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Bioactive Materials
靶向调控铁死亡与焦亡的双重通路治疗帕金森病

2025-08-24

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该研究首次系统评估了帕金森病患者的系统性炎症特征,并构建了具有双酶活性的仿生纳米囊泡BM@GA-Se,通过同步抑制神经元铁死亡和小胶质细胞焦亡,显著改善PD模型的运动功能,为PD治疗提供了全新的纳米医学策略。

 

文献概述
本文《Dual-pathway targeted therapy for Parkinson’s disease: Biomimetic nanosomes inhibit ferroptosis and pyroptosis through NLRP3 inflammasome regulation》,发表于《Bioactive Materials》,回顾并总结了帕金森病(PD)相关的系统性炎症改变及新型纳米治疗策略的开发。文章进一步探讨了铁死亡与焦亡在PD神经变性中的作用,并验证了BM@GA-Se纳米囊泡的神经保护效果。

背景知识
帕金森病(PD)是一种以黑质多巴胺能神经元进行性变性为特征的神经退行性疾病,临床表现为震颤、强直和运动迟缓等。尽管PD的病理机制复杂,铁死亡和焦亡作为两种程序性细胞死亡形式,已被确认在PD中具有关键作用。铁死亡是一种铁依赖的脂质过氧化物积累引发的细胞死亡形式,与氧化应激和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)功能失调密切相关。焦亡则由NLRP3炎症小体激活,通过Caspase-1介导Gasdermin D裂解,诱导细胞膜孔形成和促炎因子释放,进而加剧神经炎症。当前治疗PD的药物多为对症治疗,无法阻止疾病进展。因此,靶向调控铁死亡和焦亡的双重通路,是PD治疗中亟待探索的领域。本文通过仿生纳米囊泡技术,结合硒与没食子酸,构建具有三重酶活性的BM@GA-Se纳米颗粒,并验证其对PD模型中神经元存活及运动功能的改善效果,具有重要的转化潜力。

 

提供多种神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病等)的基因编辑模型、人源化模型和药物诱导模型,支持神经药效评价和基因治疗研发。

 

研究方法与实验
本研究首先对5名PD患者和5名健康对照者的血液样本进行转录组分析,发现PD患者外周血中促炎因子IL-1β和TNF-α显著上调。基于此,构建了仿生包覆BV2膜的没食子酸-硒纳米颗粒(BM@GA-Se),并评估其清除自由基能力和三重酶活性(SOD、CAT、GPX)。随后,在体外血脑屏障模型(bEnd.3与SH-SY5Y共培养)和体内小鼠模型中评估纳米颗粒的脑靶向性及生物安全性。在MPP+诱导的神经毒性模型和MPTP动物模型中,通过WB、IF、ROS染色、JC-1线粒体膜电位检测及行为学分析(转棒、旷场、爬杆实验)评估BM@GA-Se对神经元保护及运动功能恢复的作用。

关键结论与观点

  • PD患者外周血中促炎因子显著上调,提示系统性炎症可能参与疾病进程
  • BM@GA-Se纳米囊泡具备优秀的ABTS、DPPH、PTIO自由基清除能力,清除率分别达98.2 %、89.9 %和93.4 %
  • 该纳米颗粒具有SOD、CAT、GPX样三重酶活性,分别达80 %、91.6 %和85.5 %
  • 在体外BBB模型中,BM@GA-Se显著增强脑靶向性,较未包覆GA-Se纳米颗粒的荧光强度更高
  • BM@GA-Se有效抑制MPP+诱导的神经毒性,提升细胞存活率并降低ROS水平
  • 在MPTP小鼠模型中,BM@GA-Se可剂量依赖性恢复运动能力,高剂量组效果最佳
  • 分子机制上,BM@GA-Se通过抑制HSP90/NLRP3/Caspase-1信号轴,下调焦亡相关蛋白(cleaved Caspase-1、Gasdermin D)和促炎因子(IL-1β、IL-18、TNF-α)表达
  • 体内实验验证BM@GA-Se对PD模型小鼠的神经保护作用,且在14天内无明显毒性,具备良好的生物相容性

研究意义与展望
本研究提出了一种新型仿生纳米医学策略,通过同步靶向神经元铁死亡和小胶质细胞焦亡,提供了一种具有双重调控能力的PD治疗手段。未来需进一步评估该策略在非人灵长类模型中的疗效,并探索其在临床转化中的可行性。

 

构建多种代谢疾病模型,包括肥胖、糖尿病、高尿酸血症等,提供体内药效评价及体外代谢靶点筛选服务,支持药物代谢及机制研究。

 

结语
该研究首次系统解析了PD患者外周血中的炎症特征,并据此构建了一种具有三重酶活性的仿生纳米囊泡(BM@GA-Se),用于同时抑制神经元铁死亡和小胶质细胞焦亡。通过体外与体内实验验证,该纳米颗粒可有效清除RONS,稳定线粒rial膜电位,下调GPX4依赖的铁死亡通路,同时抑制NLRP3/Caspase-1介导的焦亡和炎症因子释放。在MPTP小鼠模型中,BM@GA-Se可剂量依赖性地改善运动功能,且无显著毒性,具备良好的生物相容性。这些结果为PD的治疗提供了全新的纳米靶向策略,具有显著的临床转化潜力。

 

文献来源:
Yi Wang, Xuemei Liao, Qinglong Guo, Kaiyong Cai, and Hongwei Cheng. Dual-pathway targeted therapy for Parkinson's disease: Biomimetic nanosomes inhibit ferroptosis and pyroptosis through NLRP3 inflammasome regulation. Bioactive Materials.
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铁死亡
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神经退行性疾病
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