氟化聚酰胺胺介导的miRNA-23b递送以缓解牙周炎中的炎症和骨吸收

《Journal of Controlled Release》：Fluorinated polyamidoamine-mediated delivery of miRNA-23b to alleviate inflammation and bone loss in periodontitis

• •
  MiR-23b在牙周炎牙龈组织中显著下调。
• •
  氟化PAMAM可有效将miR-23b递送至炎症性巨噬细胞。
• •
  FP/miR-23b抑制NF-κB通路激活并降低促炎细胞因子水平。
• •
  FP/miR-23b减轻牙周炎症并减少牙槽骨吸收。

引言

牙周炎是一种常见的炎症性疾病，以牙龈出血、牙周袋形成、牙槽骨吸收及最终牙齿丧失为特征[1]、[2]。除局部影响外，牙周炎逐渐被认为也是心血管疾病、阿尔茨海默病和类风湿性关节炎等多种系统性疾病的风险因素[3]、[4]、[5]。这些关联凸显了牙周炎的更广泛影响，展示了其在系统性炎症失调中的作用。牙周炎的进展主要由对细菌病原体的过度炎症反应所驱动，导致IL-1、IL-6和TNF-α等促炎细胞因子的过量产生[6]、[7]。这些细胞因子激活下游信号通路，导致破骨细胞生成并最终引起牙槽骨吸收[8]。尽管传统治疗方法，如龈上洁治和根面平整术、手术干预和药物治疗，能够有效解决细菌感染和症状性炎症，但仅清除细菌不足以阻止疾病进展[9]、[10]、[11]。越来越多的证据表明，即使细菌清除后，过度炎症仍然存在，继续促进组织破坏并损害再生过程[12]。因此，有效的牙周炎治疗不仅需要控制细菌，还需要精确调节宿主免疫反应，以恢复炎症与组织修复之间的平衡。近期研究越来越关注宿主免疫调节疗法，这些疗法可调节炎症信号通路、巨噬细胞活化和破骨细胞分化[13]、[14]、[15]。这些方法可减少促炎细胞因子的产生和牙槽骨丢失，同时改善牙周组织修复。总体而言，深入了解宿主炎症失调的分子机制可能为牙周炎的治疗提供新的靶点。

作为一类小分子非编码RNA，microRNA（miRNA）通过与靶mRNA 3'-非翻译区（3'-UTR）的互补序列结合，在转录后水平调控基因表达，已成为多种病理过程的关键调节因子[16]、[17]。由于miRNA在调控炎症中的关键作用，基于miRNA的基因治疗作为治疗炎症性疾病的有前景方法受到了广泛关注[18]、[19]、[20]。在我们先前的研究中，我们发现了miR-23b在类风湿性关节炎中的失调，并证明其恢复可通过靶向TAB2、TAB3和IKKα来抑制NF-κB信号通路，从而降低炎症细胞因子水平[18]。此外，近期研究进一步证实了miR-23b的抗炎潜力。四面体框架核酸介导的miR-23b递送可抑制类风湿性关节炎中的滑膜炎症和软骨基质降解，而将miR-23b递送至巨噬细胞可通过抑制巨噬细胞的炎症性活化来减轻脓毒症诱导的急性肺损伤[19]、[20]。这些发现表明，miR-23b可在不同的炎症条件下调节涉及NF-κB信号通路和巨噬细胞活化的炎症反应。由于这些炎症过程在牙周炎中也发挥重要作用，我们假设miR-23b可能在牙周炎症中发挥类似的免疫调节作用。

尽管miRNA具有治疗潜力，但其应用受到固有挑战的限制，包括不稳定性、快速肾脏清除以及因负电荷而导致的细胞穿透力差[20]、[21]。因此，需要有效的基因递送系统来提高稳定性和改善转染效率[22]、[23]。在基因递送载体中，聚酰胺胺（PAMAM）纳米树状分子因其高密度的正电荷表面而备受关注，从而能够与核酸有效组装并实现细胞内化[24]、[25]、[26]、[27]。此外，其叔胺结构使其能够通过"质子海绵效应"实现内体逃逸[24]。然而，传统PAMAM载体存在细胞毒性高和转染效率不够理想的缺点。为克服这些挑战，我们此前开发了一种氟化修饰策略，以改变PAMAM纳米树状分子的表面性质，降低正电荷密度并增强与细胞膜的疏水相互作用[18]、[21]。这种氟化修饰显著增强了细胞内化，同时保持低细胞毒性，从而促进了miRNA向包括巨噬细胞在内的难以转染细胞类型的递送。

在本研究中，我们分析了牙周炎患者临床牙龈组织中miR-23b的异常水平，并阐明了其在疾病进展中的调控作用。此外，我们采用氟化PAMAM（FP）作为miR-23b的递送载体，并通过体外实验和大鼠牙周炎模型系统评估了其抗牙周炎疗效。本研究为基于miRNA的牙周炎免疫调节治疗提供了新的见解，并建立了一种靶向调节牙周炎症和牙槽骨丢失的潜在策略。

章节摘要

材料

聚酰胺胺（PAMAM，第5.0代）购自宸远公司（山东，中国）。脂多糖（LPS）和七氟丁酸酐购自Sigma-Aldrich（密苏里州圣路易斯）。盐酸米诺环素（MH）购自Solarbio（北京，中国）。Dulbecco改良鹰氏培养基（DMEM）和胎牛血清（FBS）分别购自Gibco（纽约州大岛）和Gemini（加利福尼亚州西萨克拉门托）。小鼠IL-6、IL-1β和TNF-α ELISA试剂盒由

纳米粒子的表征与转染效率

氟化PAMAM（简称FP）通过用七氟丁酸酐修饰PAMAM表面氨基获得，从而在PAMAM表面引入七氟丁酰基（图S1A）。根据¹⁹F NMR谱，在FP中观察到了七氟丁酸酐的特征峰，且在偶联后，七氟丁酸酐中的峰（a）显著偏移至FP中的峰（a'），表明PAMAM已成功修饰为

结论

在本研究中，临床牙周炎患者和大鼠模型牙龈组织中的miR-23b水平均降低，表明其参与疾病进展。FP被用作载体将miR-23b递送至炎症性巨噬细胞，通过下调TAB2、TAB3和IKKα来抑制NF-κB信号通路，随后降低促炎细胞因子的表达。此外，FP/miR-23b处理减轻了牙周炎症，减少了

CRediT作者贡献声明

Sihan Wang：撰写——初稿，可视化，软件，方法论，调查，资金支持获取，数据管理。Jinran Feng：撰写——初稿，验证，资源，方法论，调查，数据管理。Jiaxin Jia：可视化，资源，正式分析，数据管理。Tongtong Yan：可视化，验证，调查，资金支持获取。Boyu Xiong：可视化，资源，调查。Yong Liu：验证，正式分析，数据管理。Haobo Han：

致谢

本工作由以下项目资助：国家自然科学基金（U24A20365、32271319、32471315、82470987）、吉林省科技厅（YDZJ202401692ZYTS）、"医学+X"学科交叉创新项目（2024JBGS07）以及吉林大学研究生创新研究计划（2026CX130）。

Sihan Wang|Jinran Feng|Jiaxin Jia|Tongtong Yan|Boyu Xiong|Yong Liu|Haobo Han|Min Hu|Quanshun Li