《Acta Biomaterialia》：A ROS-Responsive Coordination Nanoplatform Integrates Antibacterial Activity with STING-Activating Immunomodulation to Attenuate Periodontitis
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摘要抗菌治疗可降低牙周炎中的残余细菌负荷，但快速杀菌和细菌裂解也可能增加对危险信号（如细菌DNA，bDNA）的暴露，从而促进cGAS–STING相关的固有免疫激活。为应对这种与杀菌应激相关的炎症，我们构建了一种活性氧响应性配位纳米体系CPLEA，其中STING抑制剂C-176
摘要
抗菌治疗可降低牙周炎中的残余细菌负荷，但快速杀菌和细菌裂解也可能增加对危险信号（如细菌DNA，bDNA）的暴露，从而促进cGAS–STING相关的固有免疫激活。为应对这种与杀菌应激相关的炎症，我们构建了一种活性氧响应性配位纳米体系CPLEA，其中STING抑制剂C-176在表儿茶素与含硫PEG配体甲氧基聚乙二醇-二氢硫辛酸（mPEG-DHLA）的Ag?介导共组装过程中被引入，从而将抗菌活性与杀菌后STING相关炎症的调控相整合。在不影响杀菌效果的前提下，CPLEA在氧化条件下促进C-176释放，且释放曲线与杀菌过程及bDNA暴露时间窗口相重叠。CPLEA减轻了巨噬细胞的炎症状态，并缓解了巨噬细胞条件培养基对牙周膜干细胞（hPDLSC）成骨分化的抑制。转录组分析显示胞质DNA感应、NF-κB、IL-17及破骨细胞分化程序下调。在结扎诱导的牙周炎小鼠模型中，CPLEA减轻了局部炎症和TRAP阳性破骨细胞聚集，并减少了牙槽骨吸收。综上所述，这些结果支持杀菌应激相关的STING信号通路作为牙周炎局部抗菌治疗中的重要靶点，并将CPLEA定位为一种可行的材料学策略。
意义声明
牙周炎治疗通常需要在机械清创后额外的抗菌控制，但快速杀菌和细菌裂解可增加细菌来源危险信号的暴露，从而维持宿主的炎症反应。本研究开发了一种氧化响应性配位纳米平台，将抗菌活性与靶向STING的免疫调节相整合。通过将STING抑制剂C-176引入Ag?介导的配位体系，CPLEA实现了在杀菌与细菌DNA暴露时间窗口重叠内的氧化促进C-176释放。研究进一步表明，早期C-176干预比延迟干预更有效地调节STING相关的炎症信号。CPLEA减轻了巨噬细胞的炎症反应，缓解了炎症相关的牙周膜干细胞成骨分化抑制，并减少了实验性牙周炎中的炎症、破骨细胞聚集和牙槽骨吸收。这些发现强调了免疫调节剂在杀菌治疗早期阶段可获得性的重要性，并为整合残余细菌控制与局部宿主调节提供了一条生物材料策略。
引言
牙周炎是一种由龈下微生物群落失调和宿主免疫反应失调驱动的慢性炎症性疾病，可导致牙周支持组织的进行性破坏和牙槽骨吸收[1]。机械清创仍然是牙周治疗的基石；然而，由于深牙周袋和复杂的根面解剖结构，清创后残余或再定植的病原体可能仍然存在，需要进一步的局部抗菌控制[2]。值得注意的是，快速杀菌和细菌裂解可能伴随病原相关分子模式（包括细胞壁成分、脂多糖和细菌DNA，bDNA）的释放，从而为宿主固有免疫系统提供额外的刺激[3]。因此，虽然进一步的抗菌治疗可减少残余细菌负荷，但随之而来的细菌来源危险信号暴露可能提供额外的炎症刺激。
在这些细菌来源的危险信号中，bDNA尤为值得关注。如果bDNA进入宿主细胞胞质，可被环GMP–AMP合酶（cGAS）和干扰素基因刺激因子（STING）识别，从而参与下游固有免疫信号传导[4,5]。cGAS–STING相关信号在胞质DNA识别后可迅速激活，STING激活相关事件及下游TANK结合激酶1（TBK1）-干扰素调节因子3（IRF3）信号在刺激后数小时内即发生[6,7]。与此同时，牙周袋内龈沟液的持续更新可加速游离药物的稀释和清除，从而限制其局部暴露和持续可用性[8,9]。因此，杀菌后早期阶段免疫调节剂的局部可获得性可能影响其调节DNA感应相关炎症反应的能力。
