项目文章（IF=12.6） | 新桥医院神经内科杨清武团队开发出基于纳米颗粒的脑缺血再灌注损伤修复新途径

缺血性中风（ischemic stroke，IS）是一种难以治愈的神经血管疾病，血管阻塞会触发血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的破坏、脑组织坏死以及神经元细胞凋亡，进而引起肢体协调障碍、认知能力下降和中枢神经系统疾病。急性中风唯一有效的治疗方法是再灌注疗法，然而，再灌注疗法引起的炎症反应常常加重继发脑组织损伤，极大影响治疗效果。目前，再灌注损伤的治疗选择仍然不理想，神经保护措施也缺乏。

近几十年来，纳米技术受到越来越多的关注，且被广泛应用于动脉粥样硬化、中风、癌症、关节等疾病的诊断和治疗。其中雷帕霉素纳米颗粒（Rapamycin nanoparticles，RNP）具有抗炎、抗增殖和自噬激活效果，能够有效修复脑缺血/再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）损伤。虽然纳米技术在药物递送、疗效和安全性方面优于传统疗法，但传统纳米医学缺乏特定部位靶向，且人体免疫系统将纳米药物视为陌生物，导致其在体内被去除，实际应用中存在局限。

近日，陆军军医大学第二附属医院（新桥医院）神经内科杨清武主任团队在J Nanobiotechnology（IF 12.6）发表了题为“Exploring the multi-repair effects of advanced biomimetic rapamycin nanoparticles on cerebral ischemia-reperfusion injury”的研究论文，该研究中作者对单核细胞膜包裹RNP（monocyte membrane-encapsulated RNPs，McM/RNPs）的深入研究，揭示了McM/RNP在脑I/R损伤中修复BBB的功能。通过抗炎、抗凋亡和细胞周围调控的多功能作用，MCM/RNPs纳米系统成功维持了脑内环境的稳定，为缺血性中风再灌注损伤的临床治疗提供了新思路和策略。

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一、McM/RNPs的制备以及对大鼠模型中脑I/R损伤的治疗效果

本文通过纳米沉淀法获得RNPs，并且和源于RAW264.7细胞的单核细胞膜囊泡混合制备成为McM/RNPs。随后通过体外实验验证了其具有持续药物释放中的潜力以及免疫规避特性。说明McM/RNPs能够有效逃逸巨噬细胞的吞噬作用，并能稳定且持久的释放药物。

为了评估McM/RNPs在体内的治疗效果，研究使用大鼠tMCAO模型在缺血再灌注损伤后12小时通过尾静脉注射纳米药物。根据治疗第7天采用红四氮唑（TTC）染色来评估治疗效果，发现McM组的梗塞体积显著减少。而治疗不同时间点评估了各组大鼠的神经行为功能障碍也显示，接受McM和McM/RNPs治疗的tMCAO大鼠的Longa评分在3天和5天时低于对照组。结果显示，McM和McM/RNPs显著改善了神经功能，且McM/RNPs的疗效显著优于单独使用McM。

图1. McM/RNPs对I/R的治疗效果

二、McM/RNPs在脑内的保护效应

McM/RNPs能显著减小梗死体积并促进脑缺血再灌注损伤后的神经功能恢复。研究进一步观察发现，经过7天的McM/RNPs治疗，梗死区域的神经元数量显著增加，其水平与正常组相比已无显著差异。此外，McM/RNPs治疗后血管数量明显增多，梗死区域的新生血管形成有助于为神经细胞提供营养和氧气。神经元细胞分化程度高，成熟神经元在损伤后难以再生，因此梗死区域神经元数量的增加提示McM/RNPs可能促进了缺血区域神经元的存活。

图2. McM/RNPs的神经保护效应

I/R损伤可能造成BBB受损，引起其通透性增加，而内皮紧密连接是构成血脑屏障的主要结构基础。修复内皮-内皮紧密连接对于维持细胞层的完整性和选择性通透至关重要，也是治疗I/R损伤的关键环节。经过7天的McM/RNPs治疗，内皮紧密连接蛋白Claudin-5和ZO-1的表达著增加，且蛋白分布在内皮细胞（CD31标记）周围。通过计算Claudin-5和ZO-1的面积占比，进一步证实了McM/RNPs在修复内皮紧密连接中的作用。此外，和BBB完整性高度相关的周细胞未出现明显肿胀，并有序排列在内皮细胞周围。说明McM/RNPs在修复内皮功能、促进周细胞有序排列方面发挥重要作用，从而维持血脑屏障的完整性。

