動脈粥樣硬化是冠心病、外周血管疾病和中風(fēng)的主要原因,嚴(yán)重威脅人類健康。其病理機制復(fù)雜,涉及脂質(zhì)代謝紊亂、炎癥、氧化應(yīng)激和內(nèi)皮功能障礙。當(dāng)前治療策略主要針對單一病理機制(如抗炎或抗氧化),但效果有限,難以全面解決動脈粥樣硬化的多因素致病特性。
作為一種內(nèi)源性信號分子,NO可促進血管舒張、降低血壓、增強血流量、白細(xì)胞粘附和血小板聚集。這些作用有助于維持內(nèi)皮完整性并降低動脈粥樣硬化的風(fēng)險。此外,NO具有低分子量和親脂性,使其易于穿透細(xì)胞膜。因此,基于NO的氣體療法是一種有前途的策略,可以快速逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,有效地減緩動脈粥樣硬化血管的老化。此外,內(nèi)皮細(xì)胞衰老和巨噬細(xì)胞極化在動脈粥樣硬化中起著重要作用,但現(xiàn)有干預(yù)策略較少。
針對上述問題,上海大學(xué)陳雨教授團隊研究開發(fā)了一種新型的CZALO納米脂質(zhì)體,旨在同時解決動脈粥樣硬化的多種病理機制。骨橋蛋白(OPN)修飾的納米脂質(zhì)體(CZALO),其包含L-精氨酸(L-Arg)和氧化鈰-氧化鋯納米顆粒(CZ NPs)。在炎癥驅(qū)動的靶向和OPN介導(dǎo)的內(nèi)吞作用后,從CZALO納米脂質(zhì)體中釋放的CZ NPs通過模擬多種天然酶(包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx))顯著清除ROS,從而抑制膽固醇攝取,促進巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變并抑制炎性細(xì)胞因子的分泌,實現(xiàn)抗氧化和抗炎效果。巨噬細(xì)胞中過表達(dá)的一氧化氮合酶(NOS)選擇性地催化L-精氨酸原位轉(zhuǎn)化為一氧化氮(NO),從而實現(xiàn)NO在炎癥部位的精確釋放。NO擴散到內(nèi)皮細(xì)胞中后,通過調(diào)節(jié)衰老相關(guān)分泌表型(SASP)因子的分泌、改善溶酶體功能、打破細(xì)胞周期停滯和減少衰老內(nèi)皮細(xì)胞中的DNA損傷,從而發(fā)揮良好的抗衰老效果。CZALO納米脂質(zhì)體介導(dǎo)的“一石二鳥”抗氧化和抗衰老治療策略在體內(nèi)外均顯示出良好的抗動脈粥樣硬化效果,有效減輕動脈粥樣硬化負(fù)擔(dān),且毒性最小。該文章于2025年02月20日以《Macrophage-targeting Antisenescence nanomedicine enables in-Situ NO induction for Gaseous and antioxidative atherosclerosis intervention》為題發(fā)表于《Bioactive Materials》(DOI:10.1016/j.bioactmat.2025.02.025)。
圖1 CZALO納米脂質(zhì)體用于動脈粥樣硬化治療的策略示意圖。(a)CZALO納米脂質(zhì)體的合成路線;(b)在OPN介導(dǎo)的主動靶向和巨噬細(xì)胞內(nèi)化后,CZALO納米脂質(zhì)體釋放的CZ NPs表現(xiàn)出SOD/CAT/POD/GPx樣活性,有效抑制ROS,抑制膽固醇攝取并重編程巨噬細(xì)胞表型;(c)L-Arg在巨噬細(xì)胞內(nèi)被過表達(dá)的NOS催化生成NO氣體,NO氣體擴散至內(nèi)皮細(xì)胞,通過打破細(xì)胞周期阻滯、減輕DNA損傷、降低脂褐素和SASP含量、清除ROS等發(fā)揮抗衰老作用
(1)CZALO納米脂質(zhì)體的合成與表征
