通过鼻脑途径递送普通小球藻（Chlorella vulgaris）的细胞外囊泡以发挥抗抑郁作用

《Journal of Extracellular Vesicles》：Nose-to-Brain Delivery of Chlorella vulgaris Extracellular Vesicles for Antidepressant Effects

抑郁治疗鼻用递送系统：植物外泌体水凝胶抑制神经炎症与氧化应激机制

　　本研究聚焦于开发一种新型的鼻腔给药系统，以克服当前抗抑郁药物在血脑屏障（BBB）穿透性差、全身副作用明显以及起效缓慢等局限性。通过将来源于小球藻（*Chlorella vulgaris*）的细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）封装在温敏型海藻酸钠凝胶中，形成一种名为EVs@IN的新型制剂。这种制剂不仅能够显著提升鼻腔黏膜的药物滞留时间，还能通过嗅觉通路实现对海马体的靶向递送，同时减少对肺部的暴露和清除。研究团队在小鼠模型中验证了EVs@IN对抑郁和焦虑样行为的快速缓解效果，并揭示了其在神经炎症调节、抗氧化防御和神经可塑性恢复方面的潜在机制。研究结果表明，EVs@IN可能为抑郁症及其他神经精神疾病的治疗提供一种高效、安全且具有广泛应用前景的新型策略。

抑郁症是一种常见的、具有高度致残性的精神疾病，影响着全球数以百万计的人群。其带来的严重健康负担和经济损失使得开发更有效、更安全的治疗方法成为当务之急。然而，传统抗抑郁药物往往需要较长的起效时间，且容易引发副作用，导致患者在停药后出现复发。此外，药物难以通过血脑屏障进入中枢神经系统，限制了其治疗效果。因此，探索一种能够直接作用于大脑的新型给药途径成为研究的重点。鼻腔给药作为一种非侵入性方法，因其能够绕过血脑屏障，成为一种极具潜力的替代方案。然而，鼻腔给药存在诸多挑战，例如药物在鼻腔内的滞留时间短、易被代谢酶降解，以及可能引起咳嗽等不适反应，这些因素都会影响其实际应用效果。

为了解决上述问题，本研究创新性地将小球藻来源的EVs与温敏型海藻酸钠凝胶结合，构建了EVs@IN这一新型药物递送系统。小球藻作为一种丰富的天然资源，富含维生素、酚类化合物和多糖等具有抗炎和抗氧化作用的成分，其来源广泛且易于大规模生产。研究团队通过超声辅助方法将EVs封装进海藻酸钠凝胶中，使得EVs能够在鼻腔内保持更长时间的滞留，并通过嗅觉通路缓慢释放，从而提高其进入大脑的效率。该凝胶具有良好的黏附性和可控释放特性，能够有效避免因药物快速清除而导致的低效递送问题。

为了验证EVs@IN的体内分布特性，研究团队采用荧光标记技术，使用PKH26对EVs进行标记，并通过小动物成像系统观察其在体内的行为。结果显示，EVs@IN相较于游离EVs在鼻腔内具有更强的滞留能力，并且在大脑中表现出更持久的积累。进一步的组织分析显示，EVs@IN能够在海马体等多个脑区分布，而游离EVs则更容易被肺部吸收，增加了潜在的不良反应风险。此外，EVs@IN在体外也表现出良好的生物相容性，未对细胞造成明显毒性，且能够被海马体神经元和星形胶质细胞有效摄取。

在机制层面，研究发现EVs能够调控星形胶质细胞的表型转化，减少神经毒性补体C3的释放，并抑制神经炎症反应。同时，EVs还激活了Nrf2-PGC-1α信号通路，增强抗氧化能力，提高超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）水平，从而缓解氧化应激，促进神经可塑性和神经发生。通过RNA测序和基因功能分析，研究团队进一步明确了EVs在调控神经功能方面的关键作用，发现其能够显著改变与神经功能和能量代谢相关的基因表达模式，特别是在与抑郁和焦虑相关的神经通路中。

在动物行为学测试中，研究团队使用了两种抑郁症模型：脂多糖（LPS）诱导模型和慢性不可预测轻度应激（CUMS）模型。在LPS模型中，EVs@IN能够显著缩短小鼠在强迫游泳实验（FST）和悬尾实验（TST）中的不动时间，表明其具有快速缓解抑郁样行为的能力。而在CUMS模型中，EVs@IN同样显示出对焦虑和抑郁样行为的改善效果，进一步验证了其作为抗抑郁药物的潜力。这些行为学变化与EVs在海马体中对神经元突触结构和神经可塑性的改善密切相关。

此外，研究团队还探讨了EVs在神经递送中的作用。通过在海马体中注射病毒载体，他们建立了从鼻腔到嗅球再到海马体的多级神经通路，并使用荧光标记追踪EVs在体内的运动轨迹。结果显示，EVs能够沿着这一通路有效运输，并在海马体的不同区域积累，进一步支持了其作为脑靶向药物载体的可行性。同时，EVs在体内表现出良好的稳定性，即使在低温储存条件下，其结构和功能也未发生明显变化，这为其临床应用提供了坚实的基础。

研究还涉及EVs的药物递送能力。通过将荧光素标记的葡聚糖（FD4）封装进EVs中，研究团队验证了EVs作为药物载体的潜力。结果显示，EVs@FD4能够有效将药物递送至大脑，并且在体内和体外均表现出良好的生物分布特性。这种能力不仅为EVs在抗抑郁治疗中的应用提供了支持，也为其在其他神经疾病治疗中的拓展奠定了基础。

在安全性方面，研究团队对EVs@IN进行了长期生物相容性评估，包括血液常规、生化指标和主要器官的组织病理学分析。结果显示，EVs@IN及其成分在一个月的实验周期内未引起明显的血液毒性或器官毒性，所有指标均在正常范围内。这一发现表明，EVs@IN不仅具有良好的治疗效果，而且在长期使用中表现出优异的生物安全性，为其临床转化提供了重要保障。

尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，目前使用的LPS和CUMS模型虽然能够模拟某些抑郁特征，但无法完全反映人类抑郁症的复杂性，包括遗传、环境和表观遗传等多种因素。因此，未来需要在更复杂的模型中进一步验证EVs@IN的疗效。此外，重复鼻腔给药的长期安全性仍有待研究，特别是其对免疫系统和鼻腔组织的潜在影响。同时，EVs如何调控星形胶质细胞的极化过程，以及这种调控如何影响神经炎症和神经保护，仍需进一步探讨。这些研究方向为未来深入探索EVs在神经系统疾病治疗中的作用提供了明确的路径。

总体而言，EVs@IN作为一种基于小球藻来源EVs和温敏凝胶的新型鼻腔给药系统，展现了在抑郁症治疗中的巨大潜力。它不仅能够绕过血脑屏障，实现高效的脑靶向递送，还能通过多种机制改善神经功能，包括减少神经炎症、增强抗氧化能力以及促进神经可塑性和神经发生。这些特性使得EVs@IN成为一种具有广泛应用前景的抗抑郁药物载体。未来的研究可以进一步优化其生产过程，提高其稳定性和一致性，同时探索更高效的脑靶向策略，以推动其向临床应用的转化。