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癫痫是一种严重影响患者生活质量的慢性神经系统疾病,近三分之一患者对现有抗癫痫药物耐药。研究人员设计了 ROS / 电响应纳米胶束 TFP@A,靶向 P2×7受体。结果显示,TFP@A 能有效抑制癫痫发作,减轻神经元损伤。这为癫痫治疗提供了新策略。
癫痫,这一古老而神秘的疾病,如同隐藏在大脑深处的 “定时炸弹”,严重影响着全球约 5000 万人的生活。患者们时常遭受着反复发作的癫痫发作,不仅身体备受折磨,生活质量也大打折扣。更为棘手的是,近三分之一的患者对现有的抗癫痫药物(AEDs)产生耐药性,使得癫痫的治疗陷入困境。传统的 AEDs 主要针对神经元兴奋性进行治疗,但癫痫的发病机制极为复杂,神经炎症在其发病和进展过程中起着关键作用,这使得传统治疗方法难以从根本上解决问题。因此,开发新的治疗策略迫在眉睫。
在这样的背景下,武汉大学人民医院和安徽医科大学第一附属医院的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们设计并开发了一种对活性氧(ROS)和电刺激具有双重响应性的 d-α- 生育酚聚乙二醇 1000 琥珀酸酯(TPGS)- 二茂铁 - 泊洛沙姆纳米胶束(TFP@A),并将其用于递送 P2×7受体拮抗剂 A 438,079,旨在为癫痫治疗开辟新的道路。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为癫痫治疗带来了新的希望。
研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。在纳米胶束的合成与表征方面,通过化学合成手段制备 TFP@A,并利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)等技术对其形态、粒径和电位进行分析。在细胞和动物实验中,借助细胞摄取实验、血脑屏障(BBB)通透性实验、体内分布实验等,评估 TFP@A 的性能;同时构建多种癫痫小鼠模型,结合脑电图(EEG)记录、生化分析等技术,探究其抗癫痫效果及作用机制。
研究结果如下:
- TFP@A 的合成与特性:成功合成 TFP@A,其在 ROS 和电刺激下,粒径和多分散指数(PDI)会发生变化,展现出良好的响应性和可控的药物释放能力。在 ROS 刺激下,纳米胶束释放 A 438,079 的量随时间增加,48 h 时释放量近 100%,且具有 ROS 清除能力;电刺激同样能促使纳米胶束释放药物,与 ROS 联合刺激时效果更显著。
- 细胞水平评估:CCK-8 实验表明,将 A 438,079 包裹在纳米胶束中可显著降低其细胞毒性。FITC 标记实验显示,神经元和小胶质细胞对 TFP@A 的摄取增强。在模拟癫痫病理微环境实验中,TFP@A 能有效降低细胞内 ROS 水平,减少细胞凋亡,且在兴奋性毒性条件下,其跨膜渗透速率比游离的 A 438,079 更快。
- BBB 通透性和脑分布评估:体外实验显示,TFP@A 可通过转铁蛋白介导的内吞作用穿过 BBB,且能抑制 P-gp 外排泵,增强 BBB 通透性。体内实验表明,TFP@A 在脑内的积累量明显高于游离药物,尤其是在海马体等癫痫敏感区域。同时,TFP@A 具有良好的血液相容性,能延长药物在血浆中的半衰期,减少外周循环系统中游离药物的量。
- 体内抗癫痫疗效评估:在多种癫痫小鼠模型中,TFP@A 均展现出显著的抗癫痫效果。在戊四氮(PTZ)诱导的急性癫痫模型中,TFP@A 能有效减少癫痫发作的频率和持续时间,降低癫痫评分,且所有接受治疗的小鼠均存活。在海马点燃模型中,TFP@A 在癫痫病灶处优先释放药物。在匹鲁卡品(Pilo)诱导的癫痫持续状态(SE)模型和海人酸(KA)诱导的慢性复发性癫痫模型中,TFP@A 能延长癫痫发作潜伏期,降低癫痫发作频率和严重程度,提高小鼠存活率。
- 克服药物耐药性:在 Pilo 诱导的 A 438,079 耐药性癫痫模型中,TFP@A 能显著降低癫痫评分,减少癫痫发作频率和持续时间,提高癫痫发作潜伏期,有效克服药物耐药性。
- 对神经元损伤和氧化应激的保护作用:Nissl 染色、Timm 染色和免疫荧光分析表明,TFP@A 能有效减轻神经元损伤,改善神经元形态和结构,增加 NeuN 阳性细胞百分比。同时,TFP@A 能显著降低氧化应激指标丙二醛(MDA)水平,提高超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)浓度,减轻癫痫小鼠脑内的氧化应激。
- 对小胶质细胞炎症表型的影响:免疫荧光染色和 ELISA 分析显示,TFP@A 能有效抑制小胶质细胞的激活,促进其向抗炎表型转化。在 Pilo 诱导的癫痫小鼠模型中,TFP@A 处理组的抗炎基因表达增强,促炎基因表达降低,海马体中抗炎细胞因子 IL-10 水平升高,促炎细胞因子 IL-1β 水平降低。
- 抑制炎症损伤的机制:转录组测序和相关实验表明,TFP@A 通过抑制 NLRP3/caspase-1/IL-1β 轴的激活,减少炎症因子的释放,发挥抗癫痫和神经保护作用。在 Pilo 诱导的癫痫模型中,TFP@A 处理显著降低了 NLRP3、HMGB1 和 IL-1β 等蛋白的表达,抑制了 caspase-1 的酶活性。
研究结论和讨论部分指出,本研究首次将 TFP@A 应用于癫痫治疗,其双重响应性设计实现了对神经炎症和异常神经活动的联合调节,有效抑制癫痫发作,减轻神经元损伤,降低全身副作用风险。不过,该研究也存在一定局限性,如主要基于小鼠模型,长期安全性和慢性递送疗效有待评估,纳米胶束制备的复杂性可能影响临床转化等。未来研究可进一步优化纳米胶束设计,开展大规模动物研究和临床试验,探索联合治疗策略及在其他神经系统疾病中的应用,为神经系统疾病的精准治疗奠定坚实基础,有望为癫痫患者带来更有效的治疗方案,改善他们的生活质量。