使用非水解溶膠-凝膠法合成Zr 4+摻雜的二氧化鈰納米顆粒,即CZ NP(圖2a)。通過透射電子顯微鏡(TEM)圖像顯示,所制備的CZ NPs具有均勻的形態(tài)和離散的分布(圖2b)。元素分布圖和X射線光電子能譜(XPS)分析表明,合成的CZ NPs同時含有鈰和鋯成分(圖2c)。XPS譜圖證實了Ce3?和Ce4?在元素中的共存,賦予了其類酶活性和ROS清除能力(圖2d)。X射線衍射(XRD)分析確認(rèn)了CZ NPs的晶相,驗證了其成功合成(圖2e)。如圖2f所示,CZ NPs表現(xiàn)出良好的SOD樣活性,并以濃度依賴性方式顯著降低O2-?含量。CZ NPs催化H2O2的分解,同時將無色的TMB氧化為藍(lán)色的氧化TMB(ox TMB)。結(jié)果表明,CZ NPs在濃度和時間依賴性方面表現(xiàn)出明顯的類POD模擬活性(圖2g)。除了POD,過氧化氫酶(CAT)能夠催化H2O2轉(zhuǎn)化為H2O和O2(圖2 h)。谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)對于維持細(xì)胞氧化還原平衡和保護細(xì)胞免受氧化損傷至關(guān)重要。在谷胱甘肽(GSH)存在下,GPx催化H2O2還原為H2O。同時,谷胱甘肽還原酶(GR)利用NADPH作為電子供體,將氧化型谷胱甘肽(GSSG)還原為還原型GSH,從而恢復(fù)其抗氧化能力并維持細(xì)胞內(nèi)GSH/GSSG氧化還原平衡(圖2 i)。綜上所述,上述發(fā)現(xiàn)為所構(gòu)建的CZ NP的多功能酶模擬特性提供了強有力的證據(jù),包括SOD、POD、CAT和GPx活性,這為隨后的抗氧化功能奠定了基礎(chǔ)(圖2 j)。如圖2k、l所示,CZ NPs可以有效地清除ABTS·+、DPPH·和PTIO·,并且其清除能力與CZ NPs的濃度呈正相關(guān)。結(jié)果表明,隨著CZ NPs濃度的增加,·OH清除能力顯著提高(圖2 m)。此外,ESR分析顯示CZ NP有效地抑制·OH(圖2n)。為了提高脂質(zhì)體進入動脈斑塊的遞送效率,進一步通過邁克爾加成反應(yīng)將OPN共價修飾到脂質(zhì)體表面(圖2 o)。TEM圖像顯示CZALO為類球形,尺寸和分布相對均勻。顆粒之間沒有明顯的粘附,表明CZALO納米脂質(zhì)體的成功合成(圖2 p)。為了評價CZALO的藥物控制釋放能力,評估了L-Arg在pH 7.5和6.5下的藥物釋放動力學(xué)。如圖2 q所示,L-Arg在前12小時內(nèi)快速釋放,隨后是緩慢釋放階段,這意味著CZALO可以在具有不同pH水平的生理環(huán)境中實現(xiàn)L-Arg的持續(xù)和受控釋放。
圖2 CZALO的合成與表征。(a)CZ NP合成工藝示意圖;(b)CZ NP的透射電子顯微鏡(TEM)圖像;(c)CZ NP的元素分布圖;(d)CZ納米顆粒中鈰(Ce)的X射線光電子能譜(XPS);(e)CZ NPs的X射線衍射(XRD)圖譜;(f)不同濃度CZ NP的超氧化物歧化酶(SOD)樣活性(左)和電子自旋共振(ESR)測定評估超氧陰離子(O??)(右);(g)CZ NP的過氧化物酶(POD)樣活性示意圖(左)和分析(右);(h)用于評估過氧化氫酶(CAT)樣活性的氧氣(O?)產(chǎn)生(左)和過氧化氫(H?O?)清除(右);(i)CZ NP的谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)樣活性示意圖(左)和分析(右);(j)CZ NP的酶模擬活性示意圖,涵蓋SOD、POD、CAT和GPx;(k-n)(1)用ESR法測定CZ NPs的羥基自由基(·OH,k);(2)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)測定(m);(3)2-苯基-4,4,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(PTIO)測定(n);(o)CZALO制備方案示意圖;(p)CZALO的TEM圖像;(q)在pH 6.5和pH 7.5下L-Arg的體外釋放曲線
