《International Journal of Nanomedicine》：Smart Polymer Nanoparticles: Targeting Macrophages/Fibroblasts and Modulating the Microenvironment for Rheumatoid Arthritis Therapy
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类风湿关节炎（RA）是一种与高致残率相关的系统性自身免疫性疾病。其核心发病机制涉及免疫失调，尤其表现为巨噬细胞向促炎性M1表型的异常极化，以及成纤维样滑膜细胞的异常增殖和侵袭。这些相互关联的过程共同导致进行性关节破坏。尽管传统药物治疗可缓解症状，但常伴有显著副
类风湿关节炎（RA）是一种与高致残率相关的系统性自身免疫性疾病。其核心发病机制涉及免疫失调，尤其表现为巨噬细胞向促炎性M1表型的异常极化，以及成纤维样滑膜细胞的异常增殖和侵袭。这些相互关联的过程共同导致进行性关节破坏。尽管传统药物治疗可缓解症状，但常伴有显著副作用且无法实现治愈。在此背景下，智能聚合物纳米颗粒（SPNs）作为一种多功能平台，为类风湿关节炎治疗提供了新的前景。本文对SPNs在RA中的多方面治疗应用进行了全面及时的分析。通过递送免疫调节剂，智能聚合物纳米颗粒能够重新平衡巨噬细胞极化，促进M1向M2转化。此外，它们有效抑制成纤维细胞的病理性激活，从而抑制滑膜增生和骨侵袭。更进一步地，这些纳米颗粒还可通过改善关节微环境内的代谢紊乱来打断疾病进展的恶性循环。本文讨论了SPNs在RA治疗中临床转化的挑战，并提出了可能的解决方案。总体而言，SPNs通过精确靶向和智能药物释放从根本上干预RA发病机制，实现了一种高效低毒的治疗策略。
引言
类风湿关节炎（RA）是一种慢性进行性自身免疫性疾病，全球患病率约为1%。女性发病率约为男性的2至3倍，最高发病年龄在40至60岁之间。如无有效治疗，约50%的患者在发病后2至3年内出现关节功能障碍。RA患者常见体重减轻、低热和晨僵，最显著的特征是关节侵蚀。关节炎通常始于小关节（手、腕、足），随后进展至大关节。病程不可预测，高度复发。持续性炎症导致滑膜增生、纤维化和钙化，逐渐损害关节软骨和骨，最终导致关节间隙变窄和融合，造成多种畸形。
RA的发病机制复杂，免疫系统发挥核心作用。巨噬细胞作为免疫系统的关键成员，在RA进展中扮演重要角色。巨噬细胞具有显著的表型可塑性，可分化成不同的功能表型，M1和M2巨噬细胞代表两种主要的极化状态。M1巨噬细胞发挥促炎作用，分泌大量促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6）。M2巨噬细胞则具有抗炎和组织修复作用，分泌抗炎细胞因子如白细胞介素-10（IL-10）。在RA患者中，巨噬细胞极化平衡被破坏，M1巨噬细胞显著增加而M2巨噬细胞相对减少。这种失衡导致持续加剧的炎症难以控制，因为M1巨噬细胞作为滑膜破坏的核心效应器，分泌一系列促炎细胞因子直接刺激成纤维样滑膜细胞释放炎症介质和基质金属蛋白酶（MMPs）。此外，M1巨噬细胞高表达MHC II分子和共刺激分子（CD80和CD86），赋予强大的抗原呈递能力，激活幼稚T细胞，特别是Th1和Th17亚群。同时，M1来源的细胞因子促进B细胞增殖分化为浆细胞，产生类风湿因子（RF）和抗瓜氨酸化蛋白抗体（ACPAs）；形成的免疫复合物进一步通过Fc受体和补体系统激活巨噬细胞，驱动其向更明显的M1表型发展，形成自我维持的炎症循环。除了免疫放大作用，M1巨噬细胞还直接负责关节损伤和骨侵蚀。它们显著上调核因子-κB受体活化因子配体（RANKL），同时下调骨保护素（OPG），从而促进破骨细胞分化和骨吸收。同时，M1巨噬细胞通过诱导型一氧化氮合酶（iNOS）释放大量活性氧（ROS）和一氧化氮（NO），加剧滑膜微环境中的氧化应激和脂质过氧化。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示，滑膜巨噬细胞包含一个转录上不同的亚群谱系，包括Stat1+促炎细胞、Fn1+和Il7r+调节亚群、C1q+双表型细胞以及Cd14+超炎症单核细胞。Li等人进一步将滑膜组织巨噬细胞分为MerTK+CD206+稳态调节细胞和MerTK-CD206-炎症效应细胞，证明这些亚群的相对丰度而非简单的M1/M2比值可预测治疗反应和治疗停止后的复发风险。scRNA-seq还鉴定出克隆扩增的CXCL13+外周辅助T细胞与SPP1+/S100A12+致病性巨噬细胞进行双向通讯，与成纤维样滑膜细胞形成协同三联体，放大IL-6和MMP的产生。
