1. 前言
非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一种以肝脂肪变性、炎症和纤维化为特征的慢性肝病,全球患病率不断上升,目前缺乏有效治疗手段。奥贝胆酸(OCA)作为法尼醇X受体(FXR)激动剂虽有一定疗效,但其水溶性差、靶向性不足和单机制作用限制了其临床应用。近年来,纳米技术尤其是仿生纳米载体在提高药物靶向性和多功能协同治疗方面展现出巨大潜力。巨噬细胞在NASH进程中扮演关键角色,其M1/M2表型失衡是推动疾病进展的重要因素,因此调控巨噬细胞极化成为治疗NASH的新策略。
本研究构建了一种基于M2巨噬细胞膜(M2M)伪装的PLGA纳米颗粒(O@PLGA@M),用于靶向递送OCA至炎症肝脏区域,实现多机制协同治疗。技术路线主要包括:通过IL-4和IL-13诱导RAW264.7细胞极化为M2表型,提取其细胞膜;采用纳米沉淀法制备OCA负载的PLGA内核(O@PLGA);最后通过共挤出法将M2M包覆于纳米颗粒表面,形成具有趋化靶向和免疫调节功能的O@PLGA@M。
在细胞实验中,研究首先在油酸钠(OA)和棕榈酸钠(PA)诱导的脂质负载RAW264.7巨噬细胞和AML12肝细胞模型中评估了纳米颗粒的摄取效率。结果显示,M2M修饰显著增强了纳米颗粒在脂质细胞中的内吞作用,其机制可能与整合素受体(α4、β2)与炎症标志物ICAM-1/VCAM-1的特异性结合有关。进一步地,在LPS诱导的M1型巨噬细胞中,O@PLGA@M有效促进M2型标志物CD206表达上调、M1型标志物CD86下调,并显著抑制炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β的释放。在FFA诱导的脂肪变性AML12细胞中,该纳米系统通过激活FXR-SHP-SREBP-1c通路显著降低细胞内甘油三酯(TG)积累,表现出优异的抗脂质生成和肝保护作用。
2. 高脂细胞添加剂
文中采用油酸钠(OA)和棕榈酸钠(PA)作为高脂细胞添加剂(现货号KC006,Kunchuang Technology Development, Xi’an, China.)联合处理RAW264.7巨噬细胞及AML12肝细胞诱导建立细胞脂变模型以研究非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。
该试剂(KC006)包括了独立包装的6mmol/L棕榈酸钠和12mmol/L油酸钠以及溶剂对照,试剂为无菌液体,能够直接使用,具备溶剂无毒、常温无析出,冻融无析出,无需加热助溶等优点,显著减少操作步骤,提升实验的稳定性。其中,棕榈酸钠可以用来诱导细胞损伤和炎症,油酸钠可以用来诱导细胞代谢异常。棕榈酸钠和油酸钠可以单独使用,也可以联合使用。需要说明的是,由于部分肝细胞较为敏感,某些情况下研究人员单独使用棕榈酸(钠)或油酸(钠)进行诱导也能获得理想的实验结果,但在研究非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)时,绝大数文献更推荐棕榈酸钠与油酸钠联合诱导的技术方案。
3.细胞处理及部分实验结果
1)脂质细胞靶向摄取机制
游离脂肪酸FFA(OA:PA=2:1)诱导的脂变RAW264.7和AML12细胞中,M2M涂层显著提升了纳米粒内化效率。如图1a-b所示,C6@PLGA@M在两种细胞中的平均荧光强度(MFI)较未包裹组(C6@PLGA)提高60%,且脂变巨噬细胞的摄取量显著高于正常细胞。此效应归因于M2M表面整合素受体(α4/β2)与炎症细胞高表达的ICAM-1/VCAM-1特异性结合,实现炎症微环境主动靶向。
图1 234O@PLGA@M的体外细胞摄取、巨噬细胞极化和抗脂肪生成作用
2)巨噬细胞重编程与抗炎效应
在LPS诱导的M1型RAW264.7细胞中,O@PLGA@M通过双路径调控免疫平衡:
极化调控:如图1c,PLGA@M(单M2M包裹)和O@PLGA@M均显著上调M2标志物CD206的mRNA(↑3倍)并抑制M1标志物CD86,流式细胞术进一步证实M2型细胞比例增加3倍。
炎症抑制:在FFA刺激模型中(图1d),O@PLGA@M展现出最强抗炎活性,TNF-α、IL-6和IL-1β分泌量分别降低至对照组的35%、42%和38%,效果远超游离OCA(仅抑制TNF-α)。此协同效应源于M2M的固有极化能力与OCA的FXR通路激活。
3)肝细胞脂毒性改善机制
脂变AML12肝细胞实验揭示关键代谢通路调控(图1e):O@PLGA@M通过激活FXR-SHP轴抑制脂生成因子SREBP-1c,使细胞内TG含量降低至游离OCA组的68%(p<0.001)。结合TEM图像(图2e)显示的完整M2M包覆结构及缓释曲线(图2i),证实纳米粒有效递送OCA至肝细胞并持续调节脂代谢。
图2 O@PLGA@M的制备与表征
图2中,荧光图像显示C6标记的O@PLGA@M在脂质负载的RAW264.7和AML12细胞中荧光强度显著高于未包膜组,说明M2M涂层显著提升了对炎症细胞和脂肪变性肝细胞的靶向能力。流式细胞术和qPCR结果表明,O@PLGA@M处理组中CD206 mRNA表达上升2.5倍,CD86下降45%,证实其高效推动M1向M2型巨噬细胞复极化。此外,ELISA检测显示该纳米颗粒能显著降低炎症因子水平,表明其具有强大的抗炎能力。在脂肪变性肝细胞中,O@PLGA@M处理组的TG含量明显下降,Western blot结果显示SHP表达上调、SREBP-1c下调,从分子层面揭示了其调控脂代谢的机制。
4.总结
本研究设计了一种M2巨噬细胞源膜(M2M)伪装的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米颗粒(O@PLGA@M),用于实现OCA向炎症肝脏区域的靶向递送,以恢复NASH中的肝脏稳态。M2M通过趋化作用提高了纳米平台对炎症肝脏的靶向效率,并促进了巨噬细胞从M1型向M2型的复极化。在蛋氨酸/胆碱缺乏(MCD)饮食诱导的小鼠NASH模型中,O@PLGA@M表现出优异的生物安全性和多方面的抗NASH功效,包括抗脂肪变性、抗炎和抗纤维化作用。机制上,O@PLGA@M通过调节巨噬细胞极化和抑制免疫细胞招募以减轻炎症级联反应,从而重编程巨噬细胞;同时通过减少脂肪变性和肝细胞损伤发挥肝保护作用。此外,O@PLGA@M还能将肠道微生物组导向有益状态进行调节,通过肠-肝轴进一步缓解NASH。这些发现表明,这种仿生纳米平台可作为一种有前景的策略,整合了靶向递送和多模式协同治疗,用于NASH的治理。
小编有话说:
油酸钠(OA)和棕榈酸钠(PA)混合诱导的细胞模型成功模拟NASH核心病理特征,游离脂肪酸FFA通过激活TLR4/NF-κB通路触发炎症级联,同时诱导肝细胞脂质堆积形成"代谢-炎症"恶性循环。实验中OA:PA的2:1浓度配比模拟患者游离脂肪酸谱,其优化浓度通过预实验确定。所使用的油酸钠(OA)和棕榈酸钠(PA)来自Kunchuang Technology Development, Xi’an, China.,其高纯度和稳定性为细胞模型的成功建立提供了保障,未来可进一步推广其在高脂细胞诱导、代谢疾病模型构建及相关药物筛选中的应用,为NASH等代谢性疾病的机制研究和治疗开发提供有力工具。
参考文献
Xier Pan, Xinyi Chen, et al. "Chemotaxis-guided Nanoplatform for Non-alcoholic Steatohepatitis Therapy via Macrophage Reprogramming, Hepatoprotection and Gut Microbiome Modulation". Biomaterials, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123694.