(2)CZALO使的巨噬細(xì)胞中的ROS清除和炎癥減弱
與LPS + CZAL組相比,LPS + CZALO組顯示出上級ROS清除作用,這歸因于由OPN介導(dǎo)的主動靶向(圖3a)。使用鈣黃綠素AM/碘化丙啶(PI)染色評估CZALO對巨噬細(xì)胞的保護作用。與其他處理相比,在CZALO組中觀察到PI標(biāo)記的死亡巨噬細(xì)胞的明顯減少(圖3b)。類似地,與用CZAL和CZL處理相比,用CZALO處理的巨噬細(xì)胞在Raw 264.7中表現(xiàn)出針對H2 O2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的穩(wěn)健的抗細(xì)胞凋亡活性(圖3c)。以上結(jié)果共同證實了CZALO能夠有效地抑制細(xì)胞內(nèi)ROS,保護巨噬細(xì)胞免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷。如圖3d和e所示,在CZALO處理組中紅色熒光強度顯著降低,表明巨噬細(xì)胞中脂質(zhì)滯留的有效減少和巨噬細(xì)胞中脂質(zhì)滯留的顯著抑制。隨后測量Raw264.7內(nèi)的膽固醇水平,顯示CZALO處理組的細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平顯著降低(圖3f)。如圖3g和圖3 h所示,與模型組相比,CZALO處理的巨噬細(xì)胞顯示出顯著降低的CD 86水平和升高的CD 206水平。此外,采用酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)評價了CZALO減少炎癥反應(yīng)的潛力。如圖3 i和j所示,LPS處理后,促炎細(xì)胞因子包括TNF-α和干擾素-γ(IFN-γ)明顯升高。相反,在與CZALO孵育的巨噬細(xì)胞中,這些促炎性細(xì)胞因子的分泌水平顯著降低。此外,與其他組相比,CZALO組的抗炎細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-4(IL-4)和IL-10增加(圖3 k和l)。這些發(fā)現(xiàn)表明,CZALO促進了從促炎M1表型向抗炎M2表型的轉(zhuǎn)變,從而上調(diào)抗炎細(xì)胞因子并下調(diào)促炎細(xì)胞因子(圖3 m)。
圖3 CZALO激活的ROS清除和炎癥減輕。(a)LPS預(yù)處理的Raw264.7細(xì)胞經(jīng)不同濃度LPS處理后細(xì)胞內(nèi)ROS水平變化;(b)各種處理下Raw264.7的代表性活/死染色熒光圖像;(c)H?O?預(yù)處理的Raw264.7在不同處理后的細(xì)胞凋亡評估(Annexin V-FITC/PI雙染料試劑盒染色,流式細(xì)胞術(shù)分析);(d)典型的共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)圖像和(e)Raw264.7中尼羅紅染色的定量分析;(f)不同處理后Raw264.7中的細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量;(g,h)不同處理后LPS預(yù)處理的Raw264.7中(g)CD86和(h)CD206的免疫熒光;(i-l)炎癥因子水平,包括(i)TNF-α、(j)IFN-γ、(k)IL-4和(l)IL-10;(m)CZALO介導(dǎo)的ROS消除和巨噬細(xì)胞表型調(diào)節(jié)示意圖
