文獻(xiàn)解讀 | IF=27.4！普諾賽®聯(lián)合Elabscience®助力同濟(jì)大學(xué)開發(fā)原位水解產(chǎn)氫治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎新策略

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一種導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能紊亂的炎癥穩(wěn)態(tài)失調(diào)疾病。在臨床上，針對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的藥物主要著重于減輕局部炎癥，而不考慮骨微環(huán)境的促成骨重塑。

2024年12月26日，同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院霍敏鋒研究員和同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院骨科副主任醫(yī)師吳鵬合作在Advanced Materials期刊上發(fā)表了題為“Hydrolysis of 2D Nanosheets Reverses Rheumatoid Arthritis Through Anti-Inflammation and Osteogenesis”的研究論文，提出“二維納米片原位水解治療RA炎癥和骨修復(fù)”新策略。該研究通過簡單的水性剝離制備了2D層狀二硅化鈣納米片（CSNs），CSNs的水解產(chǎn)生抗氧化氫氣（H2）、堿性氫氧化鈣[Ca(OH)2]和二氧化硅（SiO2），在抗氧化、抗炎和促成骨方面發(fā)揮重要作用，比單獨(dú)抗炎的治療效果更好。這種新型的二維硅化鈣納米片可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的抗氧化抗炎和骨穩(wěn)態(tài)的調(diào)控，遏制RA的疾病進(jìn)程。

基本信息

英文標(biāo)題

Hydrolysis of 2D Nanosheets Reverses Rheumatoid Arthritis Through Anti-Inflammation and Osteogenesis（點(diǎn)擊查看原文）

中文標(biāo)題

水解2D納米片通過抗炎和成骨逆轉(zhuǎn)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

發(fā)表期刊

Advanced Materials（IF=27.4）

作者單位

同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院

使用Pricella®的產(chǎn)品

使用Elabscience®的產(chǎn)品

研究背景

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）是一種慢性關(guān)節(jié)炎癥疾病，可引起局部炎癥、骨侵蝕，甚至關(guān)節(jié)畸形，影響了全球約0.5-1.0%的人口。值得注意的是，骨侵蝕是RA導(dǎo)致關(guān)節(jié)破壞引起患者致殘致畸的主要因素。目前，臨床上針對(duì)RA一般采用消炎療法，主要有糖皮質(zhì)激素類和非甾體抗炎藥，以甲氨蝶呤為代表的經(jīng)典抗風(fēng)濕藥物和單克隆抗體類藥物。然而，這些藥物不可避免地存在嚴(yán)重的毒副作用（如胃腸道出血和骨質(zhì)疏松癥等），且缺乏直接對(duì)關(guān)節(jié)骨修復(fù)的治療。因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)適用于RA綜合治療的新型安全藥物和治療策略迫在眉睫。

研究材料與方法

本研究首先通過水性剝離制備了二硅化鈣納米片（CSNs），并使用氫電極測定了CSNs的氫釋放性能，同時(shí)評(píng)估了CSNs清除ROS和NO的能力。使用小鼠胚胎成骨細(xì)胞（MC3T3-E1）和小鼠巨噬細(xì)胞（RAW 264.7）誘導(dǎo)其分化，并通過共聚焦熒光顯微鏡和ELISA試劑盒來評(píng)估巨噬細(xì)胞的再極化，使用ALP試劑盒來檢測成骨細(xì)胞的成骨活性，在倒置顯微鏡下觀察成骨礦化結(jié)節(jié)以及使用染色試劑盒來觀察陽性破骨細(xì)胞。之后，研究團(tuán)隊(duì)建立佐劑誘發(fā)小鼠和兔關(guān)節(jié)炎的模型（AIA），通過ELISA、免疫組化和免疫熒光實(shí)驗(yàn)評(píng)估CSNs對(duì)小鼠和兔關(guān)節(jié)炎的治療效果。

研究路線

1、制備二硅化鈣納米片（CSNs），評(píng)估CSNs的氫釋放能力和清除ROS和NO的能力

2、培養(yǎng)MC3T3-E1并誘導(dǎo)其分化為成熟成骨細(xì)胞，培養(yǎng)RAW 264.7并誘導(dǎo)其分化為M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞

3、評(píng)估成骨細(xì)胞的成骨活性，評(píng)估巨噬細(xì)胞的再極化及破骨細(xì)胞的活性與活力（觀察陽性破骨細(xì)胞）

4、佐劑誘發(fā)關(guān)節(jié)炎（AIA）小鼠和兔模型

5、CSNs在小鼠關(guān)節(jié)炎模型上的治療效果驗(yàn)證

6、CSNs在兔關(guān)節(jié)炎模型上的治療效果驗(yàn)證

研究成果

圖1. 二硅化鈣納米片的制備和結(jié)構(gòu)表征

以塊狀二硅化鈣為原料，通過超聲輔助剝離法制備二硅化鈣納米片（CSNs），經(jīng)透射電子顯微鏡（TEM）觀察，CSNs大小均勻且分散良好,呈片狀且邊緣鋒利。根據(jù)動(dòng)態(tài)光散射（DLS）測定，CSNs的流體力學(xué)直徑為286.2±9.7 nm，多分散指數(shù)（PDI）為0.382。此外，能量色散X射線光譜（EDX）和高角度環(huán)形暗場（HAADF）的圖譜表明，CSNs由中Ca和Si兩種元素組成。

圖2. 二硅化鈣納米片的水解及其產(chǎn)物表征

為了研究合成的CSNs在生理環(huán)境中的行為，首先在不同pH值（6.5、7.4和8.5）的磷酸鹽緩沖液（PBS）中對(duì)CSN進(jìn)行了評(píng)估，并對(duì)生成的產(chǎn)物進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CSNs極易水解形成抗氧化的H2氣體、堿性Ca(OH)2和無定形SiO2。

圖3. 二硅化鈣納米片的抗氧化和抗炎能力研究

基于上述結(jié)果，研究了CSN體外抗炎、促骨生成和抗破骨細(xì)胞生成作用。ELISA實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用CSNs可降低M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞分泌的促炎細(xì)胞因子（IL-1β 和IL-6）的含量。同時(shí)，也說明了CSNs通過協(xié)調(diào)巨噬細(xì)胞的再極化，有效地消除了炎癥。

圖4. M1巨噬細(xì)胞再極化為M2巨噬細(xì)胞的分子機(jī)制研究

為了進(jìn)一步驗(yàn)證CSNs緩解炎癥機(jī)制的假設(shè)，研究采用了Western Blot來鑒定 p65、p38和FosB等蛋白的表達(dá)。與LPS/IFN-γ組相比，經(jīng)LPS/IFN-γ + IL-4和LPS/IFN-γ + CSNs處理的細(xì)胞中這些蛋白的表達(dá)量較低，驗(yàn)證了NF-????B和MAPK信號(hào)通路在CSNs 引導(dǎo)的抗炎過程中的關(guān)鍵作用。

圖5. 二硅化鈣納米片在小鼠關(guān)節(jié)炎模型上的治療效果驗(yàn)證

進(jìn)一步地研究了CSNs對(duì)AIA小鼠的抗關(guān)節(jié)炎作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CSNs顯示出顯著的抗關(guān)節(jié)炎作用，通過減輕關(guān)節(jié)腫脹、促進(jìn)骨微觀結(jié)構(gòu)恢復(fù)和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子水平，可能超過傳統(tǒng)臨床藥物如地塞米松磷酸鈉的效果。

圖6. 二硅化鈣納米片在兔關(guān)節(jié)炎模型上的治療效果驗(yàn)證

CSNs在AIA兔模型中顯示出強(qiáng)大的抗關(guān)節(jié)炎作用，能夠減輕關(guān)節(jié)腫脹、促進(jìn)軟骨修復(fù)，并通過抗炎和釋放生物礦化物質(zhì)逆轉(zhuǎn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的癥狀。

文章小結(jié)

圖7. 二硅化鈣納米片通過抗炎、抗破骨和促成骨作用逆轉(zhuǎn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎示意圖

該研究通過簡單的水性剝離制備了2D層狀二硅化鈣納米片（CSNs），CSNs的水解產(chǎn)物在抗氧化、抗炎和促成骨方面發(fā)揮重要作用。該研究團(tuán)隊(duì)在AIA小鼠和兔模型中評(píng)估了CSNs對(duì)RA的治療效果。關(guān)節(jié)內(nèi)給藥顯著減輕了RA的整體病理學(xué)。CSNs的炎癥調(diào)節(jié)主要依賴于M1型巨噬細(xì)胞向抗炎M2型的再極化，以減少炎性細(xì)胞因子。與用臨床批準(zhǔn)的地塞米松治療的關(guān)節(jié)炎動(dòng)物相比，在CSNs治療的關(guān)節(jié)炎動(dòng)物中也觀察到了關(guān)節(jié)恢復(fù)。從機(jī)制上來說，CSNs下調(diào)MAPK和NF-κB信號(hào)通路，協(xié)調(diào)免疫調(diào)節(jié)和關(guān)節(jié)炎進(jìn)展，為臨床提供了有效、生物相容的RA治療方法。