在阿尔茨海默病模型中，使用低强度脉冲超声（Lipus）结合姜黄素-金纳米颗粒（Cur-AuNPs）进行神经调节

《Drug Delivery》：Neuromodulation with low-intensity pulsed ultrasound (Lipus) combined with curcumin-gold nanoparticles (Cur-AuNPs) in an Alzheimer's disease model

该研究通过联合低强度脉冲超声（LIPUS）和curcumin合成的金纳米颗粒（CUR-AuNPs）治疗βA1?42诱导的AD小鼠模型，发现单独治疗可改善记忆缺陷，但联合治疗在径向迷宫测试中效果更显著。电镜证实CUR-AuNPs有效穿越血脑屏障，生化分析显示联合治疗显著降低炎症因子（IL-1β、TNF-α）并上调神经营养因子（BDNF），同时减少氧化应激指标（NO）。

　　阿尔茨海默病（AD）是一种逐渐发展并不可逆的神经退行性疾病，给全球的老年人群带来了巨大的健康挑战。由于现有的治疗手段只能缓解症状而无法阻止或逆转疾病进程，因此探索新的治疗策略变得尤为重要。本研究首次评估了低强度脉冲超声（LIPUS）和生物合成的姜黄素-金纳米颗粒（CUR-AuNPs）在AD小鼠模型中的协同效应，旨在深入理解这些治疗手段对学习、记忆和神经炎症的影响。

研究采用了60只90天大的雄性Balb/c小鼠，将其随机分为五个实验组：对照组、βA1?42组、βA1?42+LIPUS组、βA1?42+CUR-AuNPs组以及βA1?42+LIPUS+CUR-AuNPs组。实验开始于βA1?42诱导后24小时，持续17天。治疗方案包括通过鼻腔给药的CUR-AuNPs（浓度为25 μg/mL）和通过颅顶进行的LIPUS（频率为1.0 MHz，强度为0.8 W/cm2）。通过行为测试和分子生物学分析，研究者评估了治疗效果，并进一步探讨了LIPUS和CUR-AuNPs的协同作用。

研究发现，单独使用LIPUS或CUR-AuNPs均能改善βA1?42诱导的小鼠记忆缺陷。在Y迷宫和放射状迷宫测试中，这些治疗手段显著提升了小鼠的学习和记忆能力。然而，当两者结合使用时，仅在放射状迷宫测试中表现出显著改善，这可能与不同测试对记忆类型的要求有关。此外，电子显微镜（SEM）图像显示CUR-AuNPs能够有效穿过血脑屏障（BBB），尤其在联合治疗组中，纳米颗粒的分布更为广泛，这进一步验证了LIPUS在促进CUR-AuNPs进入大脑中的作用。同时，实验未发现肝脏毒性，表明这种治疗方式在安全性方面具有优势。

在分子生物学层面，所有治疗组均表现出海马体和皮层中BDNF（脑源性神经营养因子）水平的提升。与βA1?42组相比，治疗组在皮层中IL-1β和IL-6的水平显著降低，而在海马体中，IL-1β和TNF-α的水平也有所下降。值得注意的是，仅在海马体中观察到IL-10水平的增加，这表明治疗可能对不同的脑区产生不同的影响。此外，所有治疗组均显示出谷胱甘肽（GSH）水平的上升，表明抗氧化能力得到了改善。联合治疗组在海马体和皮层中表现出更低的硝酸盐水平，进一步支持了其在减少氧化应激方面的潜力。

研究还发现，联合治疗组在海马体中APP（淀粉样前体蛋白）的表达水平显著下降，而单独治疗组仅在海马体中表现出类似趋势。这表明LIPUS和CUR-AuNPs可能通过不同的机制影响βA1?42的病理进程。在基因表达方面，NFκB（核因子κB）的表达在所有治疗组中均低于βA1?42组，这可能与炎症反应的抑制有关。综合来看，这些治疗手段不仅能够改善记忆功能，还能调节炎症、氧化应激和神经营养信号通路，从而为AD的治疗提供了新的思路。

本研究还探讨了CUR-AuNPs的制备方法。CUR-AuNPs通过植物提取物与氯金酸（HAuCl4）的反应生成，其具有良好的生物相容性和稳定性，并能够有效穿过BBB。这种绿色合成方法不仅成本低廉，还能减少纳米颗粒的毒性，同时保留了CUR的抗炎和抗氧化特性。LIPUS的应用则通过空化效应，使BBB暂时开放，从而促进CUR-AuNPs的传递。空化作用能够导致微泡在组织周围形成，进而引发血管壁的位移和紧密连接的暂时性开放，这为药物和纳米颗粒的传递提供了便利。

研究结果表明，虽然单独治疗在改善记忆方面有效，但联合治疗可能在某些方面展现出更显著的效果。这可能是因为LIPUS促进了CUR-AuNPs的传递，从而增强了其在脑组织中的作用。此外，LIPUS还能通过激活机械敏感离子通道（如Piezo1和TRPV通道），促进神经元和内皮细胞的结构变化，从而改善神经功能。而CUR-AuNPs则可能通过调节炎症信号通路，如TLR4/NFκB和NLRP3炎性体，降低促炎性细胞因子的水平，同时增加抗炎性细胞因子如IL-10的表达。

研究还指出，CUR-AuNPs能够与βA1?42发生相互作用，抑制其形成完整的纤维状聚集，从而延缓AD的病理进展。同时，CUR-AuNPs能够通过调节PI3K、Akt、ERK5、STAT3和NLRP3等信号通路，影响细胞活动，如基因表达、有丝分裂和细胞存活，进而维持中枢神经系统（CNS）的稳态。这些作用可能与LIPUS的协同效应有关，因为LIPUS不仅促进了CUR-AuNPs的传递，还可能通过激活其他信号通路，如FAK、ERK和MAPK，增强其治疗效果。

在氧化应激方面，CUR-AuNPs和LIPUS均表现出一定的抗氧化能力。LIPUS已被证明能够减少某些活性氧物种（ROS）的水平，同时增加抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）和GSH的表达。CUR-AuNPs则可能通过与ROS的相互作用，发挥其清除或中和作用，从而降低氧化损伤。此外，CUR-AuNPs可能通过影响keap1的硫醇键，促进NRF2（核因子E2相关因子）的释放，进而调节细胞的保护性基因表达，维持细胞内环境的平衡。

综上所述，LIPUS和CUR-AuNPs的联合应用可能通过多方面的机制，改善AD小鼠的认知功能和神经炎症状态。虽然单独治疗在某些测试中也显示出有效性，但联合治疗在调节炎症、氧化应激和神经营养信号通路方面可能具有更强的协同效应。这一发现为未来AD的治疗策略提供了新的方向，特别是在非侵入性治疗手段和纳米技术的结合方面。然而，进一步的研究仍需探讨这些治疗方式在其他动物模型中的效果，以及其在人体中的安全性和有效性，以推动其在临床中的应用。