為了進一步探索CZALO抗氧化/抗炎作用的潛在生物學(xué)機制,進行了一項高通量轉(zhuǎn)錄組測序分析,以比較LPS刺激的巨噬細(xì)胞(模型組)和CZALO處理的巨噬細(xì)胞(實驗組)之間的差異表達(dá)基因(DEG)(圖4a)。如火山圖所示,CZALO處理后,2519個基因顯著上調(diào),2932個基因顯著下調(diào)(圖4 b)。進行基因本體(GO)分析以闡明這些基因在生物學(xué)過程、細(xì)胞組分和分子功能中的變化(圖4c)。KEGG的氣泡圖分析顯示,豐富的信號通路與炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)相關(guān),包括TNF信號通路、Toll樣受體信號通路、NF-κB信號通路和NOD樣受體信號通路,其可能在CZALO的抗氧化和抗炎作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用(圖4d)。基因集富集分析(GSEA)分析還表明,與模型組相比,CZALO處理組中的DEG在幾種途徑中顯著富集,包括TNF信號傳導(dǎo)途徑、Toll樣受體信號傳導(dǎo)途徑、NF-κ B信號傳導(dǎo)途徑和NOD樣受體信號傳導(dǎo)途徑(圖4 e)。與模型組相比,用CZALO處理的Raw 264.7中DEG如白細(xì)胞介素-1 β(IL-1β)、CD 86、白血病抑制因子(Lif)、TNF、IL-6、白細(xì)胞介素-12 β(IL-12β)和核因子κ B亞基1(Nfkb 1)顯著下調(diào)(圖4g)。
圖4 不同處理后Raw264.7細(xì)胞的高通量轉(zhuǎn)錄組測序。(a)模型組與CZALO組差異表達(dá)基因(DEG)的主成分分析(PCA);(b)火山圖展示與模型組相比,CZALO處理的Raw264.7中上調(diào)(綠色)和下調(diào)(粉紅色)的基因(通過RNA-Seq分析);(c)不同處理后Raw264.7中DEG的基因本體(GO)標(biāo)注分析結(jié)果;(d)與模型組相比,CZALO處理的Raw264.7細(xì)胞中DEGs的KEGG途徑分析;(e)基因集富集分析(GSEA)圖展示模型組和CZALO治療組之間TNF信號通路(上)和Toll樣受體信號通路(下)中基因的富集;(f)圓形圖展示DEG和關(guān)鍵信號通路之間的相互作用;(g)圓形熱圖表示與TNF信號通路和Toll樣受體信號通路相關(guān)的DEG的表達(dá)水平
(3)CZALO介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老緩解
在促炎性巨噬細(xì)胞中過表達(dá)的NO合酶可以選擇性地催化L-Arg產(chǎn)生NO,NO逐漸擴散到內(nèi)皮細(xì)胞中,在內(nèi)皮細(xì)胞中通過調(diào)節(jié)SASP因子的分泌、改善溶酶體功能、破壞細(xì)胞周期停滯和減少衰老內(nèi)皮細(xì)胞中的DNA損傷來發(fā)揮抗衰老功能(圖5a)。采用與HUVECs和Raw 264.7共培養(yǎng)的transwell系統(tǒng)來模擬動脈粥樣硬化微環(huán)境。用熒光染料DAF-FMDA檢測HUVECs內(nèi)NO水平。如預(yù)期的,與L和CZL組相比,CZAL和CZALO組在HUVEC中表現(xiàn)出更高的熒光強度,證實用CZALO處理后HUVEC中的NO水平顯著增加(圖5 b)。當(dāng)分別用L、CZL、CZAL和CZALO處理HUVEC時,炎性細(xì)胞因子的表達(dá)被顯著抑制(圖5c-f)。同時,進行了Western印跡實驗,以評估IL-6和IL-8在HUVECs中的表達(dá)水平,NO處理導(dǎo)致IL-6和IL-8的蛋白質(zhì)表達(dá)顯著降低(圖5l)。上述實驗表明,由CZALO產(chǎn)生的NO顯著降低SASP水平,包括炎性細(xì)胞因子和ROS。NO治療組(CZAL組和CZALO組)降低HUVECs中SA-β-Gal的水平(圖5g)。