《Journal of Controlled Release》：Dual-targeted nano-inhibitors of pyroptosis for synergistic therapy of traumatic brain injury
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精準遞送脂質體納米顆粒通過生物膜偽裝和炎癥響應級聯靶向機制抑制創傷性腦損傷中的pyroptosis炎癥，保護血腦屏障并促進認知恢復
趙王|馬張強|傅海娟|張華淼|朱和平|聶振宇|黃蕾怡|胡紅華|周敏|肖振坤|李陽|劉慧萍|畢秋辰|唐龍光|王冰
中南大學衡陽醫學院第二附屬醫院神經外科，中國衡陽421001
摘要
繼發性神經炎癥是創傷性腦損傷（TBI）后進行性損傷的主要驅動因素，然而由于藥物在受損腦部積累不足，藥物治療效果有限。本文報道了一種分層靶向脂質體納米顆粒（TTL-NPs），用于精確遞送焦亡抑制劑雙硫侖（DSF）。TTL-NPs表面包裹有內皮細胞膜，利用同型相互作用提高血腦屏障（BBB）的穿透能力。一種分層設計的肽序列實現了順序遞送：納米顆粒首先通過彈性蛋白酶結合附著于外周血中的中性粒細胞，在炎癥環境中經基質金屬蛋白酶切割后釋放神經元靶向肽（Tet1），從而脫離中性粒細胞并實現對神經元的二次靶向。在小鼠TBI模型中，TTL-NPs增強了損傷部位的DSF積累，抑制了焦亡反應，保持了BBB的完整性，減輕了神經炎癥，并促進了認知恢復。這項工作結合了仿生偽裝技術和炎癥響應性分層靶向機制，實現了對焦亡抑制的時空控制，為TBI治療及其他中樞神經系統疾病提供了有前景的策略。
引言
創傷性腦損傷（TBI）是全球范圍內最常見且危害嚴重的神經系統疾病之一，導致大量死亡和長期殘疾。從病理生理學角度來看，TBI可分為原發性和繼發性損傷[1]。原發性損傷發生在外部機械沖擊瞬間，而繼發性損傷則在初次損傷后數小時至數天內逐漸發展，涉及復雜的生化和細胞事件[2][3]。其中，廣泛的神經元死亡起著關鍵作用，伴隨細胞碎片、凋亡小體及多種促炎介質的釋放。這些因素共同引發了膠質細胞（尤其是星形膠質細胞和小膠質細胞）的異常激活和反應性增殖，導致中樞神經系統（CNS）免疫穩態紊亂及神經炎癥加劇[4][5]。盡管藥物和臨床干預措施能在一定程度上減輕繼發性損傷，但在實際應用中效果仍有限[1]。
TBI發生后，損傷相關分子模式（DAMPs）如HMGB1和ATP會迅速在損傷部位釋放，引發先天免疫反應[6]。這些分子激活駐留的CNS免疫細胞（小膠質細胞），并促進中性粒細胞和單核細胞等外周免疫細胞的浸潤[7]�；罨拿庖呒毎置诙喾N促炎細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）、干擾素-γ（IFN-γ），尤其是白細胞介素-1β（IL-1β）和白細胞介素-18（IL-18）[8]。同時，DAMPs還誘導基質金屬蛋白酶（MMPs）的上調，特別是MMP-2和MMP-9，這些酶參與細胞外基質的降解和血腦屏障（BBB）的破壞，進一步加重神經炎癥和組織損傷[9][10]。
近期研究指出，焦亡（一種由gasdermin介導的程序性細胞死亡）是TBI中神經炎癥的關鍵驅動因素。焦亡細胞發生裂解性死亡并釋放強效炎癥介質（如IL-1β和IL-18），從而放大局部和全身性的炎癥反應[11]。鑒于其在繼發性損傷中的作用，靶向焦亡成為TBI治療的有希望的策略[12]。然而，有效的臨床轉化面臨多個關鍵挑戰，包括缺乏特異性抑制劑、不良的藥代動力學特性以及藥物難以穿過BBB。
雙硫侖（DSF）是一種獲得FDA批準的藥物，在酒精依賴治療中具有良好的臨床安全性記錄，最近被發現是一種選擇性抑制gasdermin D（GSDMD）介導的孔洞形成的抑制劑，從而抑制焦亡[13]。盡管DSF在TBI治療中具有潛力，但仍存在三大限制：（i）藥代動力學不佳，血漿半衰期短且代謝穩定性差；（ii）存在脫靶風險和治療窗口狹窄；（iii）由于BBB的屏障作用，藥物在CNS中的遞送效率低。這些限制凸顯了開發能夠增強DSF在腦損傷部位積累的先進藥物遞送系統的必要性。
