炎癥反應性細胞膜偽裝納米顆粒通過調節內質網應激和氧化應激對抗肝纖維化

肝纖維化是各種慢性肝病發展為肝硬化的一個可逆階段。這種情況的特點是組織損傷和修復之間的不平衡，肝臟中纖維的產生超過了它們的降解。由組織損傷引起的氧化應激(OS)和由蛋白質過量產生引發的內質網應激(ERS)是肝纖維化的關鍵因素。

褪黑素可以中和自由基，保護細胞免受氧化傷害。它也是ERS受體轉錄激活因子6 (ATF6)的特異性抑制劑，表明其在改善肝纖維化方面具有巨大潛力。然而，其有限的水溶性和低于15%的口服生物利用度在實現治療肝纖維化的治療性血藥濃度方面存在障礙。PLGA@Melatonin是用聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)裝載褪黑素構建的。提取高表達血小板衍生生長因子受體(PDGFR)的血小板膜(PM)和活化的肝星狀細胞膜(HSCM)，成功構建PM@PLGA@褪黑素和HSCM@PLGA@褪黑素，隨后用于治療肝纖維化小鼠(圖1)。結果表明，這兩種納米顆粒對肝纖維化的治療效果顯著，同時具有良好的靶向性和生物安全性。

圖1.褪黑素調節肝纖維化治療中肝內雙重應激的機制研究示意圖。

為了研究ERS與肝纖維化之間的關系，作者首先對GSE139602數據集進行了富集分析。結果表明(圖2)，在代償性肝硬化和失代償性肝硬化中，肝硬化組織的內質網活性均高于正常肝組織。

圖2.ERS在肝纖維化進展中的意義。

作者在生物信息學分析上評估了纖維化和ERS標記基因在細胞和組織水平上的表達模式。總的來說， ERS相關基因與不同病因的肝硬化之間的顯著相關性，因為它們在由ERS引起的正常肝臟向肝硬化的進展及其隨后的未折疊蛋白反應中起著重要作用（圖3）。結果顯示，ERS相關蛋白p-IRE1、p-PERK、p-EIF2S1、ATF6 (p50)、ATF4、熱休克蛋白家族A (Hsp70)成員5 (BIP)、CHOP、纖維相關蛋白??-SMA和COL1的表達水平升高。基于這些觀察，作者推斷內質網在肝纖維化的進展中起關鍵作用。

圖3. 褪黑素對LX-2細胞ERS衰減的影響及其對肝纖維化表型的逆轉。

用脂多糖(LPS)刺激AML-12細胞，然后用褪黑激素治療，建立了氧化應激模型，驗證了褪黑素可明顯抑制LPS刺激下Tgfb1的表達和TGF??1蛋白的分泌，穩定了細胞內線粒體膜電位，減少了電子傳遞鏈中的電子泄漏，降低了細胞內ROS水平。

圖4.褪黑素減輕肝細胞的OS和ERS，導致TGF -時延分泌減少。

肝星狀細胞活化后在腫瘤細胞中發揮一定的功能。作者提取活化的星狀細胞膜，構建靶向肝臟的膜包被納米顆粒，用于治療肝纖維化。PDGFR在Hep G2、MHCC97H等肝源性細胞的細胞膜上很少或很少表達。相反，其在LX-2的肝星狀細胞膜上高表達，在活化的肝星狀細胞膜上表達更高。

圖6. 活化肝星狀細胞膜的提取鑒定及HSCM@PLGA@褪黑素的表征。

利用活化的肝星狀細胞膜可以顯著增強納米顆粒的肝臟和炎癥靶向性。作者使用活體成像對藥物的靶向性和代謝進行探究，發現肝臟藥物積累早在給藥后1小時就開始了，Cy7.5熒光在肝臟中持續72小時以上。在所有時間點上，HSCM@PLGA@Cy7.5觀察到的熒光強度明顯高于PLGA@Cy7.5。

圖7. 活化的肝星狀細胞膜增強了納米顆粒對肝臟和炎癥部位的靶向作用。

PLGA@Melatonin包被活化的肝星狀細胞膜具有很高的生物安全性。給藥后，裸鼠體重隨時間正常增加，各組間裸鼠肝腎功能無明顯變化（圖7）。HSCM@PLGA@褪黑素有巨大的治療潛力，顯著降低了裸鼠肝纖維化的外觀，具有積極的抗炎作用和抗纖維化作用，因CCL4誘導而升高 的COL1和??SMA的表達水平得到了降低（圖8）。

圖8. HSCM@PLGA@褪黑素表現出良好的生物安全性。

圖9. HSCM@PLGA@褪黑素顯著改善裸鼠肝纖維化。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310443

期刊名稱：Adv. Mater.