叶酸修饰层状双氢氧化物(FA-LDH):重塑类风湿关节炎免疫微环境的新希望

【字体: 时间:2025年03月29日 来源:BIOMATERIALS RESEARCH

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  为解决现有类风湿关节炎(RA)治疗药物副作用大、抗炎能力有限的问题,研究人员开展了以叶酸修饰层状双氢氧化物(FA-LDH)为对象,靶向 M1 巨噬细胞调节其极化的研究。结果显示 FA-LDH 可缓解炎症、保护关节,为 RA 治疗提供新策略。

  类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种令人痛苦的慢性自身免疫疾病,它就像一个隐藏在身体里的 “破坏者”,悄无声息地攻击着人们的关节。免疫系统的紊乱使得患者的关节出现进行性炎症和持续性滑膜炎,不仅会导致骨头和软骨受损,严重时甚至会让患者失去行动能力,极大地影响了生活质量。
目前治疗 RA 的药物种类不少,传统的合成改善病情抗风湿药、非甾体抗炎药以及糖皮质激素,虽然能在一定程度上缓解症状、减缓病情发展,但常常需要大剂量、频繁服用,这就带来了许多副作用。而生物制剂虽然在抑制细胞因子水平、预防关节破坏方面有一定效果,可高昂的费用以及严重的风险,比如可能导致结核病复发、严重感染等,让很多患者望而却步。所以,开发更高效、安全的抗风湿药物迫在眉睫。

为了攻克这一难题,山东第一医科大学附属山东省立医院的研究人员进行了深入研究。他们将目光聚焦在层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDH)上,这种无机材料具有生物相容性、可降解性和 pH 敏感性等优点。研究人员对其进行叶酸(Folic Acid,FA)修饰,得到 FA-LDH,试图用它来治疗 RA,并探究其在免疫调节方面的作用。研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上,为 RA 的治疗带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法。在材料制备上,通过水热法合成 LDH,并进一步制备 FA-LDH;利用多种表征技术,如 X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对材料的结构、形貌和理化性质进行分析;运用细胞实验,包括细胞毒性实验、免疫荧光染色实验等,研究 FA-LDH 对细胞的影响;借助动物实验,建立胶原诱导性关节炎(Collagen-induced Arthritis,CIA)小鼠模型,评估 FA-LDH 的治疗效果和安全性。

研究结果如下:

  • 材料表征:XRD 结果表明 LDH 具有良好的晶格结构,DLS 测量显示其平均流体动力学直径为 69.7±3.3nm,FA 修饰后增大到 102.1±3.7nm,zeta 电位降低。TEM 显示 LDH 和 FA-LDH 均呈不规则六边形片状结构,且 LDH 在酸性环境中降解更快,能释放 OH?中和酸性微环境。
  • 体外生物相容性:CCK-8 实验表明,10 - 160μg/ml 的 LDH 在 24h 或 72h 内对 RAW 264.7 细胞无明显细胞毒性,而 FA-LDH 在较高浓度时细胞毒性稍大,综合考虑选择 40μg/ml 用于后续实验。
  • 细胞摄取行为:由于 M1 巨噬细胞表面叶酸受体(FRs)表达升高,FA 修饰的 LDH 能通过 FA 与 FRs 的相互作用更有效地被 M1 巨噬细胞摄取,实验中 FA-LDH 组细胞质荧光强度比 LDH 组增加约 30%。
  • 巨噬细胞表型转变:通过 qRT-PCR、Western blot 和免疫荧光染色等实验发现,LDH 和 FA-LDH 都能诱导 M1 巨噬细胞向 M2 表型转变,FA-LDH 效果更显著。例如,FA-LDH 处理后,M1 巨噬细胞相关的 IL-1β 和 TNF-α 的 mRNA 表达水平分别降至 LPS 组的 52% 和 24%,而 M2 巨噬细胞相关的 IL-10 和 TGF-β 的表达增加。
  • 免疫调节机制:RNA 测序(RNA-seq)分析表明,LDH 处理后巨噬细胞的基因表达发生显著变化,M1 巨噬细胞相关基因下调,M2 巨噬细胞相关基因上调,KEGG 通路分析显示 NF-κB 信号通路等被下调。进一步研究发现,LDH 通过调节免疫微环境的 pH 影响 Smad5 的核质转运,抑制 pSmad5 和 p65 的核转位,进而抑制 NF-κB 信号通路的激活,减少炎症反应。
  • 体内靶向分布和治疗效果:在 CIA 小鼠模型中,注射 Cy5 标记的 FA-LDH 后,通过体内成像系统(IVIS)观察到其能有效在炎症关节部位积累。对 CIA 小鼠进行治疗实验发现,FA-LDH 能显著减轻肢体肿胀,降低关节炎评分和 paw 厚度,改善骨侵蚀,保护关节软骨和骨结构。组织学染色结果也显示,FA-LDH 组关节炎症和软骨损伤明显减轻,同时促进 M2 巨噬细胞极化,抑制 M1 巨噬细胞极化。
  • 体内安全性:实验期间,LDH 和 FA-LDH 处理组小鼠无明显临床不适,体重无显著变化。主要器官组织学检查和血液生化指标检测显示,与健康组相比无明显差异,表明 LDH 和 FA-LDH 具有良好的体内安全性。

研究结论和讨论部分指出,RA 的发病机制复杂,现有治疗手段存在诸多不足。本研究中,LDH 展现出了独特的优势,它能调节巨噬细胞极化,重塑免疫微环境,抑制炎症反应,且安全性良好。FA 修饰进一步增强了 LDH 对 M1 巨噬细胞的靶向性,提高了治疗效果。这一研究为 RA 的治疗提供了一种全新的策略,FA-LDH 有望成为一种有效的无药物治疗 RA 的候选材料,为众多 RA 患者带来新的希望,推动了类风湿关节炎治疗领域的发展。
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