《Bioactive Materials》：Dual-function oral nanotherapeutic mitigates sepsis-like multi-organ failure by targeting inflammatory and fibrotic pathways
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脓毒症是一种危及生命的疾病，常导致多器官衰竭且治疗选择有限。本研究开发了一种新型双功能纳米颗粒P2Ns-NAR(NAR)，它以柚皮素(NAR)既作为靶向肠道叶酸受体(FR)的配体，也作为被包封的治疗剂，以克服其口服生物利用度差的难题。在脂多糖(LPS)诱导的脓毒症小鼠模型中，该口服制剂能显著降低多种器官中促炎、凋亡、纤维化及炎症小体相关标志物的表达，并预防组织损伤和胶原沉积。研究确立了此双功能纳米颗粒平台作为一种高效的口服疗法，可用于预防多器官衰竭。
当身体遭遇严重感染，免疫系统有时会反应过度，从“防御卫士”转变为“破坏分子”，这种失控的全身性炎症反应就是脓毒症。脓毒症病情凶险，进展迅速，是导致重症患者死亡的主要原因之一，其核心病理过程常引发心、肺、肝、肾等多个重要器官相继衰竭。目前临床治疗主要依赖广谱抗生素和激素，但前者可能导致耐药性，后者长期使用有免疫抑制等副作用，且均无法精准调控过度活化的免疫通路。因此，开发能够多靶点干预脓毒症病理进程、且给药方便有效的新疗法，成为亟待解决的重大临床难题。
近年来，天然产物因其多靶点、低毒性的特点受到关注。柚皮素(Naringenin, NAR)是一种广泛存在于柑橘类水果中的黄酮类化合物，研究表明其具有显著的抗炎、抗氧化等活性。然而，NAR的水溶性极差，在肠道中难以被有效吸收，导致其口服生物利用度很低，这如同一位身怀绝技的“侠客”却被困于浅滩，限制了其治疗潜力的发挥。如何让NAR顺利进入体内并精准抵达“战场”，是科研人员需要攻克的关键技术壁垒。
为此，来自阿拉巴马大学的研究团队在《Bioactive Materials》上发表了一项创新性研究。他们独辟蹊径，设计并构建了一种名为P2Ns-NAR(NAR)的“智能”纳米颗粒。这项研究的巧妙之处在于赋予了NAR“双重身份”：一方面，它作为核心治疗药物被包裹在纳米颗粒内部；另一方面，部分NAR分子经过化学修饰后，被连接在纳米颗粒的表面，充当靶向肠道细胞上叶酸受体(Folate Receptor, FR)的“导航头”。这种设计使得纳米颗粒在口服后，能借助FR介导的转运更高效地穿过肠道屏障，进入血液循环，从而极大提高了NAR的递送效率和生物利用度。
研究人员利用脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)构建了小鼠脓毒症模型，以模拟临床脓毒症引发的全身性炎症和多器官损伤。他们发现，与未治疗的脓毒症模型组相比，口服单次低剂量(10 mg/kg)的P2Ns-NAR(NAR)治疗效果惊人。该疗法不仅能将模型动物的存活率从50%提升至100，更能从多个层面逆转脓毒症的病理改变。
为了验证P2Ns-NAR(NAR)的疗效并揭示其作用机制，研究团队综合运用了多种关键技术方法。首先，他们通过有机合成化学方法，制备了以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚乙二醇(PEG)为基础的聚合物载体，并利用化学偶联将修饰后的NAR连接到聚合物上，最终通过乳化-溶剂挥发法制备出负载NAR的纳米颗粒，并对其粒径、电位、形貌和载药量进行了全面表征。在体内研究中，他们使用9周龄雄性C57BL/6J小鼠构建了LPS诱导的脓毒症模型，将动物分为正常对照组、脓毒症模型组、游离NAR治疗组、普通纳米粒治疗组和P2Ns-NAR(NAR)治疗组。通过口服给药后，收集小鼠血浆和多器官组织样本。利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术检测了药物在组织中的分布；采用基于微球的多重免疫检测技术(Bio-Plex)分析了血浆中多种细胞因子的水平；通过实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)定量了各器官中一系列目的基因的mRNA表达；并综合运用苏木精-伊红(H&E)染色、Masson三色染色以及针对Nlrp3、Caspase 1 p20、Nek7和磷酸化NF-κB p65的免疫荧光染色，在组织病理学层面评估了炎症、损伤和纤维化程度。