此外,生物透射電子顯微鏡(bio-TEM)觀察顯示CZALO處理可以減少HUVEC中脂褐素的積累(圖5 h)。CLSM圖像顯示在衰老細(xì)胞中γ-H2 AX熒光強度顯著增加。然而,在CZALO組中γ-H2 AX的熒光強度顯著降低(圖5i),證實CZALO處理可以有效地保護HUVEC免受DNA損傷。為了進一步確認(rèn)CZALO的抗衰老性能,使用免疫熒光染色評估了與衰老正相關(guān)的細(xì)胞周期停滯標(biāo)志物p16和p53的表達(dá)水平。免疫熒光圖像顯示CZALO處理后p16和p53的熒光強度顯著降低,表明基于CZALO的NO處理可以顯著降低p16和p53的表達(dá)(圖5 j和k)。Western印跡結(jié)果與之前結(jié)果一致,表明CZALO處理后H2 O2組中γ-H2 AX、p16和p53的蛋白表達(dá)顯著降低(圖51)??偟膩碚f,從CZALO釋放的NO顯著降低γ-H2 AX、p16和p53的表達(dá)水平,從而促進DNA修復(fù)并減輕細(xì)胞周期停滯。
圖5 內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)CZALO介導(dǎo)的衰老減緩。(a)示意圖顯示CZALO選擇性釋放NO以緩解內(nèi)皮細(xì)胞衰老;(b)不同制劑處理后人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)細(xì)胞內(nèi)NO含量的變化;(c-f)不同處理后(c)IL-1β、(d)IL-6、(e)IL-8和(f)TNF-α在H?O?誘導(dǎo)的衰老HUVEC中的分泌水平;(g)衰老和NO氣體處理的HUVEC中SA-β-gal染色的代表性圖像;(h)不同處理后HUVECs的生物透射電鏡圖像;(i)DNA損傷標(biāo)記物γ-H2AX的代表性免疫熒光圖像;(j,k)細(xì)胞周期停滯標(biāo)志物的代表性免疫熒光圖像,包括(j)p16和(k)p53;(l)Western blotting檢測不同處理組HUVEC中IL-8、IL-6、p53、p16和γ-H2AX的表達(dá)水平
高通量轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,其揭示了H2 O2刺激的HUVEC(模型組)和CZALO處理的HUVEC(實驗組)之間的顯著DEG(圖6a)。如圖6 b所示,火山圖證明,在CZALO處理后,202個基因顯著上調(diào),而391個基因顯著下調(diào)。為了更深入地了解CZALO介導(dǎo)的DEG的生物學(xué)功能,進行了GO分析以探索生物學(xué)過程、細(xì)胞組分和分子功能的變化(圖6c)。此外,KEGG途徑氣泡圖顯示在CZALO處理期間,諸如NF-κ B信號傳導(dǎo)、AGE-β信號傳導(dǎo)、MAPK信號傳導(dǎo)和TGF-β信號傳導(dǎo)的途徑顯著富集(圖6d)。GSEA分析進一步證實,與對照組相比,與這些信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)的DEG在CZALO處理組中顯著富集(圖6 e)。圓形圖進一步證實了這些信號傳導(dǎo)途徑與衰老相關(guān)基因的密切關(guān)聯(lián),表明CZALO誘導(dǎo)的NO潛在地具有良性抗衰老作用(圖6 f)。進一步分析了這三種途徑中DEG的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)在CZALO處理的HUVEC中,DEG如白細(xì)胞介素-1 α(IL-1α)、轉(zhuǎn)化生長因子β2(TGFβ2)、叉頭盒O 1(FOXO 1)和超氧化物歧化酶2(SOD 2)的錫永水平顯著下調(diào),這與先前的發(fā)現(xiàn)一致(圖6 g)。總之,CZALO產(chǎn)生的NO可有效調(diào)節(jié)SASP因子的分泌,增強溶酶體功能,緩解細(xì)胞周期停滯,并減少衰老內(nèi)皮細(xì)胞的DNA損傷,從而發(fā)揮強效抗衰老作用。