图3. McM/RNPs在I/R损伤后重塑内皮细胞的功能

随后，文章进一步探索了McM/RNPs在缺血再灌注损伤后发挥神经保护作用的机制。既往研究已证实McM/RNPs能够减轻炎症反应，但对其小胶质细胞极化转变的影响尚未阐明。本文发现，经RNPs、McM或McM/RNPs治疗7天后，小胶质细胞数量明显减少。缺血再灌注损伤导致小胶质细胞过度增殖和极化，而McM/RNPs能有效抑制M1型小胶质细胞及总体小胶质细胞的增殖，同时促进M1型向M2型转化，提高了M2型小胶质细胞的比例。

炎症反应在IS中起关键作用，通过释放TNF-α、IL-6等促炎因子激活免疫细胞，进而作用于血脑屏障导致其通透性增加；而IL-10在脑缺血区域积累有利于减轻神经炎症、修复受损血脑屏障并防止中风后神经元凋亡VEGF能促进血管内皮细胞增殖、迁移和管腔形成，增强血管系统稳定性，对修复受损血脑屏障至关重要。研究表明RAP可抑制炎症细胞增殖，并可抑制促炎细胞因子TNF-α、IL-6的分泌，且该抑制作用随治疗时间延长显著增强。同时McM/RNPs对IL-6分泌具有持续抑制作用，并能促进VEGF-A的时空性分泌。

图4. McM/RNPs的神经保护机制

三、生物安全性评估

为了评估生物安全性，研究先是通过体外直接接触法检测大鼠血液与RNPs或McM/RNPs共孵育后的溶血率，RNPs的溶血率为4.036%，MCM/RNPs仅为1.550%。随后对各治疗组大鼠的主要器官进行HE染色，治疗7天后发现，主要器官未出现显著病理改变，大鼠脑切片H&E染色也表明McM/RNPs具有安全性：经治疗后，缺血区域脑细胞皱缩现象明显改善，细胞数量增加，形态恢复。提示McM/RNPs毒性低且对改善缺血再灌注损伤具有良好的治疗效果，大鼠血清肝肾功能指标分析也表明治疗后肝肾功能未受损伤。综上所述，McM/RNPs无明显毒副作用，有望成为治疗缺血再灌注损伤的潜在临床药物。

图5. 生物安全性评估

四、McM/RNPs的分子机制

为了阐明McM/RNPs治疗脑缺血再灌注损伤的分子机制，文章对McM/RNPs治疗7天后的缺血脑组织进行了RNA测序分析。结果显示，与tMCAO组相比，McM/RNPs组中细胞因子-细胞因子受体相互作用、神经活性配体-受体相互作用、中性粒细胞胞外陷阱形成、趋化因子信号通路、细胞黏附分子以及Rap1信号通路等多种信号通路受到影响，这与体外和体内观察到的神经保护及抗炎机制相一致。同时，层次聚类分析也展示了各比较组间的差异基因表达模式，揭示了与对照组相比的显著基因变异。该分析从分子水平突出了治疗后基因表达的变化特征。

图6. 不同治疗后缺血性脑组织的RNA-seq分析

本研究设计了一种具有病灶靶向能力的生物源性纳米平台，用于治疗脑缺血再灌注损伤。通过进一步负载治疗药物RAP，在tMCAO大鼠模型中实现了协同抗缺血性中风损伤的治疗效果。

研究所制备的McM/RNPs具有良好的生物相容性，并能穿越血脑屏障。经尾静脉注射后，McM/RNPs能够靶向脑缺血区域，对缺血再灌注损伤表现出良好的治疗效果，并通过多种机制发挥神经保护作用：不仅抑制炎症细胞增殖、减轻细胞凋亡、促进血管新生，还能提高M2型小胶质细胞比例、减少促炎细胞因子分泌、促进内皮紧密连接蛋白表达，从而重塑脑缺血微环境。这些结果表明，McM/RNPs能有效减小梗死面积、改善神经功能评分并修复血脑屏障。

参考文献

Wang Y, Ma Y, Cai T, Pei C, Yang G, Dai Y, Li M, Ye D, He C, Zhao C, Hu L, Yang Q. Exploring the multi-repair effects of advanced biomimetic rapamyci nanoparticles on cerebral ischemia-reperfusion injury. J Nanobiotechnology. 2025 Nov 26;24(1):4.

供稿：周广庆

编辑：市场部

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