靶向脑缺血再灌注病灶的胶束递药系统及其微环境调节神经保护机制研究

Cerebral ischemia reperfusion injury is a complex pathological process involving many cells. The protection and function reconstruction of the nerve after cerebral ischemia reperfusion must consider the comprehensive factors such as nerve cell itself, glial cells and their function coordination. Abnormal accumulation of reactive oxygen species (ROS) in the lesion area after cerebral ischemia reperfusion leads to inflammatory reaction in neurons and microglia and astrocytes. Changes in neuronal apoptosis and inflammatory response signals activate microglia in the brain, raise peripheral inflammatory cells and platelets into the ischemic area, resulting in worsening of inflammatory reaction and microvascular thrombosis in the brain. And the microenvironment of the damage region in brain is trapped in a vicious cycle. This project intends to build a five peptide CREKA modified drug delivery systems targeted microvascular thrombosis, and increase drug concentration in cerebral ischemia lesion. Dependent on the sensitive polymeric materials matching the lesion microenvironment, drug release is controlled. Taking advantage of time window of temporarily open of blood brain barrier, the drug is delivered into the lesion brain. In the critical period of nerve repairing and functional reconstruction, we should achieve a comprehensive strategy to improve the microenvironment, inhibit the microglia polarization and protect neurons in the brain, so as to provide new ideas for the treatment of nerve injury after ischemia-reperfusion.

脑缺血再灌注损伤是一个由多种细胞参与的、复杂的病理学过程。脑缺血再灌注后神经的保护与功能重建必须考虑神经细胞本身、胶质细胞和他们之间的功能协调等综合因素。脑缺血再灌注病灶区活性氧自由基ROS异常堆积，导致神经细胞、小胶质细胞、星形胶质细胞等处于应激环境，产生炎症反应。神经细胞的凋亡和炎症反应信号改变大量激活脑内的小胶质细胞，募集外周炎症细胞和血小板向缺血区富集，造成脑内炎症反应恶化、微血管血栓形成，最终脑内微环境恶性循环。因此本项目拟建立五肽CREKA修饰的药物递释系统，通过靶向微血管血栓，使药物在脑缺血病灶浓集；高分子材料对病灶环境敏感，控制药物释放，利用血脑屏障暂时开放的时间窗，实现药物向病灶部位脑内递送。在神经细胞修复和功能重建的关键期内，实现改善脑内应激微环境、抑制小胶质细胞过度极化、保护神经细胞的综合策略，为缺血再灌注的神经损伤治疗提供新思路。

急性缺血性中风通常由血栓阻塞脑血管引起，是全球死亡和残疾的主要原因之一。通过临床急救恢复血流再通的患者仍面临由血供重建后的继发性再灌注损伤所致残疾的风险。导致脑内的微循环受损限制神经元获得必要的氧，导致神经元死亡。减少再灌注损伤和最小化微循环障碍造成的伤害是治疗缺血性中风的主要挑战。.神经元及其脆弱，在缺血条件下会迅速丧失正常功能。缺血和再灌注可引发级联反应，如氧化应激和炎症反应，最终导致不可逆的神经元损伤。过量产生的活性氧（ROS）是氧化应激的主要来源，已有研究证明清除过量的ROS可以有效减缓神经元的死亡进程，改善预后。然而，对于受微循环功能障碍影响的神经元，仅消除过量的ROS远远不足以维持其稳态平衡。同时在挽救神经元的过程中，需要保持清除ROS和O2的输送之间的平衡。二氧化锰（MnO2）纳米粒子可以消耗过量的过氧化氢（H2O2）并原位将其转化为O2，有效抑制ROS的异常生成过程。.此外，大量研究表明，小胶质细胞的功能与其表型密切相关，促进小胶质细胞从M1向M2（抗炎型）极化可以减弱炎症反应，挽救受损神经元。受损的神经元会释放相关信号分子，激活和招募大脑中固有的小胶质细胞。 M1型（促炎型）小胶质细胞会释放炎症介质，构建促炎微环境，进一步破坏神经元。消除ROS可通过抑制NF-κB通路的激活来抑制小胶质细胞中促炎因子的分泌。芬戈莫德 (FTY)，也可以使缺血脑中的小胶质细胞向M2型极化。.本课题构建巨噬细胞包裹的负载FTYMnO2纳米粒（Ma@(MnO2+FTY)），通过消耗ROS、产生O2及逆转促炎微环境以用于挽救缺血半暗带。巨噬细胞膜包裹赋予纳米粒对炎症病灶的趋化能力。具有高表面积的MnO2纳米粒可以有效地消耗过量的ROS并产生O2来拯救垂死的神经元。消耗ROS还可以抑制小胶质细胞中NF-κB信号通路的激活，减弱促炎反应。封装在MnO2纳米粒中的FTY可以通过激活STAT3通路促进小胶质细胞向M2表型转变，逆转促炎微环境。结果表明，降低氧化应激与调节促炎微环境相结合的策略，在缺血性脑卒中实现协同神经保护作用。