仿生多模态纳米平台DPA@NM@CTZE通过调控线粒体自噬治疗肥胖相关骨质疏松症

为解决肥胖相关骨质疏松症（Obesity-related Osteoporosis）缺乏靶向治疗策略的问题，吉林大学第一医院团队开发了一种结合中性粒细胞膜包裹的二维金属卟啉框架纳米片（CTZ）和艾塞那肽-4（Ex-4）的仿生纳米平台DPA@NM@CTZE。该研究首次揭示肥胖通过过度线粒体自噬（mitophagy）损害成骨细胞功能，而纳米平台通过TET2/PINK1/Parkin通路调控BCL2-Beclin1结合，显著改善骨微环境并促进成骨分化。这一成果为代谢性骨病提供了精准治疗新策略，发表于《Materials Today Bio》。

　　

随着全球肥胖率攀升，肥胖相关骨质疏松症已成为严峻的公共卫生问题。高脂饮食（HFD）导致的血脂异常不仅引发代谢紊乱，更会损害成骨细胞功能，但传统抗骨质疏松药物存在生物利用度低、加重代谢紊乱等缺陷。更关键的是，其病理机制尚未明确——既往研究多聚焦于糖尿病或卵巢切除（OVX）模型中的线粒体自噬（Mitophagy）异常，而肥胖如何通过这一机制损害骨骼仍属空白。

针对这一挑战，吉林大学第一医院的研究团队创新性地构建了仿生多模态纳米平台DPA@NM@CTZE。该平台由三大核心组件构成：中性粒细胞膜（NM）赋予其免疫逃逸能力，二维金属卟啉框架Cu-TCPP(Zn)（CTZ）提供ROS响应性药物载体，而糖尿病药物艾塞那肽-4（Ex-4）则作为治疗主体。研究首次揭示肥胖环境下成骨细胞的过度线粒体自噬通过TET2/PINK1/Parkin通路异常激活，导致BCL2-Beclin1结合受阻，进而引发自噬小体过度形成。而纳米平台通过精准递送Ex-4、Cu²⁺和Zn²⁺，协同调控这一通路，显著改善骨微环境。该成果发表于《Materials Today Bio》，为代谢性骨病的靶向治疗提供了全新范式。

研究团队运用了多项关键技术：通过蛋白组学（Label-free）筛选肥胖环境下的差异表达蛋白；采用透射电镜（TEM）观察线粒体超微结构；构建LV-shTet2和LV-shPink1慢病毒验证关键通路；通过微型CT（Micro-CT）和三弯点试验量化骨力学性能；并利用中性粒细胞膜包裹技术增强纳米颗粒的骨靶向性。

3.1 Ex-4改善肥胖诱导的骨质疏松
通过HFD喂养建立的小鼠模型显示，肥胖组骨密度（BMD）下降40%，骨小梁数量（Tb.N）减少至3.1/mm^-1，而Ex-4治疗使这些参数显著回升。钙黄绿素双标实验证实Ex-4将骨矿化率提升2.3倍，IHC显示成骨标志物OCN和RUNX2表达量恢复至正常水平。

3.2 高脂环境下Ex-4增强成骨分化
蛋白互作网络分析发现，棕榈酸（Pa）处理的成骨细胞中核糖体蛋白（如Rps27a）和热休克蛋白（如Hspa5）显著异常。GO分析提示线粒体基质和溶酶体功能受损是核心病理环节。

3.3 Ex-4通过调控线粒体自噬发挥作用
JC-1探针检测显示Pa组线粒体膜电位（ΔΨm）降低58%，而Ex-4可使其恢复。TEM观察到Pa组线粒体嵴断裂并出现自噬溶酶体，WB检测到LC3B-II/I比值上升3.1倍，证实过度自噬发生。

3.4 DPA@NM@CTZE的构建与表征
XRD显示CTZ在5.8°和30.9°的特征峰证实其三维孔道结构。NM包被使纳米颗粒粒径从125.7nm增至145.7nm，而Ex-4负载效率达19.1%。HPLC证明在10mM H₂O₂环境下药物释放率可达43.8%。

3.5 纳米平台通过PINK1/Parkin通路起效
DPA@NM@CTZE使ROS水平降低至对照组相当，共聚焦显微镜显示线粒体-溶酶体共定位面积减少67%。转染LV-shPink1后，Parkin蛋白表达下降41%，证实该通路的核心地位。

3.6 TET2调控自噬小体形成
敲除Tet2使BCL2表达提升2.1倍，而siRNA敲低Bcl2会逆转纳米平台的治疗效果。这表明TET2通过影响BCL2-Beclin1结合调控自噬流。

3.7 体内验证纳米平台疗效
Micro-CT显示DPA@NM@CTZE联合LV-shTet2使BMD提升至0.54g/cm³，优于单用Ex-4组。IHC证实治疗组LC3B表达下降82%，而OCN阳性细胞增加3.4倍。

这项研究不仅首次阐明肥胖通过TET2/PINK1/Parkin通路诱发过度线粒体自噬的分子机制，更开创性地将糖尿病药物Ex-4改造为骨靶向纳米制剂。其创新性体现在三方面：中性粒细胞膜包裹实现精准递送；Cu/Zn双金属协同抗氧化；通过调控表观遗传因子TET2实现"代谢-表观"双重调控。该策略为代谢性疾病并发症的跨学科治疗提供了典范，未来或可拓展至糖尿病肾病等器官损伤的干预。