用于小鼠视神经脊髓炎谱系疾病靶向治疗的铁蛋白-载脂蛋白E纳米载体

《Journal of Neuroinflammation》：Ferritin-ApoE nanocarrier for targeted therapy of neuromyelitis optica spectrum disorder in mice

　　

摘要

背景

视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD）是一种影响中枢神经系统（CNS）的慢性炎症性自身免疫疾病，其特点是抗水通道蛋白4（AQP4）抗体导致星形胶质细胞受损，进而引发脱髓鞘现象。我们之前的研究发现，载脂蛋白E_130?149（ApoE_130?149）肽可通过促进星形胶质细胞与小胶质细胞之间的通讯，在NMOSD小鼠模型中发挥保护作用。然而，由于通过系统给药时难以穿透血脑屏障（BBB），该肽的治疗潜力受到限制。为此，我们设计了一种基于重链铁蛋白（HFn）的纳米载体，该载体含有ApoE_130?149肽（HFn-ApoE_130?149），专为递送至中枢神经系统而设计。

方法

通过基因工程手段，将HFn的编码序列与ApoE_130?149肽的编码序列融合在重组质粒中，从而构建出HFn-ApoE_130?149。通过经颅注射AQP4-IgG和人类补体（hC）到小鼠大脑中，诱导出急性NMOSD模型。利用体内荧光成像技术追踪静脉注射后Cy5.5标记的HFn-ApoE_130?149的分布情况，以确认其在大脑及外周器官中的存在。通过7特斯拉T2加权磁共振成像（7T-MRI）对大脑中的病变进行量化分析。通过对脑组织切片进行免疫染色，评估NMOSD的神经病理学特征。利用流式细胞术分析神经炎症及免疫细胞的浸润情况。通过西方印迹法（WB）研究HFn-ApoE_130?149调控的关键信号通路。通过共免疫沉淀法验证HFn-ApoE_130?149与其受体之间的相互作用，并利用邻近连接试验（PLA）在小胶质细胞上观察这一相互作用。最后，通过莫里斯水迷宫测试评估该疗法对空间学习与记忆能力的影响。

结果

HFn-ApoE_130?149能够有效穿透血脑屏障，减轻NMOSD小鼠模型中的病变进展和脱髓鞘现象，同时维持AQP4的表达及星形胶质细胞的完整性。该疗法促使星形胶质细胞的反应发生空间结构和表型上的改变，显著减少了病变周围的过度星形胶质细胞聚集，同时促进其增殖和修复功能。此外，HFn-ApoE_130?149还能使小胶质细胞向抗炎状态转变，减少外周免疫细胞的浸润。从机制上来看，HFn-ApoE_130?149是通过小胶质细胞中的低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）-核因子κB（NF-κB）信号轴发挥抗炎作用的。HFn-ApoE_130?149与LRP1的功能性结合抑制了NF-κB的抑制剂（IκBα）的磷酸化，进而阻止NF-κB进入细胞核，以及随后促炎细胞因子的释放，这些细胞因子包括白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。敲除LRP1会逆转这些效应，凸显了LRP1-NF-κB信号轴在该纳米疗法中的作用重要性。经过HFn-ApoE_130?149治疗后的NMOSD小鼠，其空间学习能力得到改善，记忆缺陷也有所缓解。

结论

本研究表明，这种经过设计的纳米药物HFn-ApoE_130-149通过增强对血脑屏障的穿透能力，并借助LRP1-NF-κB信号轴抑制神经炎症，有望成为缓解NMOSD病情的优质靶向疗法。