天然来源超氧化物歧化酶模拟碳点靶向ROS和炎症治疗脓毒症肝损伤的创新研究

针对脓毒症肝损伤(SILI)缺乏有效药物治疗的难题，研究团队从传统中药甘草中开发出具有超氧化物歧化酶(SOD)活性的碳点(G-CDs)。该纳米材料通过清除活性氧(ROS)和抑制NF-κB通路，显著减轻肝脏炎症和氧化损伤，为SILI治疗提供了新型纳米酶策略。

　　

脓毒症是威胁生命的全身炎症反应综合征，其并发症脓毒症肝损伤(SILI)因过度活性氧(ROS)产生和失控的炎症反应导致高死亡率。当前临床主要使用大剂量糖皮质激素治疗，但存在水溶性差、免疫抑制等严重副作用。如何开发兼具抗氧化和抗炎活性的新型药物成为亟待解决的难题。

传统中药甘草(Glycyrrhiza)富含黄酮类和三萜类化合物，具有悠久的抗炎保肝应用历史。受中药高温碳化增强药效的启发，研究人员通过水热法首次从甘草中制备出荧光碳点(G-CDs)。这种直径约4.67 nm的球形纳米材料表面富含羟基和羰基，其SOD模拟酶活性高达13,340 U/mg，在《BIOMATERIALS RESEARCH》发表的这项研究揭示了其多重治疗机制。

研究采用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)表征纳米结构，通过X射线光电子能谱(XPS)分析元素组成。采用WST-1法和NBT法测定SOD样活性，建立LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞炎症模型和CuSO₄诱导的斑马鱼急性炎症模型，通过RNA测序(RNA-seq)分析差异表达基因，并构建小鼠SILI模型验证治疗效果。

【G-CDs表征】

TEM显示G-CDs呈均匀分散的球形结构，晶格间距0.21 nm对应碳(100)晶面。XPS证实其含68.04%碳、20.51%氧和11.45%氮，表面官能团分析揭示羟基和羰基是SOD样活性的关键位点。

【SOD样纳米酶活性】

ABTS法和Fenton反应证明G-CDs具有剂量依赖性自由基清除能力。通过1,3-丙烷磺酸酯(PS)修饰实验发现，羰基还原或羟基钝化会使SOD活性降低80%，证实表面官能团的关键作用。

【ROS清除与线粒体保护】

在LPS刺激的RAW264.7细胞中，400 μg/ml G-CDs使线粒体超氧化物(MitoSOX)荧光强度降低62%，JC-1染色显示其可逆转LPS诱导的线粒体膜电位(MMP)下降。同时使丙二醛(MDA)水平降低47%，SOD活性提高2.3倍。

【抗炎机制】

RNA-seq分析发现G-CDs显著下调NF-κB和TNF信号通路相关基因。Western blot显示其抑制IKKβ磷酸化，阻断IκBα降解和p65核转位。在斑马鱼模型中，400 μg/ml G-CDs使炎症部位中性粒细胞迁移减少75%，效果与20 μM布洛芬相当。

【体内治疗效果】

小鼠SILI模型显示，50 mg/kg G-CDs使血清ALT水平降低58%，肝组织谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性提高2.1倍。H&E染色显示其显著减轻肝细胞坏死和炎性浸润，免疫组化证实F4/80⁺巨噬细胞浸润减少63%。

【生物安全性】

急性毒性实验表明500 mg/kg剂量下小鼠主要器官无病理损伤，血常规和肝肾功指标均正常。细胞实验显示400 μg/ml浓度对HUVEC、L02和RAW264.7细胞存活率无影响。

该研究创新性地将传统中药与现代纳米技术结合，开发的G-CDs通过三重机制发挥作用：(1)直接清除O₂^•-的SOD模拟酶活性；(2)激活Keap1/Nrf2抗氧化通路；(3)抑制NF-κB介导的炎症反应。相比传统糖皮质激素，这种天然来源的纳米酶具有更好的安全性和多重治疗靶点，为脓毒症多器官功能障碍的纳米药物开发提供了新思路。未来研究可进一步优化表面官能团构型，探索立体电子效应对催化活性的影响，并开发具有器官靶向性的衍生化制剂。