聚磷酸钠，一种治疗特应性皮炎的新药：基础考量和临床案例研究

《Biomaterials Science》：Sodium polyphosphate, a new drug for treatment of atopic dermatitis: basic considerations and clinical case studiesOpen Access

　　

特应性皮炎是一种严重的慢性炎症性皮肤病，目前只能对症治疗。由肥大细胞和血小板引起的细胞外Ca²⁺离子升高，作为神经细胞的死亡信号，在疾病发病机制中起关键作用。这两种细胞类型都产生神经递质组胺和血清素，并在其表面表达N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体。在此，研究人员表明，生理性无机聚合物聚磷酸盐（Na-polyP；作为钠盐给药），由血小板储存和释放，可以通过其独特的通过凝聚层（coacervate）形成结合Ca²⁺的能力抑制特应性皮炎的不良反应。这通过用Na⁺交换Ca²⁺离子消除了神经组织损伤中发生的Ca²⁺爆发。研究表明，能量丰富的Na-polyP，具有约50个磷酸残基的生理链长，即使在缺乏神经递质和额外Ca²⁺离子的情况下，也能增强神经PC12细胞中血清素诱导的神经突生长。在大鼠原代神经元细胞中，Na-polyP完全阻止了组胺引起的凋亡细胞死亡。基于使用指示剂Fura 2-AM的实验结果，该结果表明在添加Na-polyP后，神经元内组胺和谷氨酸诱导的细胞内Ca²⁺水平升高被消除，研究人员得出结论，Na-polyP的神经保护作用是由于通过Na⁺/Ca²⁺交换形成polyP凝聚层。此外，研究人员发现，Na-polyP增强了在特应性皮炎中受损的胶原纤维形成，正如使用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的免疫染色和RT-qPCR实验所证明的那样。通过使用抑制剂槲皮素，以CD80作为促炎性M1巨噬细胞标志物的实验，证明了由polyP诱导的疾病相关金属蛋白酶的作用。最后，对患者的研究表明，嵌入水凝胶中的Na-polyP可以缓解和治愈特应性皮炎病变，表明Na-polyP作为治疗该疾病的临床适用药物的潜力。

**论文解读：聚磷酸钠治疗特应性皮炎的基础与临床研究**

**研究背景与问题**

特应性皮炎（atopic dermatitis, AD）是一种慢性、复发性、剧烈瘙痒的炎症性皮肤病，目前仅能对症治疗，缺乏根治手段。现有疗法如局部或全身性皮质类固醇长期使用可导致皮肤萎缩、代谢紊乱、骨质疏松等严重副作用；Janus激酶（JAK）抑制剂或生物制剂则增加感染风险且成本高昂。此外，患者个体差异大，亟需开发基于新靶点和作用机制的替代策略。

研究动机源于对AD发病机制中钙离子（Ca²⁺）关键作用的认知：Ca²⁺是神经细胞的死亡信号，肥大细胞和血小板释放的组胺（histamine）和血清素（serotonin）通过N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体介导Ca²⁺内流，导致神经元凋亡和组织损伤。血小板储存并释放的生理性无机聚合物聚磷酸钠（Na-polyP）具有独特的Ca²⁺螯合能力，可通过Na⁺/Ca²⁺交换形成凝聚层（coacervate），从而清除病理性的Ca²⁺爆发。基于此，研究人员假设Na-polyP可能通过消除Ca²⁺死亡信号、提供代谢能量（ATP）并促进胶原合成，成为AD的新型治疗药物。

**研究内容与结论**

本研究系统评估了Na-polyP在细胞和患者水平治疗AD的潜力。主要发现包括：Na-polyP在PC12细胞中诱导神经突生长，增强血清素的作用；在大鼠原代神经元中完全阻止组胺诱导的凋亡；通过Fura 2-AM实验证实其通过Ca²⁺螯合降低细胞内Ca²⁺水平；在HUVEC细胞中促进胶原纤维形成和胶原I基因表达；利用CD80标记的M1巨噬细胞和槲皮素抑制实验，揭示polyP可调节疾病相关金属蛋白酶活性；在两名AD患者中，含Na-polyP的水凝胶在1-6天内显著减轻瘙痒和皮损，效果优于皮质类固醇。该研究发表在《Biomaterials Science》。

