酸性纳米颗粒通过恢复溶酶体pH值预防HIV暴露前预防(PrEP)诱导的少突胶质细胞损伤——青少年模型研究

本研究发现HIV暴露前预防(PrEP)药物组合emtricitabine(FTC)/tenofovir disoproxil fumarate(TDF)通过溶酶体去酸化作用抑制少突胶质细胞成熟，导致髓鞘蛋白PLP转运障碍。研究创新性采用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)酸性纳米颗粒(aNPs)恢复溶酶体pH，在体内外模型中成功逆转PrEP诱导的髓鞘形成障碍，为青少年HIV预防的神经安全性提供了重要干预策略。

　　

1 引言

髓鞘作为中枢神经系统少突胶质细胞的脂质丰富膜结构，对轴突绝缘和代谢支持至关重要。青春期是髓鞘形成的关键时期，而美国13-24岁人群占新诊断HIV感染者的20%。虽然PrEP（FTC/TDF组合）能有效预防HIV传播，但抗逆转录病毒药物(ARV)的弱碱性特性可能导致溶酶体去酸化。溶酶体在维持pH值(4.5-5)和蛋白水解功能中起核心作用，其pH轻微升高即可使蛋白酶活性降低80%。研究团队假设PrEP可能通过干扰溶酶体功能影响少突胶质细胞成熟。

2 结果

2.1 PrEP处理损害青春期大鼠皮质少突胶质细胞成熟

3-6周龄大鼠口服PrEP（64.35 mg/kg TDF + 17.14 mg/kg FTC）3周后，额叶皮质中成熟少突胶质细胞标志物PLP表达显著降低，ASPA⁺细胞数量减少，而OPC标志物NG2荧光强度增加。有趣的是，胼胝体区域PLP表达无显著变化，但ASPA⁺细胞仍减少，提示PrEP对发育中髓鞘区域影响更显著。

2.2 PrEP可逆性抑制体外少突胶质细胞成熟

原代大鼠少突胶质前体细胞(OPC)分化过程中，PrEP处理（FTC 0.7-20 μM + TDF 0.06-1.7 μM）剂量依赖性减少GalC⁺未成熟细胞和PLP⁺成熟细胞数量，但不影响A2B5⁺ OPC存活。停药48-72小时后分化能力恢复，证实该抑制作用具有可逆性。

2.3 PrEP通过去酸化损害溶酶体功能

LysoSensor检测显示PrEP使溶酶体pH从4.5升至5.2。LysoTracker和DQ-BSA实验证实酸性细胞器数量减少50%，蛋白水解功能下降60%。免疫荧光显示溶酶体标志物LAMP1在GalC⁺细胞中表达降低，提示溶酶体生物合成受阻。

2.4 PrEP阻碍PLP膜表面表达

Sholl分析发现PrEP处理的PLP⁺细胞面积缩小40%，但细胞内PLP强度增加2倍。细胞表面生物素化实验显示膜PLP表达减少70%，而全细胞Western blot检测总PLP无变化，证实PLP在溶酶体内异常累积。

2.5 酸性纳米颗粒挽救溶酶体功能障碍

PLGA纳米颗粒(aNPs)共处理使溶酶体pH恢复至4.8，LysoTracker⁺囊泡数量增加3倍。共聚焦显微镜显示CY5标记的aNPs与溶酶体共定位，DQ-BSA荧光强度恢复85%，证实aNPs有效恢复溶酶体酸性环境。

2.6 aNPs预防PLP溶酶体滞留

aNPs处理使PLP⁺细胞面积恢复正常，细胞表面PLP表达量较PrEP单独处理提高2.5倍。免疫印迹显示aNPs组表面PLP/总PLP比值与对照组无统计学差异。

2.7-2.8 aNPs改善体内髓鞘形成障碍

鼻内给予aNPs（37.5 mg/mL，20 μL/天）成功递送至脑组织。在PrEP处理的青春期大鼠中，aNPs使额叶皮质PLP荧光强度恢复90%，ASPA⁺细胞数量增加80%，NG2⁺ OPCs减少40%。胼胝体区域虽PLP表达未受影响，但aNPs仍使ASPA⁺细胞数量趋于正常。

3 讨论

该研究首次揭示PrEP通过溶酶体去酸化机制干扰少突胶质细胞发育，创新性采用FDA批准的PLGA纳米材料作为"分子抗酸剂"。青少年由于持续髓鞘化过程对溶酶体pH变化特别敏感，这为优化PrEP方案提供了重要依据。研究建议：①开发血脑屏障穿透性低的PrEP组合；②探索间歇给药策略；③将溶酶体pH维持作为ARV设计新标准。

4 材料与方法

实验采用Sprague Dawley大鼠原代OPC培养和3-6周龄动物模型。通过LysoSensor/Yellow-Blue双波长比值法定量pH，细胞表面生物素化结合Western blot分析PLP转运。统计学分析使用GraphPad Prism 9.0，组间比较采用双因素ANOVA后Bonferroni检验。