程序响应性超分子水凝胶（MIIRS）内外序贯调控NLRP3炎症小体与炎症细胞因子波动以抑制类风湿关节炎局部急性发作免疫失衡

《Acta Pharmaceutica Sinica B》：Programmed-responsive hydrogels as multi-dimensional regulators of the inflammatory microenvironment for inhibiting immune imbalance in rheumatoid arthritis topical flares

　　

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）是一种由异常免疫激活引起的持续性和复发性滑膜组织炎症，常导致不可逆组织损伤和高致残率。研究人员通过超分子组装构建了程序响应性平台（MIIRS），旨在响应关节炎发作期NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3, NLRP3）炎症小体表达水平波动和炎症细胞因子波动，调控分解并触发药物释放。同时，研究人员进一步开发了基于MIIR平台的紫外（ultraviolet, UV）交联缓释软膏，以改善NLRP3介导的免疫失衡并促进局部药物扩散，从而加速急性疼痛缓解。值得注意的是，该软膏能够原位自适应激活，根据炎症活动动态变化调整其缓释曲线。重要的是，组织学分析提供有力证据，内部治疗与外部应用联合方法有效减轻关节破坏和软骨退变，治疗关节的组织学特征与健康对照相似。总体而言，该研究提出了一种快速抑制局部免疫失衡的新有效策略。通过整合级联免疫治疗与增强光热治疗，这种程序响应性方法不仅延长疗效持续时间，还显著降低复发率，为RA免疫管理带来新希望。

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）是慢性自身免疫病，以进行性滑膜炎和软骨损伤为特征，病程在急性发作与缓解之间交替。现有治疗以抗炎和延缓进展为主，非甾体抗炎药（non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs）长期使用可致胃肠道不适及肝肾功能损害，且部分药物溶解性差影响生物利用度；改善病情抗风湿药（disease-modifying antirheumatic drugs, DMARDs）和生物制剂不能调控NLRP3（NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3，NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3）介导的IL-1β/IL-18骤升，并存在系统给药安全性和依从性问题。NLRP3炎症小体异常激活可释放活化caspase-1，上调白细胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）和白细胞介素-18（interleukin-18, IL-18），触发炎症级联。小干扰RNA（small-interfering RNA, siRNA）靶向NLRP3（siRNA-NLRP3）可局部抑制炎症小体，但易降解、细胞摄取低，需合适递送系统。传统脂质体、纳米颗粒和明胶微球存在清除快、靶向差、不能动态调节释放或易破裂等局限；刺激响应性水凝胶具有环境依赖释药、高载药、关节滞留长和生物相容性好的特点，pH响应水凝胶因炎症部位酸性微环境而具优势。基于此，研究人员构建MIIRS超分子平台，将siRNA-NLRP3偶联至超分子平台以抑制NLRP3炎症小体表达，并设计基于MIIR平台的UV交联外用软膏促进局部药物扩散、加速急性疼痛缓解，采用内外序贯给药策略在胶原诱导性关节炎（collagen-induced arthritis, CIA）大鼠模型中验证安全性和有效性。研究显示该平台可显著减轻膝关节肿胀和急性炎症反应，论文发表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》，为RA局部急性发作的免疫失衡管理提供了新策略，通过级联免疫治疗与增强光热治疗延长疗效并降低复发率。

关键技术方法（不超过250字）：采用乳液聚合制备PMAA微球，负载吲哚美辛（indometacin, INM）和IR-820，经NH₂-PEG-NH₂修饰后滴加NLRP3-siRNA制得MIIRS；以甲基丙烯酰化明胶（gelatin methacryloyl, GelMA）/甲基丙烯酰化透明质酸（hyaluronic acid methacryloyl, HAMA）和I2959制备UV交联MIIR软膏。开展pH响应释放、光热转换与光稳定性、细胞毒性/摄取和凋亡检测。体内采用Wistar雌性大鼠（3–5周，Charles River，北京）构建CIA模型，设Control、RA-Control、RA-INM和RA-MIIRS组，进行关节肿胀、光热成像、血清酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）、苏木精-伊红（hematoxylin and eosin, H&E）染色、免疫组化及Western blot等评价。

3.1 可降解MIIRS微球的制备与表征：通过乳液聚合制备具有大空腔结构的PMAA微球，负载INM和IR-820并经NH₂-PEG-NH₂修饰，再滴加NLRP3-siRNA制得MIIRS；UV–可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、动态光散射和透射电镜等表征显示微球成功制备，载药后空腔被填充，MIIR软膏在UV下约40 s发生溶胶-凝胶转变。