成纤维样滑膜细胞（FLS）的异常转化也是RA发病机制的关键组成部分。例如，成纤维细胞活化蛋白-α（FAP-α）在正常成人FLS中几乎不存在，但在RA患者的病理组织中显著上调。在RA中，这些细胞表现出异常的增殖能力，导致滑膜组织过度生长增厚，形成血管翳。这些血管翳逐渐侵入关节软骨和骨组织，释放各种MMPs和细胞因子如白细胞介素-15（IL-15）。MMPs降解关节软骨和骨组织的细胞外基质；IL-15激活T细胞，刺激其分泌更多促炎细胞因子。FLS广泛分泌补体C3并将其活化为活性形式C3a。巨噬细胞表面高表达特异性受体C3aR1，结合C3a后迅速激活，大量分泌促炎分子如IFN-β，反过来刺激FLS过度增殖并增加IL-6和MMP1、MMP3的分泌。因此，巨噬细胞和FLS之间的密切相互作用显著促进了RA病理进展。
除了巨噬细胞和成纤维样滑膜细胞异常外，关节微环境构成了一个复杂的生态系统。在RA患者中，大量炎性细胞浸润破坏了细胞因子网络，导致促炎细胞因子过度释放，使微环境维持在持续的高炎症状态。RA患者产生的自身抗体形成免疫复合物激活补体系统，通过补体-FcγR轴进一步加剧炎症。同时，炎症反应诱导滑膜微环境内局部代谢紊乱，如低pH、高ROS和谷胱甘肽（GSH）水平、缺氧以及双链DNA（dsDNA）积累。整个过程促进破骨细胞活化和增殖，同时抑制成骨细胞活性，导致骨吸收超过骨形成，最终导致骨破坏和骨质疏松。
目前RA治疗主要依赖传统改善病情抗风湿药（DMARDs）、生物制剂DMARDs（bDMARDs）和靶向合成DMARDs（tsDMARDs）。传统DMARDs存在作用机制单一、缺乏靶向能力等局限性。生物制剂DMARDs具有更高的特异性，但成本高昂、需要长期注射给药，并且存在感染风险和潜在过敏反应。靶向合成DMARDs（tsDMARDs）是一类口服小分子抑制剂，主要通过竞争性阻断ATP与JAK家族成员的结合来中断JAK-STAT细胞内信号级联反应。然而，它们也存在成本高、需要长期注射以及安全性等问题。
为了克服传统纳米颗粒的局限性，智能聚合物纳米颗粒（SPNs）应运而生。“智能聚合物纳米颗粒”是指能够响应微环境变化而发生可逆物理化学或构象转变，从而实现按需时空可控治疗释放的智能大分子组装体。这种“智能性”通过刺激响应机制实现，可分为内源性、外源性和多刺激响应系统三类。内源性刺激来源于病理微环境本身，包括pH梯度、氧化还原失衡、异常酶活性、缺氧、升高的细胞外ATP和持续的促炎细胞因子激增。外源性刺激从体外施加，包括近红外光照射、交变磁场、超声和温度变化。多刺激响应系统整合两个或多个触发因素以提高释放保真度。在RA背景下，炎性滑膜提供了丰富的内源性触发因素，SPNs可利用这些因素进行精准靶向。SPNs构成有机纳米载体的一个独特子类，其定义特征是能够发生刺激触发的物理化学转变，实现时空可控的药物释放。SPNs在RA治疗的临床转化仍处于早期阶段，尚未有SPN进入RA治疗的二期临床试验以上阶段，受限于GMP合规放大、批次间重现性、灭菌以及长期安全性数据等挑战。
巨噬细胞的调控
