老年痴呆症

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TUhjnbcbe - 2023/3/18 19:12:00
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阿尔茨海默病(AD)俗称老年痴呆症,是一种神经退行性疾病,是一种与淀粉样蛋白原纤维(Aβ)沉积和神经纤维缠结(NFTs)密切相关的线粒体功能障碍。治疗AD的药物一直在开发,但是效果都很有限,主要原因是:对认知功能的影响较差或有显著的副作用以及血脑屏障穿透性较弱,难以达到理想的治疗效果。

在以往的研究中发现,氧化应激是AD早期神经元中一种常见的生理变异,并且与Aβ和NFTs的形成关系密切。简单来说,Aβ与细胞内活性氧是协同递增的关系,可以进一步提高细胞内活性氧ROS产量,改变线粒体膜电位,破坏Ca2+稳态,NFTs则可以导致线粒体功能障碍。这两种病理因素以正反馈的方式相互作用,最终导致神经元内源性凋亡,造成阿尔兹海默症的发生。此外,细胞内活性氧ROS还可以诱导神经炎症,因此,细胞内活性氧ROS被认为是AD早期的关键因素。基于以上可知,细胞内消除ROS可以防止神经退行性变异,即缓解阿尔茨海默病的症状。

年10月,来自暨南大学的研究团队在《ACSAPPLIEDMATERIALSINTERFACES》发表了论文“AFunctionalizedOctahedralPalladiumNanozymeasaRadicalScavengerforAmelioratingAlzheimer’sDisease”。在这项研究中,研究者们设计并制备了八面体钯(Pd)纳米酶复合材料(Pd

PEG

Bor),将中药成分冰片(Bor)偶联在Pd

PEG纳米材料的表面用于提高穿过血脑屏障和靶向神经元的效率。

图注:复合材料用于治疗AD小鼠的实验原理示意图

研究者们分别从抗氧化、生物相容性、消除ROS、血脑屏障透过实验、小鼠行为学等方面表征了复合材料的生物学性能,证明了这种复合材料能提高穿过血脑屏障的效率以及靶向神经元,消除细胞内过多的ROS,维持线粒体膜电位和钙离子水平,抑制Aβ的产生和聚集,减少神经炎症,保护神经元,并进一步改善AD小鼠的认知障碍,可以有效缓解AD的症状。

(1)抗氧化活性实验。实验结果表明:单独的Pd纳米颗粒(PdNPs)和复合材料(Pd

PEG

Bor)对羟基自由基和单线态活性氧都具有很强的清除能力,浓度越高清除能力越强。冰片(BOR)和PEG对PdNPs的修饰不影响抗氧化能力,因此,可以通过修饰功能基团来改善复合材料的功能,这也本研究的基础原理之一。

图注:PdNPs和Pd

PEG

Bor对ROS的清除能力。(A)含·OH、PdNPs(20μg/mL)和Pd

PEG

Bor(20μg/mL);(B)不同浓度Pd

PEG

Bor样品和·OH;(C)含1O2、PdNPs(20μg/mL)样品和Pd

PEG

Bor(20μg/mL);(D)含1O2和不同浓度样品Pd

PEG

Bor;

(2)生物相容性实验。纳米材料良好的生物相容性是临床应用的前提。实验数据表明:Pd

PEG

Bor对正常生物膜是无伤的。采用CCK-8法,用复合材料处理细胞24h后,细胞活力持续大于90%,处理72h后,大部分细胞仍然存活,表现出良好的生物相容性。更重要的是,研究者们用复合材料尾静脉注射24h后,小鼠大脑(丘脑、海马和皮层)和主要器官(心、肝、脾、肺和肾)均未发现损伤。总之,体外和体内实验表明复合材料都具有良好的生物相容性和弱的细胞*性。

图注:PdNPs和Pd

PEG

Bor的生物相容性实验。(A)SH-SY5Y细胞对RBT,Pd

RBT和Pd

PEG

Bor

RBT的摄取(比例尺=20μm)。(B)SH-SY5Y细胞处理24h后,不同浓度(5、10、20、40μg/mL)的Pd

PEG

Bor

RBT。(C)不同浓度Pd

PEG

Bor处理小鼠红细胞膜破裂活性的图像和定量结果。(D)Pd

PEG

Bor对SH-SY5Y细胞和bEnd3细胞24h的细胞*性。

(3)Pd

PEG

Bor消除活性氧并使体外Aβ含量下降。在研究中,研究人员通过染色,用荧光强度表示活性氧的含量,采用ThT染色法检测Aβ聚集物。在实验中,在空白样品中加入双氧水后,细胞的活性氧明显增多,再加入Pd

PEG或者Pd

PEG

Bor后,细胞的活性氧明显减少,说明他们是出色的ROS清除剂。加入Pd

PEG和Pd

PEG

Bor处理24h后,细胞的ThT的荧光强度明显下降,说明Pd

PEG和Pd

PEG

Bor可以通过缓解氧化应激来减少Aβ的生成和沉积。

图注:Pd

PEG

Bor消除活性氧并使体外Aβ含量下降

(4)Pd

PEG

Bor在体外和体内穿越血脑屏障的能力。研究人员以RBT为探针,利用激光共聚焦显微镜比较PdNPs和Pd

PEG

Bor在小鼠顶叶皮层和海马中的分布。发现Pd

PEG

Bor处理的小鼠的顶叶皮层和海马中的荧光强度高且主要集中在胞质中。Pd

PEG

Bor的渗透率是PdNPs的5.5倍。总之,此实验证实Bor可以促进血脑屏障的有效穿透。

图注:Pd

PEG

Bor在体外和体内穿越血脑屏障的能力。(A)血脑屏障模型示意图。(B)PdNPs和Pd

PEG

Bor的体外血脑屏障通透性。(C)Pd

RBT和Pd

PEG

Bor

RBT在正常小鼠大脑皮层的分布(D)Pd

RBT和Pd

PEG

Bor

RBT在正常小鼠大脑海马区的分布

(5)AD小鼠的行为实验。AD小鼠在实验中反映出明显的焦虑抑郁行为。然而,静脉注射Pd

PEG

Bor后,焦虑抑郁行为得到改善。在其他行为实验中分别证明了Pd

PEG

Bor治疗后可以提高AD小鼠的研究能力和记忆能力。总之,小鼠的行为学实验表明复合材料能有效减轻AD小鼠的认知缺陷。

总结:研究者们合成了一种新型纳米复合材料Pd

PEG

Bor,可用于改善阿尔兹海默症,降低Aβ水平,改善神经炎症,提高学习和记忆能力,为攻克这个棘手的疾病找到了一丝曙光!

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