仿生纳米递送系统：兼具血脑屏障穿越与神经保护能力的帕金森病治疗新策略

《Chinese Medicine》：Biomimetic nanodelivery system with simultaneous blood–brain barrier-crossing and neuroprotective abilities for anti-parkinsonian therapy

本研究针对帕金森病(PD)治疗中抗炎药物难以穿越血脑屏障(BBB)的难题，开发了一种封装柚皮素纳米晶(Nar-NCs)于分化HL-60细胞膜(DCM)的仿生纳米系统(DCM@Nar-NCs)。该系统通过ICAM-1/LFA-1介导的跨细胞作用靶向神经炎症区域，实现小胶质细胞M1/M2表型重编程，改善线粒体功能障碍，在MPTP诱导的PD模型中显著逆转运动及认知缺陷，为PD的疾病修饰治疗提供了新思路。

　　

随着全球人口老龄化进程加速，帕金森病(Parkinson's Disease, PD)已成为仅次于阿尔茨海默病的第二大神经退行性疾病，2019年全球患者超过850万。该疾病以黑质致密部多巴胺能神经元进行性丧失为核心病理特征，患者不仅出现震颤、肌强直、运动迟缓等运动症状，还常伴有认知障碍、抑郁等非运动症状。目前临床主要采用左旋多巴(L-DOPA)等药物缓解症状，但无法阻止疾病进展，且长期使用会产生剂末现象、异动症等副作用。更关键的是，由于血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)的存在，大多数具有神经保护作用的药物难以有效到达脑内病变部位。

近年来研究逐渐揭示，神经炎症是驱动PD病理进程的关键因素。其中，小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞，其异常激活与极化状态失衡在PD发病机制中扮演重要角色。在病理条件下，小胶质细胞从静息态(M0)向促炎的M1表型极化，释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)等炎症因子，加剧多巴胺能神经元的损伤。与此同时，线粒体功能障碍导致的活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)过量产生、ATP合成不足等问题，进一步加速神经元凋亡进程。因此，开发能够同时调节神经炎症和改善线粒体功能的治疗策略，成为PD研究的重要方向。

柚皮素(Naringenin, Nar)是一种天然黄酮类化合物，研究表明其具有抗神经炎症和抗氧化应激的双重作用。它不仅能促进小胶质细胞向抗炎的M2表型极化，还能通过激活PI3K/AKT通路减轻氧化损伤。然而，Nar的水溶性差、口服生物利用度低以及难以穿越BBB等缺点，严重限制了其临床应用效果。

为解决这一难题，广州中医药大学的研究团队在《Chinese Medicine》上发表了最新研究成果，他们成功构建了一种新型仿生纳米递送系统DCM@Nar-NCs。该系统通过将柚皮素纳米晶(Nar-NCs)封装在分化HL-60细胞膜(Differentiated HL-60 Cell Membrane, DCM)中，巧妙利用细胞膜表面的LFA-1蛋白与脑微血管内皮细胞表面的ICAM-1蛋白的特异性结合，实现了高效BBB穿越和炎症靶向递送。

研究人员采用反溶剂沉淀法制备了粒径均匀(27.81±2.02 nm)的Nar-NCs，然后通过超声挤出法将其包裹在DCM中，最终形成的DCM@Nar-NCs具有典型的核壳结构，粒径约为55.61 nm，药物负载率高达92.15%。体外实验表明，这一设计不仅显著提高了药物的稳定性，还赋予了其良好的生物相容性和持续释放特性。

为开展研究，团队运用了以下关键技术方法：通过分子动力学模拟阐明了柚皮素与稳定剂PVP K29/32的自组装机制；建立体外BBB模型评估纳米系统的穿透效率；利用MPTP诱导的PD小鼠模型进行在体药效评价；通过细胞能量代谢分析、免疫荧光染色、行为学测试等多维度手段综合评价治疗效果。研究队列使用雄性C57BL/6小鼠，通过尾静脉注射给药。

