青蒿素衍生物产生的自由基可诱导转化生长因子β（TGFβ）的氧化与降解，从而用于脱发治疗

《Biomaterials》：Artemisinin-Derived Radicals Trigger TGFβ Oxidation and Degradation for Alopecia Therapy

　　

摘要

蛋白质氧化通过调节目标蛋白质的活化或降解，来调控毛囊的生长（anagen）阶段和再生过程。然而，目前的氧化策略主要依赖于外源性活性氧（ROS）的补充，这种方法存在选择性和脱靶氧化损伤严重的问题。本文提出了一种针对雄激素性脱发（AGA）的蛋白质氧化策略，并通过胆固醇（CS）、卵磷脂胆碱（EPC）和青蒿素（ART）的自组装，制备了基于青蒿素的脂质纳米颗粒（EPC/CS@ART NPs）。这些纳米颗粒能够有效穿透毛囊区域的真皮乳头细胞（hDPCs）。内化后，ART会响应细胞内的金属离子微环境，生成青蒿素衍生的自由基，这些自由基能显著促进hDPCs的增殖和体外毛干的延长。从机制上看，青蒿素衍生的自由基通过与TGFβ的空间结构匹配，优先与其结合，进而通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）诱导TGFβ的氧化修饰和降解，从而阻断Smad2/3信号通路。体内实验进一步证实，EPC/CS@ART NPs具有强大的 hair 再生效果。这种蛋白质氧化策略不仅为AGA的治疗提供了新的方法，还扩展了基于青蒿素的纳米医学的治疗潜力。

引言

蛋白质氧化是蛋白质翻译后的一种核心氧化修饰类型，它既发生在翻译过程中，也发生在翻译之后¹。它通过引入羰基、形成二硫键或酪氨酸硝基化等化学变化，直接调控蛋白质的功能状态^{2, 3}。例如，蛋白质氧化可以改变酶活性中心的构象，从而影响其催化效率^{4, 5}；同时，它还可以通过调整转录因子的DNA结合能力，间接调节基因表达^{6, 7}。这种多功能性使得蛋白质氧化在细胞增殖、分化、凋亡和炎症反应等多种生理和病理过程中发挥重要作用^{8, 9}。例如，低浓度的H₂O₂（一种典型的活性氧）可以激活Wnt/β-连环蛋白信号通路，促进毛囊的生长和再生^{10, 11}。然而，不受控制的氧化会破坏蛋白质的三级结构，导致蛋白质聚集或降解，最终产生严重的细胞毒性^{8, 12}。特别是基于H₂O₂的蛋白质氧化策略虽然反应性强，但缺乏选择性和靶向能力¹³，容易攻击体内的非目标分子，造成广泛的非特异性损伤^{4, 14}。鉴于蛋白质氧化失调与雄激素性脱发（AGA）的发病机制密切相关^{15, 16}，开发具有精准靶向能力的新型ROS策略对于精确调整蛋白质氧化和AGA的治疗至关重要。

青蒿素（ART）是从传统中药Artemisia annua中提取的一种倍半萜内酯，其独特的过氧化物桥结构是其生物活性的关键。2015年，屠呦呦教授因发现青蒿素及其在疟疾治疗中的应用而被授予诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素的抗疟机制在于其过氧化物桥在Fe²⁺的催化下发生断裂，生成高活性的碳基自由基^{17, 18}。与传统活性氧（如H₂O₂、•OH、O₂^•-）不同，青蒿素衍生的自由基（如初级C-4自由基、二级C-4自由基、乙酰自由基）具有特定的空间构型^{19, 20}。这种空间匹配效应能够优先修饰与雄激素性脱发相关的肿瘤细胞或蛋白质中的半胱氨酸残基，避免对正常细胞的非特异性氧化损伤^{21, 22}。这种独特的“结构-活性”关系使青蒿素成为精准医学中自由基前体的理想选择，特别是在靶向蛋白质氧化策略中²³。

本文提出了一种基于空间匹配和自由基自供给的靶向蛋白质氧化策略，并阐明了基于青蒿素的纳米颗粒在AGA治疗中的治疗潜力。具体而言，我们通过胆固醇（CS）、卵磷脂胆碱（EPC）和青蒿素（ART）的自组装，制备了青蒿素脂质纳米颗粒（EPC/CS@ART NPs）（图1）。在该系统中，两亲性的EPC形成自组装的脂质骨架，疏水性的CS增强了纳米结构的稳定性和青蒿素的负载量，而青蒿素作为核心成分，实现靶向蛋白质氧化和治疗效果。在病理环境下，当存在过量的过渡金属离子（如Cu²⁺）时，EPC/CS@ART NPs会生成大量的青蒿素衍生物自由基²⁴。体外实验表明，青蒿素衍生的自由基显著促进了hDPCs的增殖。从机制上看，这些自由基优先与TGFβ的空间匹配结构结合，诱导TGFβ的氧化和降解，阻断Smad2/3信号通路。体内实验进一步证实，EPC/CS@ART NPs有效促进了毛囊生长和头发再生。这项工作不仅为AGA的治疗提供了一种精确的蛋白质氧化策略，还扩展了基于青蒿素的纳米医学的治疗潜力。

章节片段

EPC/CS@ART NPs 的制备与表征

我们首先采用简便的自组装方法制备了青蒿素-脂质纳米颗粒（EPC/CS@ART NPs）（图1a）。透射电子显微镜（TEM）成像显示，合成的EPC/CS@ART NPs具有均匀的球形形态，平均直径约为50纳米（图1b）。动态光散射（DLS）分析显示其水动力直径为169.2纳米（多分散性指数 [PDI] = 0.27），由于形成了水化壳层，这一数值略大于TEM测量的尺寸

结论

本研究表明，青蒿素是一种有效的促毛发生物制剂，它通过“空间匹配”氧化策略作为TGFβ的“分子降解剂”发挥作用。从机制上看，青蒿素通过生成自由基来诱导TGFβ蛋白的降解，主要通过泛素-蛋白酶体系统实现这一过程。鉴于青蒿素经皮传递效率较低，我们开发了一种新型的纳米脂质系统（EPC/CS@ART NPs），显著提高了其皮肤渗透性

CRediT作者贡献声明

Sibo Liu：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。Yang Li：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。Yurong Zhang：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。Yelin Wu：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，监督，资源管理。Ruilong Wang：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，验证，方法学研究，数据分析。Wenyu Wu：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源管理。Jinfeng Wu：撰写 –

无。

数据可用性声明

如有必要，可向通讯作者获取支持本研究结果的数据。

无。

本项工作得到了中国国家重点研发计划（项目编号2025YFC3508403）、国家自然科学基金（项目编号82372122和U25A20245）、上海浦东新区卫生健康委员会的医学学科建设计划（项目编号PWXx2025-03）以及上海市卫生健康委员会的2025年医疗服务与安全能力提升中央转移支付项目（中医传承与发展资金）的资助

Ruilong Wang | Chaochao Wang | Chengcheng Liu | Hiochon Leong | Qin Yan | Yuriang Zhang | Sibo Liu | Yang Li | Wenyu Wu | Jinfeng Wu | Yelin Wu

复旦大学华山医院皮肤科，中国上海 200000