在RA发病机制中，巨噬细胞异常活化和表型失衡起着核心作用，其中促炎性M1巨噬细胞过度活化，通过NF-κB、MAPK和JAK2/STAT3等关键信号通路释放大量IL-1β、TNF-α和IL-6等细胞因子。SPNs不仅能够精确抑制巨噬细胞过度活化和促炎信号通路的传递，还能通过上调IL-10和精氨酸酶-1（Arg-1）等抗炎因子促进巨噬细胞从M1表型向M2表型转变。Xu等人开发了氧化软骨素-壳聚糖-甘油磷酸钠-纤维连接蛋白/siHMGB1水凝胶系统，通过靶向下调HMGB1/TLR4/NF-κB-p65信号通路促进M1向M2极化。Chen等人利用酵母β-葡聚糖的巨噬细胞靶向特性制备了cBPM纳米颗粒，通过Dectin-1受体介导内吞，在高GSH环境下释放甲氨蝶呤（MTX），抑制ERK1/2和p38 MAPK信号通路，促进M1向M2极化。研究人员还探索了基因治疗策略，如利用氟化PAMAM树状大分子递送miR-23b或miR-30a来阻断NF-κB或MAPK信号通路。Shen等人开发了PEI-PDA@C-176纳米颗粒，可吸附dsDNA并递送STING拮抗剂C-176，抑制STING通路激活。Yang等人构建了R4F-NM@F127-Cel纳米颗粒，结合中性粒细胞膜的靶向优势和ApoA-I模拟肽的细胞结合特性，抑制M1极化并促进M2转变。此外，还有研究通过诱导M1巨噬细胞凋亡或铁死亡来消除炎症源头。例如，Kumar等人制备了叶酸偶联的乙二醇壳聚糖纳米颗粒，在酸性炎症微环境中pH响应性释放MTX，诱导线粒体膜电位破坏和ROS产生，促进细胞凋亡。也有研究设计了多机制协同消除促炎巨噬细胞的纳米系统，如聚吡咯-磷酸铁-甲氨蝶呤纳米颗粒，结合MTX诱导凋亡、光热效应和铁死亡机制。Yang等人开发了可注射的生物粘附性透明质酸水凝胶负载叶酸功能化的聚多巴胺纳米颗粒，形成局部药物储库，通过抑制JAK2/STAT3通路并调节铁死亡/铁蛋白自噬来发挥作用。
成纤维细胞（FLSs）的调控
活化的滑膜FLSs分泌大量蛋白水解酶，如MMPs和组织蛋白酶，直接降解胶原和蛋白聚糖，导致关节结构损伤。FLSs还持续产生IL-6、IL-8、GM-CSF和PGE2等细胞因子，维持巨噬细胞和淋巴细胞的活化，形成正反馈回路。Qi等人构建了成纤维细胞活化蛋白（FAP）靶向的锌铁氧体纳米颗粒，通过“FAP靶向递送-内质网应激（ERS）激活-线粒体功能障碍”的协同机制，结合交变磁场的磁热效应增强疗效。针对RA-FLS中葡萄糖代谢异常增强的核心病理特征，研究者构建了HAP-1肽修饰的双前药纳米递送系统，通过释放双氯芬酸抑制GLUT-1介导的葡萄糖转运，以及洛尼达明抑制己糖激酶2，协同抑制FLS的存活、增殖和活化。Ma等人开发了原位成型可注射水凝胶递送系统负载纳米伊立替康，通过“纳米增溶-凝胶控释-皮下给药”方式抑制RA-FLS增殖、迁移和侵袭。
重塑巨噬细胞-滑膜成纤维细胞串扰
重塑巨噬细胞和滑膜成纤维细胞之间的串扰是治疗RA的关键方法，其核心机制在于阻断两者之间的炎症正反馈回路。Wang等人开发了透明质酸-聚己内酯共聚物/纳米颗粒水凝胶，模拟天然滑液脂质-透明质酸复合物结构，通过抑制TLR4/NF-κB通路阻断M1巨噬细胞极化和滑膜成纤维细胞增殖。Zhang等人构建了近红外响应性基因递送系统，通过金纳米棒的光热转换激活HSP70启动子驱动的HO-1表达，同时抑制糖酵解和诱导抗炎极化，同时调控巨噬细胞和FLS。另有研究者设计合成了二甲双胍衍生碳点，通过“ROS清除-巨噬细胞极化-FLS稳态恢复”的协同机制有效缓解RA关节炎症。
微环境调节
RA炎性病变区域具有高度特异性的局部微环境特征，包括低pH（6.0-6.8）、高ROS和高GSH水平、缺氧、MMPs过表达、升高的细胞外ATP以及持续的促炎细胞因子。SPNs利用这些特征实现精确的药物递送和功能激活。在装载传统合成DMARDs方面，研究者设计了基于GSH响应或pH响应的纳米载体，如cBPM纳米颗粒、叶酸偶联的乙二醇壳聚糖纳米颗粒以及双药共递送系统等，以实现精准药物释放并降低全身毒性。在装载非甾体抗炎药方面，研究者模拟滑液中蛋白聚糖的“瓶刷”结构构建了仿生纳米颗粒，兼具水合润滑和抗炎功能。在装载免疫/炎症调节剂方面，研究者设计了仿生多功能纳米药物，如负载异丁司特的ROS清除介孔聚多巴胺载体，以及可响应ROS或GSH的纳米平台，协同调节炎症微环境。在装载基因药物方面，研究者构建了仿生共递送平台，结合纳米酶活性与基因治疗，建立药物释放的自持循环，将ROS清除与抗炎作用有效联系起来。