为提高抗菌治疗早期阶段免疫调节剂的局部可获得性，一种可行的材料策略是将抗菌活性与氧化响应性药物释放整合于同一体系中。Ag?对包括牙龈卟啉单胞菌在内的牙周病原体具有显著的抗菌活性[10]，其机制涉及与含硫细菌蛋白的相互作用以及氧化还原相关酶和代谢过程的干扰[11,12]。Ag?介导的细菌损伤还可伴随膜完整性破坏和胞内内容物泄漏[13]，从而增加包括bDNA在内的细菌来源成分的暴露。与此同时，炎症性牙周病变以局部活性氧（ROS）水平升高为特征[14,15]。因此，将Ag?介导的抗菌活性与免疫调节剂的氧化响应性递送整合于同一材料体系中，可能减少残余细菌负荷，同时提高抗菌治疗早期阶段免疫调节剂的局部可获得性。
基于这一设计理念，我们通过表儿茶素（EC）与甲氧基聚乙二醇（mPEG）-二氢硫辛酸偶联物（mPEG-DHLA）的共组装，构建了一种Ag?介导的配位纳米体系，以下简称PLEA，并在组装过程中引入STING抑制剂C-176，生成相应的C-176负载对应体，称为CPLEA。EC提供多酚氧供体配位位点[16]，而mPEG-DHLA（通过对mPEG-硫辛酸偶联物的1,2-二硫杂环戊烷环进行还原性开环获得）提供含硫锚定位点以及亲水性聚乙二醇（PEG）链段。两种配体共同参与Ag?介导的组装，形成双配体、混合供体的杂化配位结构。C-176是一种共价小分子抑制剂，主要在小鼠STING体系中表征；其靶向STING的Cys91位点，抑制激活相关的棕榈酰化，从而抑制下游STING信号传导[17,18]。因此，本研究中的直接STING靶向药理学评估在小鼠巨噬细胞体系中进行。考虑到多酚和含硫配体的氧化还原敏感性，我们假设氧化引起的局部配位微环境变化可能促进网络松弛并有利于C-176释放。因此，CPLEA被设计为机械清创后的一种潜在辅助局部干预手段，在保留抗菌活性的同时，能够响应炎症牙周微环境的局部氧化条件，在早期释放C-176。我们进一步评估了早期C-176可获得性和干预时机在材料介导的杀菌背景下调节STING相关炎症反应的生物学意义。
章节片段
材料
甲氧基聚乙二醇（mPEG-OH；分子量，2000 Da）、N,N′-二环己基碳二亚胺（DCC，≥99%）、4-(二甲氨基)吡啶（DMAP，≥99%）、硼氢化钾（KBH?，≥98%）、三氟乙酸（TFA，≥99%）、表儿茶素（EC，≥98%）、硝酸银（AgNO?，≥99.99%）、氢氧化钠（NaOH，≥99%）、超干二氯甲烷（DCM；H?O≤0.004%）、无水甲醇（≥99.8%）、无水乙醚和C-176（10 mM溶于二甲基亚砜[DMSO]；纯度≥97%）购自阿拉丁
PLEA介导的杀菌伴随bDNA暴露和STING相关的炎症激活
为建立杀菌后免疫激活的研究模型，我们首先构建了PLEA——一种由mPEG-DHLA、表儿茶素和Ag?组成的配位自组装纳米平台（图1A）。透射电镜显示PLEA呈均匀的球形形态（图1B），动态光散射分析显示其流体力学直径为114.5 ± 1.9 nm（图1C）。
与未处理细菌相比，PLEA处理显著降低了活菌计数（图1D）。扫描电镜进一步显示明显的表面损伤和膜
局限性
本研究存在以下局限性应予以说明。
尽管本研究证明了PLEA/CPLEA体系在单菌模型中对牙龈卟啉单胞菌的抗菌活性，但该模型无法完全再现与牙周炎相关的成熟多菌生物膜的复杂微环境。龈下牙菌斑由多个相互连接的微生物群落组成，牙龈卟啉单胞菌的致病效应主要依赖于其与
结论
本研究开发了CPLEA——一种将Ag?介导的抗菌活性与氧化响应性C-176递送整合于单一体系中的纳米平台。在保留抗菌活性的同时，CPLEA在杀菌与bDNA暴露时间窗口重叠内实现了C-176释放，并减轻了STING相关的炎症反应。体内实验中，CPLEA进一步缓解了局部牙周炎症，减少了破骨细胞聚集，并减轻了牙槽骨吸收。
CRediT作者贡献声明
王秋雨：撰写——初稿。陈奇伟：概念设计。李迪：可视化、验证。贾雪柯：可视化、验证。任杰：可视化、验证。谢何真：可视化、验证。胡飞：资金获取。王晓雪：资金获取。张学阳：资金获取。
王秋雨|陈奇伟|李迪|贾雪柯|任杰|谢何真|胡飞|王晓雪|张学阳
