局部缓释垂体腺苷酸环化酶激活多肽（PACAP）通过免疫调节改善脑卒中损伤小鼠功能恢复

本研究创新性地开发了透明质酸-甲基纤维素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（HAMC-PLGA）纳米复合水凝胶系统，首次实现垂体腺苷酸环化酶激活多肽（PACAP）的局部缓释递送。该策略显著改善脑卒中模型小鼠的运动功能（28天内抓力提升21%，梯架失误率降低67%），其核心机制为：① 降低神经元凋亡（TUNEL+细胞减少40%）；② 调控小胶质细胞向促修复表型转化（Iba1+Arg1+细胞增加2.3倍，Iba1+CD86+细胞减少35%）；③ 抑制星形胶质细胞炎性活化（GFAP+LCN2+降低48%）。该研究为神经免疫调控疗法提供了新技术范式。

　　

研究内容深度解析

材料设计与表征

研究者开发了基于透明质酸（HA, 1.4×10⁶ g/mol）-甲基纤维素（MC, 300 kDa）的温敏水凝胶复合羧基化聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米粒载药系统。该体系通过PACAP（等电点pI=10.7）与带负电PLGA纳米粒（ζ电位=-35 mV）的静电吸附实现缓释，突破传统包封法的突释局限。流变学检测表明：

• 凝胶时间：PLGA-HAMC复合物（57分钟）较纯HAMC（19分钟）延长，因纳米粒干扰MC疏水作用

• 机械性能：储能模量G'为163±31 Pa（接近脑组织刚度）

• 注射性能：26G针头推注力12-15 N（低于手动注射30N阈值）

• 降解周期：7天内经透明质酸酶完全降解

PACAP缓释治疗改善运动功能

在内皮素-1（Et-1）诱导的局灶性脑卒中模型小鼠中，于损伤部位硬脑膜外植入含1μg PACAP的复合水凝胶（3μL）。关键行为学发现：

• 复杂运动协调性（水平梯测试）：PACAP组在4 dpi（损伤后天数）失误率较损伤组降低62%（p<0.0001），9 dpi恢复至基线水平（p=0.0261），28 dpi与假手术组无差异

• 肢体力量（抓力测试）：4 dpi时PACAP组抓力达基线98%，显著高于损伤组（p=0.0061）；28 dpi仍维持优势（较损伤组提升24%，p=0.0204）

神经保护与梗死体积调控

通过TUNEL/NeuN共标及梗死边界分析（NeuN^dense-NeuN^sparse转换区）：

• 急性期凋亡抑制：4 dpi时PACAP组TUNEL⁺NeuN⁺细胞较损伤组减少45%（p=0.0417）

• 慢性期神经元存活：28 dpi梗死体积缩小38%（p=0.0127），梗死周边区神经元密度增加52%（p=0.0002）

胶质细胞表型重编程机制

小胶质细胞动态调控

采用三区域分析法（梗死核心、0-250μm、250-500μm周边区）：

• 活化抑制：4 dpi时Iba1⁺细胞密度在核心区降低43%（p<0.01）

• 表型转换：7 dpi时促修复型Iba1⁺Arg1⁺细胞增加130%（p=0.0008），促炎型Iba1⁺CD86⁺细胞在10 dpi减少40%（p=0.0473）

星形胶质细胞炎性逆转

关键标志物共定位分析显示：

• LCN2通路抑制：PACAP组GFAP⁺LCN2⁺细胞在4 dpi减少53%（p=0.0013），10 dpi维持低表达（较对照组低48%）

• S100β毒性缓解：GFAP⁺S100β⁺细胞从4-14 dpi持续降低（较损伤组减少>50%，p<0.01）

治疗时间窗与递送优势

PACAP释放动力学显示：

• 峰值浓度：损伤后4天达最大值（与凋亡抑制峰期吻合）

• 持续效应：10天缓释覆盖胶质细胞活化高峰期（7-10 dpi）

  相较于传统策略：

• 突破血脑屏障（BBB）限制，避免全身给药副作用（如血管舒张、偏头痛）

• 较脑室注射滞留时间延长20倍，脑实质药物浓度提升15倍

转化医学意义

该研究建立了"材料-免疫-神经"三方互作新模式：

1. 技术普适性：HAMC-PLGA平台可拓展递送其他神经调节肽

2. 疾病适用性：机制适用于多发性硬化、帕金森病等神经炎症疾病

3. 临床可行性：微创注射兼容深部脑区治疗，凝胶剪切稀化特性保障操作安全性

研究首次证实：持续10天的PACAP局部缓释可通过协调小胶质细胞（Arg1⁺↑/CD86⁺↓）与星形胶质细胞（LCN2⁺↓/S100β⁺↓）双重表型转换，创造神经修复微环境，为脑卒中免疫干预提供精准时空调控新策略。