基于納米載體的策略通過提高藥物溶解度、延長循環時間[14][15]以及調節炎癥微環境來促進BBB穿透[16][17]。為了增強炎癥靶向遞送，研究了中性粒細胞膜[18][19]和巨噬細胞膜[20]等仿生載體。這些系統不僅能逃避免疫清除，還能利用同型黏附作用增強BBB穿透并增加腦部藥物積累。但其大規模生產在技術上具有挑戰性且經濟上不現實。
本文開發了一種分層靶向脂質體系統（TTL-NPs），該系統封裝了DSF并覆蓋有bEnd.3衍生膜，這種膜提供了同型內皮細胞識別能力，延長了循環時間并增強了BBB穿透性。為了實現分層和炎癥響應性遞送，引入了NEBP-MMP-Tet肽序列。如圖1a所示，TTL-NPs首先通過NEBP序列結合中性粒細胞，利用中性粒細胞的趨化性和膜的靶向性穿過BBB并在損傷部位積累。TBI后，受損組織中的中性粒細胞趨化性和MMP表達增加，形成了有利于順序遞送的局部微環境[21]。在這種炎癥環境中，升高的MMPs切割響應性連接肽（圖1b），釋放Tet1序列并實現對神經元的二次靶向。隨后，DSF在損傷部位釋放，選擇性抑制GSDMD介導的孔洞形成，抑制神經元焦亡和炎癥細胞因子的釋放，從而減輕神經炎癥、保護BBB并促進TBI后的功能恢復（圖1c）。通過結合膜偽裝和分層靶向肽，TTL-NPs實現了損傷部位的協同積累和神經元特異性遞送，最大化了TBI的治療效果。
DSF（InvivoChem，V0859，美國），DSPC（GlpBio，GC41832，美國），膽固醇（Macklin，C13081830，中國），Cy5（GlpBio，GC35769，美國），Cy5.5（GlpBio，GC39818，美國），IR-780（GlpBio，GC48396，美國），DSPE-PEG2000-Mal（ToYongBio，P006007-2 k，中國），Evans Blue（Macklin，C16418136，中國），Dulbecco改良Eagle培養基（DMEM）（Procell，PM150210，中國），DMEM/F12（Procell，PM150312，中國），Roswell Park Memorial Institute 1640（RPMI-1640）（Procell，PM150110，中國），小鼠骨髓中性粒細胞
納米顆粒（NP）核心采用薄脂膜水化法制備。NEBP-MMP-Tet修飾膜可選擇性地結合外周中性粒細胞，從而促進納米顆粒穿過血腦屏障（BBB）并在損傷部位積累。將這種修飾膜包覆在NP核心上，制備得到TTL-NPs。納米顆粒核心、非靶向納米顆粒（NT-NPs）和TTL-NPs的直徑分別為129.43 ± 0.85 nm。
本研究開發了一種包覆有修飾細胞膜的混合脂質體藥物遞送系統，具有分層靶向能力。DSF是一種獲FDA批準的酒精依賴治療藥物，最近被證實為GSDMD介導的孔洞形成的抑制劑。然而，其強烈的疏水性和較差的穩定性嚴重限制了其系統性應用。因此，迫切需要開發有效的DSF遞送系統以治療TBI。
趙王：撰寫初稿、研究設計、數據整理。
馬張強：方法學設計、研究實施、數據整理。
傅海娟：結果驗證、數據分析。
張華淼：數據分析。
朱和平：方法學設計、數據整理。
聶振宇：結果驗證、數據整理。
黃蕾怡：數據整理、資金獲取。
胡紅華：資金獲取、研究實施。
周敏：研究實施、數據整理。
肖振坤：軟件開發、方法學設計。
李陽：
所有動物實驗均獲得浙江大學動物倫理委員會（ZJU20240840）的批準，并遵循ARRIVE指南。
作者聲明無利益沖突。
本研究得到了
國家自然科學基金（項目編號T2522033、82270113、32201127）、
浙江省高層次創新人才計劃、
湖南省衛生健康委員會國家重點臨床�？平ㄔO項目（項目編號20230279）、
湖南省自然科學基金（項目編號2025JJ90132）以及
浙江省自然科學基金（項目編號LTGY24H060002）的支持。