圖6 不同處理的HUVEC的高通量轉(zhuǎn)錄組測序。(a)主成分分析(PCA)顯示模型組和CZALO組之間的差異表達(dá)基因(DEGs);(b)火山圖描繪了用CZALO處理的HUVEC與模型組相比的上調(diào)(藍(lán)色)和下調(diào)(綠色)基因(使用RNA-Seq進行分析);(c)不同處理下HUVEC中DEGs的基因本體(GO)注釋分析;(d)與模型組相比,CZALO處理的HUVEC中DEGs的KEGG通路分析;(e)基因集富集分析(GSEA)圖顯示模型組和CZALO治療組之間AGE-RAGE通路(上圖)和TGF-β信號通路(下圖)中的基因富集;(f)圓形圖顯示DEG和關(guān)鍵信號通路之間的相互作用;(g)圓形熱圖顯示與AGE-RAGE、NF-κB和TGF-β信號通路相關(guān)的DEG表達(dá)水平
(4)CZALO對ApoE?/?小鼠動脈粥樣硬化的治療作用及機制
離體熒光圖像顯示,CZALO組的胸主動脈和主動脈根部的熒光強度明顯強于CZAL組,表明CZALO由于OPN使能的主動靶向而有效地在斑塊內(nèi)蓄積(圖7a和b)。為了進一步研究CZALO的體內(nèi)抗動脈粥樣硬化功效,給ApoE?/?小鼠喂食了8周的高脂飲食,以誘導(dǎo)動脈粥樣硬化斑塊,如圖7 c所示。然后從動脈粥樣硬化小鼠中取出主動脈,并縱向切開以暴露動脈內(nèi)膜。根據(jù)觀察斑塊的ORO染色(圖7 d和e),與生理鹽水組(32.59%)、L組(26.44%)、CZL組(23.17%)和CZAL組(16.55%)相比,CZALO組顯示出最低的平均斑塊面積百分比(13.72%)。同樣,為了進一步研究抗動脈粥樣硬化的功效和機制,采集了主動脈弓的冷凍切片和石蠟切片。冷凍切片用ORO染色,結(jié)果顯示ORO染色面積從14.5%減少到5.8%(圖7 f和g),表明CZALO顯著減少了斑塊面積。這些發(fā)現(xiàn)證實了CZALO在縱向和橫向都能顯著減少斑塊面積。H&E染色表明,與鹽水組相比,接受CZALO治療的動脈粥樣硬化小鼠表現(xiàn)出壞死核心從42.31%減少至30.25%(圖7 h和i)。此外,平滑肌細(xì)胞的遷移、增殖和膠原的生成可能加劇斑塊的形成和血管狹窄,Masson染色(圖7 j和k)證明CZALO有效減少血管平滑肌細(xì)胞浸潤和減少斑塊中膠原積聚,這有利于穩(wěn)定動脈粥樣硬化斑塊。
圖7 CZALO在ApoE?/?小鼠中的抗動脈粥樣硬化療效。(a,b)動脈粥樣硬化小鼠的心臟和主動脈的離體熒光圖像(a)及相應(yīng)的定量分析(b);(c)治療方案示意圖;(d,e)不同處理后動脈粥樣硬化小鼠主動脈的油紅O(ORO)染色代表性圖像(d)及定量分析(e);(f,g)主動脈弓切片的ORO染色代表性圖像(f)及主動脈竇的相應(yīng)定量分析(g);(h-k)主動脈根部切片的代表性免疫組織化學(xué)圖像及定量分析,包括(h,i)蘇木精-伊紅(H&E)染色和(j,k)Masson三色染色
受上述結(jié)果的鼓舞,研究者對CZALO在體內(nèi)對抗動脈粥樣硬化斑塊的機制進行了深入的探索。首先研究了CZALO誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化和重組免疫微環(huán)境以發(fā)揮抗炎作用的潛力。如圖8a所示,使用F4/80、CD 86和CD 206分別標(biāo)記巨噬細(xì)胞、M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞進行多重免疫熒光染色。生理鹽水組的動脈炎小鼠在其主要動脈中表現(xiàn)出高百分比的CD 86+巨噬細(xì)胞(M1型)和低百分比的CD 206+巨噬細(xì)胞(M2型)。