一種新型神經(jīng)炎癥反應(yīng)水凝膠可延緩阿爾茨海默病的神經(jīng)血管功能障礙和認知能力下降
2021 年 10 月 23 日,哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué) 空 間 環(huán) 境 與 物 理 科 學(xué) 實 驗 室 Weiming Tian 團 隊 在《Chemical Engineering Journal》上 發(fā) 表 題 為“A novel neuroinflflammation-responsive hydrogel based on mimicking naked mole rat brain microenvironment retards neurovascular dysfunction and cognitive decline in Alzheimer’s disease”的文章,提供了一種潛在的早期干預(yù)策略,用于延緩后期 AD 進展。
在這篇文章中,云克隆抗體【透明質(zhì)酸(HA)單克隆抗體,MAA182Ge21】受到科研工作者的認可,榮登優(yōu)秀國際期刊。
研究簡介
神經(jīng)炎癥是引發(fā)神經(jīng)病理性淀粉樣蛋白-β(Aβ)沉積并導(dǎo)致阿爾茨海默病(AD)進展的主要過程之一。C1q是經(jīng)典補體級聯(lián)反應(yīng)的起始蛋白,與神經(jīng)炎癥的早期發(fā)生有關(guān),主要在AD晚期增加。因此,C1q可能是AD晚期治療不成功的關(guān)鍵原因之一。裸鼴鼠表現(xiàn)出極長的壽命,不會增加與年齡相關(guān)的疾病的風(fēng)險,包括沒有明顯神經(jīng)退行性疾病。高分子量乙酰透明質(zhì)酸(HMM-HA)和神經(jīng)營養(yǎng)因子NRG1是裸鼴鼠大腦微環(huán)境的兩個典型成分,有助于減輕與年齡相關(guān)的炎癥并維持神經(jīng)元完整性。優(yōu)化整合HMM-HA和NRG1以模擬裸鼴鼠腦微環(huán)境對AD治療至關(guān)重要。因此,作者生成了神經(jīng)炎癥反應(yīng)性三聚甘油單硬脂酸酯(TM)-HA-NRG1水凝膠,并探討其在改善早期到晚期AD中的效果。
首先,作者設(shè)計了一種腦室內(nèi)遞送的TM-HA-NRG1水凝膠,它是一種基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)響應(yīng)系統(tǒng),允許隨著時間的推移釋放裸鼴鼠HMM-HA和NRG1用于AD治療。富含TM的酯鍵是MMP的底物,對MMP作出反應(yīng)并生物降解為甘油三酯和硬脂酸(大腦的組成部分)。作者對該凝膠進行了生物相容性試驗,結(jié)果表明無明顯生物毒性。
然后,作者在體外評估TM-HA-NRG1凝膠響應(yīng)AD中不同炎癥條件的控釋能力。將TM-HA-NRG1凝膠與PBS、MMP3(12.3ng/ml)、MMP9(2.25ng/ml)或活化的小膠質(zhì)細胞(與AD中的神經(jīng)炎癥微環(huán)境非常相似)共同培養(yǎng)。對累積HMM-HA和NRG1釋放百分比的分析表明,分解的TM-HA-NRG1水凝膠對MMP和活化的小膠質(zhì)細胞介質(zhì)有反應(yīng);當(dāng)添加MMP抑制劑時,這種反應(yīng)受到抑制。此外,作者進一步評估TM-HA-NRG1凝膠在體內(nèi)的分解效率。正如預(yù)期的那樣,結(jié)果表明TM-HA-NRG1凝膠對神經(jīng)炎癥嚴重程度的變化有反應(yīng),可根據(jù)需要釋放HMM-HA和NRG1。
最后,作者基于TM-HA-NRG1凝膠在體內(nèi)的遞送效率,使用每兩周一次的注射周期對AD小鼠進行連續(xù)治療。水凝膠的腦室內(nèi)遞送顯著減輕Aβ斑塊的形成和海馬體中補體C1q的沉積。此外,持續(xù)干預(yù)明顯減少了周細胞上的C1q沉積并改善了大腦的氧氣供應(yīng)。更重要的是,TM-HA-NRG1水凝膠治療后AD小鼠認知能力下降顯著改善。
總之,這項工作表明,神經(jīng)炎癥反應(yīng)性TM-HA-NRG1水凝膠通過模擬裸鼴鼠的特殊大腦微環(huán)境,可以挽救AD中的認知能力下降。因此,該策略由于具有良好的減少神經(jīng)炎癥相關(guān)C1q沉積的能力,為AD及其他神經(jīng)退行性疾病的治療提供了一種潛在的獨特途徑。
神經(jīng)系統(tǒng)疾病
神經(jīng)系統(tǒng)是機體內(nèi)對生理功能活動起主導(dǎo)調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng),主要由神經(jīng)組織組成,分為中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)兩大部分。中樞神經(jīng)系統(tǒng)又包括腦和脊髓,周圍神經(jīng)系統(tǒng)包括腦神經(jīng)和脊神經(jīng)。在生物個體中,行使“指揮”和控制身體各組織和器官協(xié)調(diào)的作用。由于外部因素或者個人遺傳因素等造成神經(jīng)系統(tǒng)損傷,都有可能并發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)性疾病,包括:腦血管疾病、周期性麻痹、進行性肌營養(yǎng)不良、強直性肌營養(yǎng)不良、共濟失調(diào)。神經(jīng)系統(tǒng)性疾病以目前的醫(yī)療水平很難治愈,主要還是靠早期的防治為主,因此,早期診斷,早期干預(yù),對改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病的遠期預(yù)后具有重要的意義。 隨著基因組學(xué)、蛋白組學(xué)以及代謝組學(xué)的快速發(fā)展,已發(fā)現(xiàn)一些與神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生或發(fā)展相關(guān)的指標,例如:BDNF、GFAP、GFAP、SAA等,他們都有望成為一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病早期診斷以及預(yù)后診斷的指標。