负载HPN多级靶向递药系统的构建及其对高原缺氧脑损伤的保护作用机制研究

基本信息
批准号:81872796
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:景临林
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:贾正平,罗红波,张冬梅,何蕾,刘曌,武柠子,杨颖,邵瑾,孟盼盼
关键词:
线粒体靶向氮氧自由基多级靶向脑损伤高原缺氧
结项摘要

Brain is highly vulnerable to high-altitude hypoxia due to its high oxygen consumption and less antioxidant enzymes. There were no ideal medicines for prevention and treatment of brain injury induced by high-altitude hypoxia until now. Our previous study found that HPN has protective effects on injury induced by high-altitude hypoxia, but HPN is characterized as low molecular weight, high activity, fast metabolism and lack of targeting. In order to improve the protective effect of HPN on brain injury induced by high altitude hypoxia, we designed a serious of mitochondria-targeted derivatives of HPN(Mito-HPN) by linking HPN with triphenylphosphonium cation(TPP+) and constructed a dual targeting PLGA nanoparticle modified with both angiopep-2(ANG) and AMD3100 for loading Mito-HPN using mitochondria and brain inflammation as target. PLGA nanoparticle can improve the stability of HPN. ANG can deliver PLGA nanoparticle to brain, while AMD3100 further lead PLGA nanoparticle in inflammation region with high expression of CXCR4. Finally, TPP+ make the HPN accumulated in mitochondria. We hope that this multi-targeted drug delivery system will enhance the activity, reduce the dosage and decrease side effects of HPN. In addition, the protective effect mechanism and molecular target of HPN against brain injury induced by high-altitude hypoxia were evaluated using proteomics, bioinformatics and the technology of functional verification of target molecules. This study will provide new ideas for development and utilization of nitronyl nitroxide as well as the research of high altitude hypoxia injuries prevention drugs.

脑是机体中对高原缺氧最敏感的器官,目前尚无理想高原缺氧脑损伤防治药物。课题组前期研究发现氮氧自由基HPN对高原缺氧损伤具有保护作用,但是其分子量小、活性高、代谢快,缺乏靶向性。为了提高其对高原缺氧脑损伤的保护效果,本项目首次以线粒体和脑部炎症损伤为作用靶点,设计合成以三苯基膦阳离子(TPP+)为线粒体靶向基团的HPN衍生物(Mito-HPN),并将其负载于Angiopep-2(ANG)和AMD3100共修饰的PLGA纳米载体中。利用载体提高HPN稳定性,ANG将载体递送至脑组织,AMD3100引导载体至炎症损伤部位,最终通过TPP+将HPN富集于线粒体内。该多级靶向递药系统预期能够增强HPN治疗效果,降低给药剂量,减少毒副作用。本研究还将综合采用蛋白质组学、生物信息学以及靶分子功能验证技术,阐明HPN对高原缺氧脑损伤的保护作用机制,为氮氧自由基的开发利用和高原缺氧防护药物研发提供新的思路。

项目摘要

近年来,随着我国西部地区经济社会的发展,进驻高原人群日益增加。高原地区特殊的低压低氧环境能够对机体心脑肺等多个脏器造成损伤。大脑由于耗氧量大,富含丰富的不饱和脂肪酸、抗氧化体系薄弱,是机体中对高原缺氧最敏感的器官之一。目前尚无理想高原缺氧脑损伤防治药物。课题组前期研究发现氮氧自由基HPN对高原缺氧损伤具有保护作用,但是其分子量小、活性高、代谢快,缺乏靶向性。为了提高其对高原缺氧脑损伤的保护效果,本项目建立了稳定可靠的急性高原脑损伤模型和高原脑水模型,设计合成了一系列脂溶性HPN衍生物,包括双HPN衍生物和长链HPN衍生物,从中筛选发现HPN-C6具有优异的抗缺氧活性,能够显著改善高原缺氧诱导的脑组织损伤。以碳长度链六个碳为桥联基,设计合成了线粒体靶向衍生物Mito-HPN和脑靶向衍生物ANG-HPN,这两个衍生物对高原缺氧脑损伤的保护作用均显著优于HPN。最后成功构建了负载HPN的兼具脑靶向和线粒体靶向的纳米给药系统Mito-HPN@PLGA-PEG-ANG,其能够缓解缺氧PC12细胞损伤,抑制高原缺氧诱导的脑组织氧化应激和炎性反应,显著增强HPN对高原缺氧脑损伤的保护作用。这些研究成果为高原缺氧脑损伤防护药物研发提供新的思路。此外,课题组还对苏荠苧黄酮、荠苧黄酮、四羟基黄酮、7-羟乙基白杨素、去甲汉黄芩素等黄酮类化合物的高原损伤保护作用进行了研究,部分化合物制备方便,成本低廉、活性优异,有望开发成为高原缺氧损伤防治药物。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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