CZALO治療明顯減少了CD 86+巨噬細(xì)胞,并增加了CD 206+巨噬細(xì)胞,證實CZALO促進M1(炎癥)巨噬細(xì)胞向M2(抗炎)巨噬細(xì)胞極化。此外,CZALO通過降低包括TNF-α和IFN-γ在內(nèi)的炎性因子的血清水平而顯示出有效的抗動脈粥樣硬化功能,如圖8b-e所示。上述結(jié)果表明,CZALO通過促進巨噬細(xì)胞從炎性M1型向抗炎性M2型的極化并降低炎性因子的血清水平來對抗體內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊。根據(jù)γ-H2 AX免疫熒光染色,在生理鹽水組中觀察到顯著的亮黃色熒光信號,而CZALO組顯示斑塊內(nèi)熒光信號顯著降低(圖8 f和j)。接下來,使用細(xì)胞衰老的生物標(biāo)志物(包括p16、p21和p53)進行免疫熒光染色,以評價CZALO的抗衰老效果。根據(jù)實驗結(jié)果,在鹽水組中觀察到p16的顯著紅色熒光信號,而在CZALO處理組中斑塊內(nèi)的熒光信號顯著降低(圖8 g和k)。類似地,在p21和p53免疫熒光染色圖像中,生理鹽水組顯示出強的熒光信號,而CZALO組中的熒光信號逐漸減弱(圖8h-1、i和m)。上述結(jié)果表明,CZALO通過下調(diào)衰老標(biāo)志物γ-H2 AX、p21、p16和p53在動脈粥樣硬化的治療中發(fā)揮抗衰老作用。綜上所述,體內(nèi)實驗證明CZALO具有協(xié)同抗炎和抗衰老作用,從而有效治療動脈粥樣硬化。
圖8 CZALO在ApoE?/?小鼠中的抗動脈粥樣硬化機制。(a)ApoE?/?小鼠經(jīng)不同處理后的主動脈根部切片的代表性免疫熒光圖像(用CD86、CD206和F4/80抗體染色);(b-e)血清中炎癥因子水平,包括(b)TNF-α、(c)IFN-γ、(d)IL-4和(e)IL-10;(f-m)主動脈根切片的代表性免疫熒光圖像及定量分析,包括抗(f,j)γ-H2AX、(g,k)p16、(h,l)p53和(i,m)p21抗體染色
本研究設(shè)計和工程化了一種創(chuàng)新的CZALO納米脂質(zhì)體,用于在有效的抗動脈粥樣硬化治療中特異性地調(diào)節(jié)血管微環(huán)境穩(wěn)態(tài)。首先,CZALO選擇性地靶向動脈粥樣硬化部位并通過OPN介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入巨噬細(xì)胞,隨后釋放包封的CZ納米顆粒(NP)和L-Arg。CZ NP模擬多種天然抗氧化酶,如SOD、POD、CAT和GPx,以有效地抑制ROS,從而顯著抑制膽固醇攝取并促進巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化,這提供了抗氧化和抗炎作用作為第一益處。同時,L-Arg在巨噬細(xì)胞內(nèi)被過氧化的NOS催化產(chǎn)生NO氣體,NO氣體選擇性地在原位釋放,然后擴散到內(nèi)皮細(xì)胞中。該過程調(diào)節(jié)SASP因子分泌,增強溶酶體功能,破壞細(xì)胞周期停滯,并減少衰老內(nèi)皮細(xì)胞中的DNA損傷,從而實現(xiàn)抗衰老作用作為第二個益處。抗氧化/抗炎和抗衰老的組合作用協(xié)同調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化微環(huán)境,降低動脈粥樣硬化負(fù)擔(dān),在體外和體內(nèi)均具有令人滿意的生物安全性。這項工作強調(diào)了CZALO通過利用其選擇性抗氧化特性和抗衰老機制同時靶向和治療動脈粥樣硬化的獨特能力。
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