，我们发现Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg纳米颗粒在肝脏中的AUC0-8h比游离的BA-Mg提高了94.95%，而Cmax提高了88.57%。这表明，通过纳米载体的优化设计，BA-Mg在肝脏中的富集程度得到了显著提升，从而增强了其治疗效果。

在讨论部分，我们分析了Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg纳米颗粒的设计原理。Gal-PEG10K-TK-PCL15K纳米载体通过Gal修饰的表面特异性识别和结合肝细胞表面的ASGPR，从而实现肝靶向递送。同时，TK键在ROS刺激下会发生断裂，释放出BA-Mg。这种ROS响应性机制使得纳米颗粒能够在MAFLD病变部位实现条件性释放，从而提高药物在肝脏中的浓度和治疗效果。此外，纳米颗粒的粒径和电荷特性有助于其在肝脏中的特异性靶向和延长滞留时间，从而提高治疗效果。

本研究首次设计并合成了具有两亲性的Gal-PEG10K-TK-PCL15K聚合物，并利用其作为载体成功制备了ROS响应型肝靶向的Gal-PEG10K-TK-PCL15K@BA-Mg纳米颗粒。实验结果显示，这些纳米颗粒能够显著增强BA-Mg在肝脏中的富集，从而提高其治疗效果。目前，我们正与相关企业合作，推进BA-Mg的新药开发工作，包括药代动力学、药效学、毒理学以及制剂可行性等方面的研究。我们计划利用转录组学、单细胞测序和分子影像技术，进一步阐明BA-Mg的药理机制，并开发针对不同疾病的定制化制剂。这些研究将有助于更深入地理解药物载体与药物及病变微环境之间的相互作用，优化药物递送效率，并推动BA-Mg在临床中的应用。

本研究的创新点在于利用ROS响应性纳米载体提高BA-Mg的肝靶向性，从而增强其治疗效果。通过结构优化和药物释放机制的改进，我们成功地克服了BA-Mg水溶性差和肝脏分布不足的局限，为MAFLD的治疗提供了新的思路和方法。未来的研究将进一步探索这种纳米载体在其他代谢性疾病中的应用潜力，并通过长期安全性和有效性评估，推动其向临床转化。