关键词:
脑出血
儿茶素
多酚纳米颗粒
血脑屏障
氧化应激
铁死亡
摘要:
目的:
脑出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)是一种常见的急性脑血管疾病,具有高致残率和高死亡率,其继发性损伤机制复杂,包括血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)破坏、氧化应激、炎症反应及铁死亡(ferroptosis)等。然而,目前针对ICH继发性损伤的有效干预措施仍然有限,因此,迫切需要寻找新的治疗靶点,以减少ICH继发性损伤,改善患者的神经功能恢复。既往研究表明,抗氧化剂和铁螯合剂可在一定程度上缓解ICH后的继发性损伤,但对于基于天然多酚的纳米材料是否能够通过抑制氧化应激和铁死亡从而改善ICH预后,目前尚缺乏相关研究。因此,本研究旨在探讨基于儿茶素的多酚纳米颗粒(CNPs@PEG)在ICH继发性损伤中的治疗作用及其潜在机制。
方法:
本研究采用氧化聚合方法制备儿茶素纳米颗粒(CNPs),通过紫外可见光谱(UV-Vis)验证CNPs的成功聚合,扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)评估其形貌,ABTS自由基和DPPH自由基清除实验评估其抗氧化能力。之后使用聚乙二醇(PEG)修饰CNPs,制备CNPs@PEG,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实PEG的连接,动态光散射评估其水合粒径和Zeta电位,丁达尔效应实验及在不同介质中的分散稳定性实验评估其稳定性及分散性,利用红细胞溶血实验评估CNPs@PEG的生物安全性。将8-10周龄22-25g的雄性C57BL/6小鼠随机分为Sham组、ICH+PBS组、ICH+CNPs@PEG组和CNPs@PEG-IV组,每组6只,采用胶原酶诱导ICH模型,并通过侧脑室注射对应药物进行干预。CNPs@PEG-IV组分别于给药1天后(n=3)和7天后(n=3)处死,收集脑组织进行组织学分析(HE染色、尼氏染色)进一步评估CNPs@PEG的生物安全性。Sham组、ICH+PBS组及ICH+CNPs@PEG组于术后第5天,通过改良Garcia评分、圆筒实验和转角实验评估神经功能恢复情况。随后,利用伊文思蓝染色检测血脑屏障破坏情况,试剂盒测定脑组织铁含量、丙二醛(MDA)水平及谷胱甘肽(GSH)水平,并通过Western blot检测GPX4和SLC7A11蛋白表达水平。最后,通过HE染色、尼氏染色和普鲁士蓝染色评估脑组织形态及铁沉积情况。
结果:
1.紫外-可见光谱证实了儿茶素成功聚合为CNPs,扫描电子显微镜及透射电子显微镜观察显示,CNPs呈近球形纳米结构,粒径约120nm,表面粗糙。ABTS自由基和DPPH自由基清除实验结果表明,CNPs具有良好的抗氧化活性,且随着浓度的增加,自由基清除率显著提高。傅里叶变换红外光谱证实PEG成功连接到CNPs表面,形成CNPs@PEG复合物,动态光散射表明PEG修饰未引起明显的CNPs聚集或颗粒生长。Zeta电位测定结果显示CNPs@PEG在水相环境中的胶体稳定性仍较好。丁达尔效应实验及在不同介质中的分散稳定性实验表明CNPs@PEG具有良好的稳定性及分散性。红细胞溶血实验结果显示,在20-200μg/m L浓度范围内,CNPs@PEG未引起明显溶血。此外,CNPs@PEG-IV组小鼠侧脑室注射CNPs@PEG后,HE染色及尼氏染色均未发现明显的脑组织损伤。
2.改良Garcia评分结果表明,与Sham组相比,ICH+PBS组小鼠的神经功能评分显著降低,而CNPs@PEG处理后评分明显提高。圆筒实验和转角实验结果进一步证实,与ICH+PBS组相比,CNPs@PEG处理组小鼠的偏瘫侧前肢使用率及偏瘫侧肢体功能恢复均显著改善。
3.伊文思蓝染色结果显示,与ICH+PBS组相比,CNPs@PEG处理后脑组织伊文思蓝渗出减少,提示其可有效减轻血脑屏障损伤。生化检测结果表明,CNPs@PEG处理后,小鼠脑组织MDA水平下降,GSH含量升高,与ICH+PBS组相比均有显著改善。此外,Western blot结果显示,CNPs@PEG处理可上调抗氧化相关蛋白GPX4和SLC7A11的表达水平。
***染色、尼氏染色表明CNPs@PEG能够有效保护神经细胞,减少ICH所引起的神经元损伤。普鲁士蓝染色结果显示,与Sham组相比,ICH+PBS组小鼠脑组织中铁沉积显著增加,而CNPs@PEG处理后铁沉积明显减少。组织铁含量检测结果进一步表明,CNPs@PEG组脑组织铁含量降低。
结论:
本研究成功制备了基于儿茶素的多酚纳米颗粒(CNPs@PEG),并证实其具有良好的胶体稳定性、生物相容性、生物安全性和抗氧化能力。在ICH小鼠模型中,CNPs@PEG可改善神经功能缺损,减轻血脑屏障损伤,并减少氧化应激及铁沉积。进一步的机制研究表明,CNPs@PEG能够提高GSH水平、降低MDA含量、上调GPX4和