P2Ns-NAR(NAR)对血浆细胞因子和肝脏酶的影响
研究发现，P2Ns-NAR(NAR)治疗能显著降低脓毒症小鼠血浆中飙升的干扰素-γ(IFN-γ)、巨噬细胞炎症蛋白-1α(MIP-1α)以及IL-1β、IL-6、TNF-α等多种促炎细胞因子的水平。同时，脓毒症导致的肝脏酶碱性磷酸酶(ALP)和淀粉酶的升高也被该治疗显著抑制。药代动力学分析显示，尽管P2Ns-NAR(NAR)的给药剂量仅为游离NAR的四分之一，但在肺、肾等组织中的药物暴露量却与之相当甚至更高，证明了其卓越的递送效率。
P2Ns-NAR(NAR)减轻LPS诱导的肺部炎症和组织损伤
在肺部，脓毒症导致促炎基因Tlr4、NF-κB、IL-18，凋亡基因p53、Fas以及纤维化关键因子TGF-β1的mRNA表达显著上调。P2Ns-NAR(NAR)治疗能有效逆转这些变化。组织学显示，治疗减轻了肺泡壁增厚和免疫细胞浸润，Masson染色和免疫荧光定量进一步证实，治疗将胶原沉积和磷酸化NF-κB p65蛋白表达分别降低了2倍和3倍。
P2Ns-NAR(NAR)抑制肺部Nlrp3炎症小体的形成
Nlrp3炎症小体是驱动脓毒症器官损伤的核心环节。研究显示，P2Ns-NAR(NAR)能显著降低肺部Nlrp3、Caspase 1 (Casp1)和Nek7的基因表达。免疫荧光染色在蛋白水平证实，治疗使Nlrp3、活化形式的Casp1 p20和Nek7的荧光信号强度大幅下降，表明其能有效抑制Nlrp3炎症小体的组装与激活。
P2Ns-NAR(NAR)减轻LPS诱导的肝脏炎症和组织损伤
在肝脏，治疗同样显著下调了Tlr4、NF-κB、Nek7、P2x7、p53、Fas以及纤维化通路关键因子TGF-β1和Smad3的mRNA表达。H&E染色显示治疗减少了门管区炎细胞浸润和疤痕形成，Masson染色定量分析表明，治疗显著逆转了LPS诱导的肝脏胶原纤维沉积。
P2Ns-NAR(NAR)降低LPS诱导的肾脏炎症和组织损伤
在肾脏，治疗显著降低了Tlr4、NF-κB、Nlrp3、Nek7和p53的基因表达。组织学分析发现，治疗改善了肾小管上皮细胞空泡化、脱落等损伤，并将肾脏间质区域的胶原沉积减少了约2倍。
P2Ns-NAR(NAR)减轻LPS诱导的心脏炎症和组织损伤
在心脏，治疗有效下调了Tlr4、NF-κB、Nek7、P2x7和p53的表达。H&E染色显示治疗减轻了心肌细胞核增大现象，Masson染色证实治疗显著减少了心肌组织的胶原纤维沉积。
P2Ns-NAR(NAR)缓解LPS诱导的脑和肠道组织损伤
在脑部，脓毒症导致皮层及海马CA3、门区神经元形态由正常的球形变为阿米巴样损伤，P2Ns-NAR(NAR)治疗能明显改善神经元形态。在肠道，治疗逆转了LPS引起的回肠绒毛排列紊乱、高度降低和隐窝深度增加，并改善了结肠粘膜肌层的破坏。
P2Ns-NAR(NAR)缓解LPS诱导的脾脏炎症和组织学损伤
作为重要的免疫器官，脓毒症导致脾脏重量增加，Nlrp3、IL-18、P2x7基因表达上调，白髓区相对面积增大。P2Ns-NAR(NAR)治疗能显著降低脾脏重量、相关基因表达，并减小白髓区面积。
综上所述，本研究成功开发并验证了一种新型口服双功能纳米颗粒P2Ns-NAR(NAR)。该研究的主要结论和重要意义在于：首先，它创新性地利用天然产物柚皮素同时作为治疗药物和靶向配体，构建了“一石二鸟”的递送系统，巧妙攻克了NAR口服利用度低的难题，将有效治疗剂量降低了90%（相较于文献中常用的100 mg/kg游离NAR剂量）。其次，该疗法在脓毒症小鼠模型中展现出卓越的全方位保护作用。单次低剂量口服即可显著提高生存率，并跨越肺、肝、肾、心、脑、肠、脾七大器官，有效抑制过度炎症反应、细胞凋亡和组织纤维化，从而预防多器官衰竭的发生。其核心机制在于精准调控了脓毒症的关键致病通路：既抑制了炎症启动信号Tlr4/NF-κB，又阻断了核心损伤执行器Nlrp3炎症小体的活化（包括抑制Nek7结合和P2x7受体激活）。最后，这项研究的意义超越了脓毒症治疗本身。它所展示的通过口服纳米递送系统实现多靶点免疫调节的策略，为一系列涉及Nlrp3炎症小体异常活化的急慢性炎症性疾病（如急性肺损伤、某些纤维化疾病等）提供了新的治疗思路和强大的技术平台。该工作标志着在开发高效、低毒、便捷的口服纳米免疫疗法道路上迈出了坚实而重要的一步。
