細(xì)胞膜包覆、靶向小膠質(zhì)細(xì)胞、具有多種類酶活性的超小納米探針,通過清除腦部活性氧調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞表型,緩解腦部氧化應(yīng)激及改善炎癥環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)方法概要:
**通過超小Cu2?xSe納米顆粒表面的Cu2+離子絡(luò)合槲皮素(簡寫為CSPQ納米顆粒),賦予納米顆粒類過氧化氫酶(CAT)、類過氧化物酶(POD)和類超氧化物歧化酶(SOD)的性質(zhì),實(shí)現(xiàn)優(yōu)于單一槲皮素和單一Cu2?xSe納米顆粒的ROS清除能力。更優(yōu)的多種類酶活性使CSPQ納米顆粒具有**的抗炎作用,可以將小膠質(zhì)細(xì)胞極化為具有神經(jīng)保護(hù)作用的M2表型。
其次,我們采用神經(jīng)元細(xì)胞(MES23.5細(xì)胞)的細(xì)胞膜包覆CSPQ,賦予其**的靶向小膠質(zhì)細(xì)胞的性能,并揭示**靶向性能是由于神經(jīng)元細(xì)胞膜表面的血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子VCAM-1和小膠質(zhì)細(xì)胞表面的整合素α4β1之間的特異性相互作用。最后,我們利用聚焦超聲打開血腦屏障將超小納米顆粒**遞送至腦部、改善氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),**提高帕金森模型小鼠的學(xué)習(xí)和認(rèn)知功能。
圖文解析
如圖一所示,我們利用超小Cu2-xSe納米顆粒表面的Cu2+離子絡(luò)合槲皮素,制備了具有**清除ROS能力的CSPQ納米顆粒,其清除能力優(yōu)于單純的槲皮素(QP)和Cu2-xSe納米顆粒(CSP)。酶活性檢測試劑盒證明所得CSPQ納米顆粒通過多種類酶活性(CAT、SOD、 POD酶)清除ROS。
如圖二所示,我們檢測了CSPQ納米顆粒對細(xì)胞微環(huán)境的調(diào)控作用,以及對細(xì)胞的保護(hù)作用機(jī)制。CSPQ納米顆粒被吞入細(xì)胞后,對BV2和3T3、以及SH-SY5Y細(xì)胞均表現(xiàn)出較低的毒性,并且可以**清除小膠質(zhì)細(xì)胞BV2中的ROS,明顯改善SH-SY5Y細(xì)胞的膜電位和形態(tài)。利用流式分析和免疫熒光方法,我們發(fā)現(xiàn)CSPQ納米顆粒可以將小膠質(zhì)細(xì)胞BV2極化為對神經(jīng)具有保護(hù)作用的M2表型,**促炎因子IL-6的釋放,同時(shí)促進(jìn)抗炎因子IL-10的釋放。納米顆粒還使SH-SY5Y細(xì)胞的抗凋亡因子Bcl-2表達(dá)上調(diào),促凋亡因子caspase-3表達(dá)下調(diào)。
如圖三所示,為了提高CSPQ納米顆粒的遞送效率和效果,我們提取神經(jīng)元細(xì)胞MES23.5的細(xì)胞膜,包覆CSPQ納米顆粒。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜包裹明顯增加了小膠質(zhì)細(xì)胞對CSPQ納米顆粒的吞噬,具有**的靶向性,其靶向作用是由于小膠質(zhì)細(xì)胞表面高表達(dá)的整合素α4β1與神經(jīng)元細(xì)胞MES23.5表面的血管細(xì)胞黏附分子VCAM-1之間的特異性相互作用。
由于Cu2-xSe納米顆粒在近紅外區(qū)具有很強(qiáng)的表面等離子體共振吸收,可以**地將近紅外光轉(zhuǎn)化為熱實(shí)現(xiàn)光聲成像,因此,我們利用光聲成像監(jiān)測CSPQ@CM納米顆粒在腦部的富集效果,發(fā)現(xiàn)與沒有聚焦超聲相比,采用聚焦超聲打開血腦屏障可以**提高納米顆粒在腦部的富集量(如圖四所示)。
我們通過兩次尾靜脈注射CSPQ@CM納米顆粒**帕金森小鼠(如圖五所示)。**之后的小鼠在轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)中,停留在轉(zhuǎn)棒上的時(shí)間明顯增加。在水迷宮實(shí)驗(yàn)中,游泳速度得到提升,能夠快速找到逃生平臺(tái)。在空間探索實(shí)驗(yàn)中,**組小鼠的記憶認(rèn)知也得到明顯改善,穿過逃生平臺(tái)的次數(shù)明顯增多。此外,我們利用Elisa檢測不同組小鼠的腦脊液中多巴胺含量,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過**的小鼠腦脊液中多巴胺含量增加。腦部組織的尼氏染色、TH、IBA-1免疫熒光顯示,CSPQ@CM納米顆粒可以**改善帕金森小鼠腦部微環(huán)境,提高帕金森病的**效果。