**关键技术方法（不超过250字）**

研究人员采用以下主要技术：1）从Wistar大鼠胚胎（19天）中分离原代神经元细胞，并结合PC12细胞系（大鼠嗜铬细胞瘤细胞）进行体外实验；2）使用Ca²⁺指示剂Fura 2-AM荧光成像监测细胞内Ca²⁺水平变化；3）通过免疫组化检测NMDA受体和caspase-9的凋亡小体包裹；4）利用Masson三色染色和扫描电子显微镜（SEM）观察HUVEC细胞（人脐静脉内皮细胞）的胶原纤维形成；5）采用RT-qPCR定量分析胶原I基因表达；6）通过CD80免疫荧光染色和槲皮素抑制实验评估M1巨噬细胞及金属蛋白酶的作用；7）在两名患者（27岁女性、78岁女性）中进行开放性案例研究，使用GMP级Na-polyP水凝胶局部治疗，并评估瘙痒评分（VAS）、DLQI、EASI和SCORAD指数。

**研究结果（保留小标题）**

**3.1. Characterization of Na-polyP**：通过热缩合制备Na-polyP，经电泳分析显示其短链组分链长约50个Pi单位，为生理活性形式。

**3.2. Morphogenetic potential of Na-polyP and serotonin**：分子建模表明血清素通过π-π相互作用形成复合物，并与G蛋白偶联受体结合，提示其具有胞内信号功能。

**3.3. Na-polyP: induction of neurite outgrowth**：在PC12细胞中，Na-polyP（30 μg mL^-1）在有无外源Ca²⁺条件下均能诱导神经突生长，添加Ca²⁺加速该过程，可能与ATP生成有关。

**3.4. Effect of serotonin on neurite outgrowth**：血清素诱导PC12细胞神经突生长，与Na-polyP和Ca²⁺共孵育可增强该效应。

**3.5. Prevention of histamine-caused apoptosis by Na-polyP**：100 μM组胺诱导混合神经元/胶质细胞凋亡，而50 μg mL^-1 Na-polyP共处理几乎完全阻止凋亡，并通过Fura-2荧光显示细胞内Ca²⁺水平降低。

**3.6. Quantification of the effect of Na-polyP on apoptosis of neuronal cells**：细胞死亡ELISA定量显示，Na-polyP使组胺诱导的凋亡程度降低约50%。

**3.7. Elimination of the NMDA receptor and of the final apoptotic caspase-9 after exposure to 100 μM histamine**：免疫组化发现组胺处理导致NMDA受体和caspase-9被包裹入凋亡小体，而Na-polyP抑制该过程，使凋亡细胞<5%。

**3.8. Increased collagen fibrillogenesis after exposure to Na-polyP**：HUVEC细胞在Na-polyP（30 μg mL^-1）处理2天后，Masson三色染色和SEM显示胶原纤维和束状结构显著增加。

**3.9. Confirmation of the anabolic effect of Na-polyP by RT-qPCR**：RT-qPCR显示胶原I基因表达在Na-polyP处理后48小时增加160%（相对于无polyP组）。

**3.10. Development of atopic dermatitis characterized by staining with the macrophage (M1) marker CD80**：CD80免疫荧光显示，在AD皮损中，M1巨噬细胞从基底层向角质层迁移，伴随金属蛋白酶活性，而槲皮素抑制后CD80表达减弱。

**3.11. Acute dermal irritation**：兔皮肤刺激实验显示polyP制剂无红斑或水肿，结论为非原发性皮肤刺激物。

**3.12. Patch testing in humans**：15名志愿者斑贴试验中，仅3人出现轻微短暂红斑，无过敏反应。

**3.13. Application of the polymer suitable to ameliorate atopic dermatitis in an open case study**：两名患者使用polyP-GMP水凝胶后，瘙痒评分从7-8/10降至2/10，SCORAD指数从>68降至<20，皮损愈合，疗效优于皮质类固醇。

**3.14. Stability of polyP**：polyP水凝胶在pH 6.5、7°C储存6个月后降解<5%，稳定性良好。

**讨论与结论**

讨论部分指出，AD的核心病理涉及血小板释放的Ca²⁺、组胺和血清素之间的失衡。Na-polyP通过螯合Ca²⁺形成凝聚层，消除死亡信号，同时提供ATP能量促进胶原合成和神经再生。研究证实，Na-polyP可抑制组胺诱导的NMDA受体和caspase-9的凋亡性清除，并通过上调MMP-9/MMP-2等金属蛋白酶促进胶原纤维形成。此外，polyP的抗菌和抗炎特性（通过尿素和丙二醇辅助）有助于伤口愈合。结论部分翻译如下：

**结论**：本研究汇总的数据表明，Na-polyP是一种有效的改善聚合物，可减轻甚至治愈特应性皮炎病变。其基础是Na-polyP的螯合潜力。需要再次强调的是，本研究的另一结果是，Ca²⁺离子主要通过ATP依赖的PMCA通道和血小板质膜中的NCX3.4 Na⁺/Ca²⁺交换体从细胞中排出（图14B）。Na-polyP引入了一种新聚合物，其效果甚至优于迄今为止最常用的治疗特应性皮炎的药膏——皮质类固醇。