3.2 MIIRS微球的体外药物释放行为：通过不同pH（7.4、6.5、6.0、5.5）磷酸盐缓冲液释放实验，INM随pH降低释放更快，IR-820释放无明显差异；siRNA在pH 5.5条件下72 h累计释放达61.2%，中性条件下低于20%；MIIRS在pH 5.5时48 h降解57.3%、72 h达65.1%，pH 7.4时72 h仅17.5%，说明其具有pH响应释放和降解行为。

3.3 体外光热性能与光稳定性：通过808 nm激光照射和热成像，MIIRS微球5 min内可升温至约50 °C，光热稳定性优于IR-820；猪皮模型评估显示，在300 mW/cm²近红外（near-infrared, NIR）激光下，MIIRS&MIIR软膏组温度变化约12 °C，而IR-820组仅约4 °C，说明内外联合平台具有良好光热转换性能。

3.4 体外细胞毒性与细胞摄取：通过MTT和流式细胞术，NIR照射下MIIRS对RAW 264.7和THP-1细胞呈浓度依赖性杀伤，体现选择性光热毒性；无NIR照射时48 h内对三种细胞无明显负影响，THP-1凋亡实验结果类似；M1型巨噬细胞在30 min内即可摄取微球并逐渐聚集，说明其生物相容性和细胞摄取效率良好。

3.5 在CIA大鼠模型中的体内协同治疗效果：通过CIA大鼠四组设计进行内外联合治疗，采用808 nm、300 mW/cm²激光照射10 min；RA-MIIRS组一个疗程后膝关节肿胀显著缓解，后续治疗进一步改善，体重无明显异常，关节部位温度变化约16 °C，说明该平台在体内具有协同治疗效果并增强光热治疗。

3.6 体内生物相容性与组织化学研究：通过血清肝肾功能指标和主要器官H&E染色评价，四组肝功能标志物和肾功能标志物均正常，主要器官未见明显损伤，说明该内外协同平台具有低生物毒性和良好生物降解性。

3.7 抗炎作用及机制分析：通过ELISA检测血清IL-1β、IL-18和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha, TNF-α），RA-MIIRS组治疗24天后IL-1β、IL-18降低超过80%，TNF-α降低约60%，而RA-INM组IL-1β、IL-18降低不足50%；H&E和番红O/固绿染色显示RA-MIIRS组滑膜和软骨恢复良好，RA-Control组滑膜严重损伤并呈3级增生，RA-INM组仅轻度改善；免疫组化和Western blot显示MIIRS抑制NLRP3和cleaved-caspase-1表达并下调滑膜NLRP3，说明其通过沉默炎症小体信号通路抑制下游炎症因子。

讨论与结论翻译：NLRP3炎症小体异常激活触发过度免疫失调，表现为促炎免疫细胞过度活化及IL-1β、IL-18和TNF-α等促炎细胞因子失控释放，加重滑膜炎症、关节肿胀和急性疼痛，并加速关节软骨和骨破坏。现有治疗尚未有效干预该上游炎症环节，NSAIDs长期使用存在反应不佳和安全性问题，siRNA选择性降低炎症活性因子产生受到关注。考虑不同阶段细胞因子对RA病理微环境的影响，需进一步研究RA局部急性发作免疫失衡中的最佳递送应用。研究人员构建程序响应性水凝胶MIIRS和UV交联缓释MIIR软膏，通过内外协同给药调节NLRP3炎症小体表达及RA发作期炎症细胞因子波动，促进局部药物扩散并抑制免疫失衡；MIIR软膏增强光热治疗和局部药物扩散以加速急性疼痛缓解。CIA大鼠模型验证了MIIRS超分子平台的安全性和有效性，靶向联合治疗后膝关节肿胀显著减轻，急性炎症反应明显缓解。通过特异性调控NLRP3介导的免疫失调，可打断炎症放大环路，防止免疫系统过度激活进一步损伤关节组织；稳定炎症细胞因子波动有助于恢复关节局部免疫平衡，更有效缓解急性炎症症状。该双调控策略既针对急性RA发作症状，也降低疾病向慢性破坏期进展的风险。综上，靶向NLRP3及相关炎症细胞因子波动为急性RA发作管理提供了精准、机制驱动的治疗方向。