BBB穿越能力与生物分布

研究团队首先通过体外BBB模型验证了DCM@Nar-NCs的穿透效率。与游离Cy5相比，DCM-Cy5@Nar-NCs组的穿透率显著提高(57.80% vs 8.47%)，且未影响血脑屏障的完整性。活体成像结果显示，给药6小时后，DCM@Nar-NCs组大脑中的荧光强度达到峰值(2279.00±172.10 cps)，显著高于游离Cy5组(492.50±11.66 cps)，表明DCM涂层有效促进了纳米系统在脑组织的靶向积累。药代动力学研究进一步证实，DCM@Nar-NCs能显著延长Nar在血浆和脑组织中的半衰期，提高其生物利用度。

体外神经保护作用

在PC12细胞模型中，MPP+处理可诱导明显的线粒体膜电位下降和细胞凋亡。DCM@Nar-NCs处理能有效恢复线粒体膜电位，降低ROS水平，提高细胞活力。机制研究表明，DCM@Nar-NCs主要通过巨胞饮途径被细胞摄取，并在细胞内主要定位于线粒体。此外，DCM@Nar-NCs还能显著改善线粒体功能，提高基础呼吸、ATP产生和最大呼吸能力。

抗神经炎症活性

在BV2小胶质细胞中，DCM@Nar-NCs处理可显著促进M2型极化标志物(CD206、Arg-1、YM-1)的表达，同时抑制M1型标志物(CD86、CD16、CD32)和促炎细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的产生。这表明DCM@Nar-NCs能够重编程小胶质细胞表型，从促炎的M1型向抗炎的M2型转化，从而缓解神经炎症反应。

PD小鼠的行为改善

在MPTP诱导的PD小鼠模型中，DCM@Nar-NCs治疗显著改善了动物的运动协调性和认知功能。旷场实验显示，治疗组小鼠的中心区域活动距离和平均速度明显恢复；杆爬测试中，转身时间和总下降时间显著缩短；旋转棒测试表明，跌落潜伏期延长而跌落次数减少。此外，Morris水迷宫和新物体识别测试结果证实，DCM@Nar-NCs还能有效缓解PD相关的认知障碍和抑郁样行为。

病理组织学分析

免疫荧光染色显示，DCM@Nar-NCs治疗能显著增加黑质区酪氨酸羟化酶(Tyrosine Hydroxylase, TH)阳性神经元数量，保护多巴胺能神经元免受MPTP毒性损伤。同时，纹状体中多巴胺及其代谢产物水平也明显恢复。进一步的研究发现，DCM@Nar-NCs能降低脑组织中的ROS和MDA水平，提高SOD活性和ATP含量，减轻氧化应激损伤。超微结构观察证实，DCM@Nar-NCs可改善线粒体形态异常和髓鞘破坏。此外，DCM@Nar-NCs还显著抑制了小胶质细胞的过度激活，降低了促炎因子的表达，促进了抗炎因子的释放。

生物相容性评估

血液生化分析和主要器官组织学检查表明，DCM@Nar-NCs治疗对肝肾功能、血常规指标及器官结构均无显著影响，证明了该纳米系统的良好生物安全性。

本研究成功开发了一种具有BBB穿越和神经保护双重功能的仿生纳米递送系统DCM@Nar-NCs。该系统通过靶向递送柚皮素至脑内炎症部位，实现了小胶质细胞表型重编程和线粒体功能改善的双重治疗效应。在MPTP诱导的PD模型中，DCM@Nar-NCs不仅能有效缓解神经炎症和氧化应激，还能显著改善运动功能障碍和认知缺陷。这种整合了靶向递送、免疫调节和神经保护的多功能纳米平台，为PD的疾病修饰治疗提供了新思路，展现出良好的临床转化前景。

尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性，如纳米系统的具体内吞/跨细胞途径尚未完全阐明，治疗效应主要基于MPTP模型验证，缺乏与其他PD模型的比较研究等。未来研究可进一步探索DCM@Nar-NCs通过肠道-脑轴调节神经炎症的潜力，并在更多PD动物模型中验证其疗效，为临床转化提供更充分的实验依据。