装载多西环素的钙磷酸盐纳米颗粒对LPS诱导神经炎症的小鼠的保护作用

在神经科学研究领域，神经炎症（neuroinflammation）是许多神经病学疾病的一个重要病理特征。神经炎症是中枢神经系统（CNS）对多种损伤性触发因素（如缺血、感染、创伤、免疫反应或暴露于有毒蛋白质）的一种复杂反应。当这种炎症反应无法得到有效中止时，会导致持续性炎症，从而造成严重的神经损伤和相关疾病，如抑郁症、阿尔茨海默病、帕金森症以及痴呆症等。在这种背景下，本文作者们开展了一项研究，以评估多西环素（doxycycline, DX）及其负载的钙磷酸盐纳米颗粒（dx@cap）和果胶涂层的多西环素钙磷酸盐纳米颗粒（pec/dx@cap）对脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的神经炎症小鼠的影响，并探讨了腺苷单磷酸活化蛋白激酶（AMPK）在这一过程中的作用。

研究背景与目的

当前研究的主要目的是评估果胶涂层、多西环素负载的钙磷酸盐纳米颗粒（pec/dx@cap）在小鼠中对LPS诱导的神经炎症的潜在治疗效果，并确认IL-6、SOD、TLR-4、AMPK和NRF2在此过程中的作用。LPS是革兰氏阴性菌的细胞壁成分，与多种神经退行性疾病密切相关。通过外周注射LPS，可以诱导CNS内的细胞因子升高，从而模拟神经炎症的模型，为研究新疗法提供了实验基础。

作者与机构信息

本研究由Sahar A. Harby, Suzan Awad Abdelghany Morsy, Mona Hassan Fathelbab, Norhan S. El-Sayed, Salma E. El-Habashy和Rania G. Aly六位作者共同完成，他们分别来自埃及亚历山大大学医学院的临床药理学、生物化学、生理学、药剂学和病理学部门。这篇研究论文发表在《Journal of Neuroimmune Pharmacology》2024年第19卷第2期，接受日期为2023年12月6日。

研究方法

1. 钙磷酸盐纳米颗粒（CAP）的制备

多西环素钙磷酸盐纳米颗粒（dx@cap）采用湿化学沉淀法制备。首先，将氯化钙（CaCl2）和二氢磷酸钠（Na2HPO4）在去离子水中混合，调整pH值至11左右。Na2HPO4溶液逐滴加入CaCl2溶液中，并在25°C下搅拌。形成的CAP沉淀物经离心分离，再用乙醇清洗。

2. 多西环素负载的钙磷酸盐纳米颗粒（dx@cap）的制备

将CAP沉淀分散在多西环素乙醇溶液中，按重量比2:1混合，并搅拌24小时，随后离心分离得到dx@cap颗粒。

3. 果胶涂层的多西环素负载钙磷酸盐纳米颗粒（pec/dx@cap）的制备

将分离的dx@cap颗粒分散在去离子水中，然后用于滴定果胶水溶液，进一步搅拌30分钟，得到pec/dx@cap颗粒。

研究结果

1. 纳米颗粒的表征

通过Zeta电位测定、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对纳米颗粒进行了表征。结果表明，CAP颗粒表面电荷为负，dx@cap颗粒表面电荷为正，成功加载了多西环素。进一步涂覆果胶后，颗粒表面电荷又转为负值。

2. 行为学评估

通过T-迷宫自发交替试验和新物体识别试验（NOR）评估认知功能。LPS处理的小鼠表现出记忆障碍，而多西环素及其两种纳米颗粒制剂显著改善了小鼠的认知功能，其中pec/dx@cap效果最佳，接近正常对照组。

3. 组织学与生化分析

组织学检查显示，LPS诱导的小鼠脑组织出现炎性浸润、细胞变性和水肿。多西环素和其纳米颗粒治疗组均减少了这些病理变化，尤其是pec/dx@cap组，显示出接近正常的组织结构。

生化分析结果表明，LPS处理后小鼠脑组织抗氧化酶活性下降，SOD、AMPK显著减少，而TLR-4和IL-6显著增加。多西环素及其两种纳米颗粒制剂均提高了SOD和AMPK水平，降低了TLR-4和IL-6水平，其中以pec/dx@cap效果最佳。

结论与意义

本文研究表明，果胶涂层、多西环素负载的钙磷酸盐纳米颗粒（pec/dx@cap）通过增强AMPK和NRF2表达，且抑制TLR-4，能够显著逆转LPS诱导的神经炎症并改善认知功能。该研究不仅展示了纳米药物递送系统在神经退行性疾病治疗中的潜力，还为未来的药物开发与设计提供了重要参考。