肝纖維化是慢性肝損傷后異常組織修復的常見病理結果，其特征是瘢痕組織的形成和過量的細胞外基質（ECM）沉積[1]。這一過程主要是由肝星形細胞（HSCs）持續激活引起的，這些細胞會轉化為肌成纖維細胞并合成大量膠原蛋白（主要是I型和III型），從而破壞正常的肝臟結構和功能[2]。全球范圍內，肝纖維化的病因多種多樣，主要包括酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）以及由病毒引起的慢性乙型或丙型肝炎感染。隨著肥胖和代謝綜合征的流行，NASH的發病率正在迅速增加，成為終末期肝病的主要原因[3]。如果不進行治療，肝纖維化可能會發展為肝硬化、肝衰竭甚至肝細胞癌，對全球公共衛生構成嚴重威脅。

在肝纖維化的復雜發病機制中，活性氧（ROS）的過度積累和TGF-β1/Smad信號通路的激活是兩個相互促進的核心驅動因素[4]。慢性肝損傷會導致線粒體功能障礙和NADPH氧化酶等酶系統的過度激活，引發ROS的爆炸性積累[5]。高水平的ROS不僅直接誘導肝細胞凋亡和壞死，還作為關鍵的第二信使激活HSCs并維持其激活狀態[6],[7],[8]。同時，TGF-β1被認為是最強的促纖維化因子。它磷酸化Smad2/3，與Smad4形成復合物并轉移到細胞核中，直接上調與纖維化相關的基因表達，包括膠原蛋白和α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）[9]。值得注意的是，ROS和TGF-β1/Smad通路之間存在密切的相互作用：ROS會氧化修飾TGF-β信號通路中的負調節因子，從而放大Smad信號；相反，激活的TGF-β通路會進一步促進ROS的生成，形成一個正反饋循環，驅動HSCs的持續激活和ECM的沉積[10]。因此，開發同時清除ROS和抑制TGF-β1/Smad通路的策略對于有效阻止肝纖維化的發展至關重要。

此外，肝細胞缺氧也是肝纖維化的重要誘因。缺氧會介導慢性炎癥反應和細胞外ECM的異常沉積，從而推動肝纖維化的進展。隨著纖維化的進展，肝竇的毛細血管化加劇，進一步加重肝臟的缺氧，形成一個自我持續的惡性循環[11]。近年來，產氧材料已被證明能夠有效提高病變組織的局部氧水平[12]。因此，利用這類材料來緩解肝臟缺氧有望成為減輕肝纖維化的有效策略。

目前，肝活檢是肝纖維化臨床診斷的金標準。然而，由于其侵入性、取樣誤差、觀察者間差異以及無法提供實時動態監測等固有缺點，其應用受到限制[13]。基于超聲波、CT和MRI的非侵入性診斷技術有效克服了傳統檢測方法的局限性。其中，MRI由于其無輻射、深部組織穿透能力、高空間分辨率和出色的軟組織對比度，已成為肝纖維化非侵入性診斷的關鍵工具[14]。目前，已經出現多種創新的基于MRI的診斷策略。例如，針對肝纖維化早期階段活化HSCs表面高表達的纖維細胞活化蛋白（FAP），研究人員成功構建了特定的小分子MRI探針。這些探針在FAP的催化下進行原位自組裝，顯著提高了其弛豫率，實現了對纖維化區域的敏感磁共振成像[15]。另一方面，通過設計對I型膠原蛋白具有強親和力的釓-鈀納米簇（GPPGL），實現了探針在肝纖維化區域的靶向積累。MRI信號增強的程度與纖維化的進展相關，為非侵入性評估肝纖維化嚴重程度提供了新方法[16]。在治療方面，除了針對病因的治療（如抗病毒治療）外，目前全球尚無藥物被批準用于特異性逆轉肝纖維化，臨床治療選擇極為有限[17]。許多在臨床前研究中顯示前景的抗纖維化藥物在臨床試驗中反復遇到挫折，原因包括靶向性差、全身毒性、生物利用度低以及單一靶點干預效果有限。納米技術為肝纖維化的檢測和治療帶來了新的希望，但不同的納米材料系統各有局限性。無機納米材料（如介孔二氧化硅、金納米棒）通常生物降解性較差，存在長期體內毒性的風險[18]；固體脂質納米顆粒具有良好的生物相容性，但可能存在藥物泄漏、穩定性不足和在病變肝臟中富集效率低等問題[19]；聚合物納米顆粒的降解產物可能引發炎癥反應，其靶向修飾策略也較為復雜[20]。納米酶作為納米材料的一個子集，相比天然蛋白酶具有顯著優勢，如更優異的穩定性、耐高溫、極端pH值和有機溶劑的能力，以及能夠同時模擬多種天然酶的功能[21]；通過表面工程顯著增強了活性，具有可控的酶樣活性[23]。其中，碳點納米酶廣泛應用于炎癥和氧化應激相關疾病[24]，而鈰納米酶已被用于治療炎癥性腸病和急性肝損傷[25],[26]。相比之下，MnO₂納米酶除了具有類似SOD和CAT的抗氧化酶活性外，還具有獨特的優勢[27],[28]。首先，MnO₂納米酶具有產氧特性。在肝纖維化的炎癥微環境中，MnO₂納米酶可以催化H₊和H₂O₂之間的反應，生成O₂和Mn²⁺，有效緩解纖維化肝組織的缺氧，生成的Mn²⁺可作為體內多種酶反應的天然輔因子，表現出高生物安全性[29]。其次，MnO₂納米酶具有雙模態MRI和PAI成像能力，有助于評估其對肝纖維化的治療效果[30]。總之，MnO₂納米酶通過多種協同機制對抗肝纖維化：一方面，其抗氧化酶活性有效清除纖維化肝臟中的ROS；另一方面，其產氧功能緩解局部組織缺氧，從而抑制缺氧引起的纖維化進展。此外，MnO₂納米酶結合了雙模態MRI/PAI成像能力，實現治療過程的實時可視化監測和療效評估，實現了診斷與治療的真正整合。

GLP作為一種天然多糖，具有優異的生物相容性和非免疫原性。它們可以通過酶解轉化為單糖，在體內完全代謝，表現出強大的抗氧化、抗炎和保肝作用。與MnO₂納米酶結合使用時，可以產生強大的協同效應，清除ROS并抑制TGF-β1/Smad信號通路[31],[32]。

本研究成功開發了一種新型GLP-MnO₂納米酶。我們利用GLP表面的豐富羥基與MnO₂納米酶表面的氧原子形成氫鍵，使兩者相互吸引并結合。通過GLP修飾，提高了MnO₂納米酶的水溶性。在病變區域，GLP-MnO₂同時表現出類似CAT和SOD的活性，有效清除積累的ROS，從而打破氧化應激的惡性循環。同時，它通過減少ROS引起的TGF-β1/Smad通路的激活，抑制HSC的激活和增殖，最終減少異常ECM的沉積（圖1）。本研究將系統評估GLP-MnO₂納米酶的合成和表征、體外ROS清除性能、雙模態成像能力以及在體內肝纖維化模型中的治療效果。還將闡明其通過“清除ROS-抑制TGF-β1/Smad通路”途徑發揮治療作用的分子機制。目的是提供一種具有診斷和治療功能的新型納米酶候選藥物，用于肝纖維化的評估和管理。