缺血性卒中治疗中的关键挑战——多靶点干预不足、血脑屏障(BBB)通透性低以及病灶特异性药物释放不足。
2026年4月7日,吉林大学李亚鹏、刘林林、Shen, Meili共同通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为Dual-Responsive Dynamic Covalent Bond-Based Assembly of Lipid-Nanozyme Systems via Multi-Target Synergy and Efficient Target Enrichment for Ischemic Stroke Therapy的研究论文。
本研究构建了一种新型 pH/ROS 双响应脂质 - 纳米酶体系 PBB@AHA。该系统具有仿生磷脂双尾结构,通过动态共价键动态整合iNOS抑制剂N3、神经保护剂PCA和基于维生素E的衍生物VES-APBA,随后与普鲁士蓝纳米酶(PBB)电自组装,形成协同治疗平台。
VES-APBA利用其脂质样特性,通过被动扩散和主动运输高效穿越BBB,实现病变部位的有效积累。在缺血微环境特有的酸性pH和高ROS水平下,双重响应键被切割,触发PBB(用于ROS清除)、N3(用于抗炎)和PCA(用于抗凋亡和神经保护)的同步释放,从而共同阻断氧化应激-炎症-凋亡的多靶途径。
在大鼠模型中,PBB@AHA梗塞体积显著减少了81.7±3.3%,神经功能评分提升至73.2±4.1%,为脑卒中治疗提供了一种新颖、精准的纳米药物策略。
缺血性脑卒中(IS)是神经科领域的高危急危重症,当脑动脉血流动力学异常引发局部缺血缺氧时,即启动一系列病理级联反应。脑血管堵塞后,脑细胞处于氧糖剥夺(OGD)状态,线粒体氧化磷酸化受阻,ATP合成中断,能量代谢紊乱。这种代谢失衡通过两条通路形成恶性循环:一方面,活性氧(ROS)经NADPH 氧化酶与黄嘌呤氧化酶通路大量爆发性蓄积,引发氧化应激;另一方面,无氧糖酵解增强导致细胞内酸中毒(pH<6.5),并释放大量炎症因子,强烈激活诱导型一氧化氮合酶(iNOS),导致一氧化氮(NO)过量生成。
NO与ROS 反应生成的过氧亚硝酸盐(ONOO⁻)进一步加剧神经炎症,引起线粒体膜电位崩塌,激活线粒体依赖性凋亡通路,最终造成不可逆的神经元损伤与程序性细胞死亡。
在缺血性卒中病理级联反应中,氧化应激-炎症-凋亡轴之间的相互作用复杂。传统治疗方法仅针对该病理轴上的单一环节,导致疗效有限,且无法有效切断级联反应的恶性循环。
同样,1,3-二氨基鸟苷(N3)作为强效的iNOS抑制剂,可以阻断INOS活性,显著降低NO水平,抑制ONOO−但其清除积聚的ROS能力不足,对下游凋亡途径的调控作用有限。原茶烯醛(PCA)已被证明具有神经保护作用,但其单靶点疗法在处理复杂的多途径损伤方面仍不足。
开发可同时靶向氧化应激、炎症与凋亡的多靶点纳米治疗体系,是提升治疗效果的必然方向。然而,如何突破血脑屏障(BBB),使纳米药物在缺血脑区达到有效治疗浓度,仍是亟待解决的问题。血脑屏障内皮细胞的脂质双层结构决定,高亲脂性化合物更易透过,并可在血浆与脑组织间快速达到分布平衡。
但多数具有治疗潜力的小分子亲脂性不足,严重制约其脑部递送效率。针对血脑屏障这一生理特性,天然抗氧化亲脂小分子为解决递送难题提供了重要思路。将这类分子修饰于纳米递送系统表面,可利用其与血脑屏障内皮脂质双层的相容性,通过被动扩散与主动转运高效穿透血脑屏障发挥治疗作用。
此外,当前研究多聚焦于提升单一递送效率,难以实现对上述病理级联反应的多靶点协同干预。即便纳米系统成功穿透血脑屏障,也会因无法阻断病理轴的恶性循环而疗效受限。因此,亟需构建兼具多靶点协同与高效富集能力的双响应纳米治疗体系。
本研究基于动态共价键,设计了一种pH/ROS双响应纳米协同治疗体系。受磷脂双尾结构启发,将带正电的iNOS抑制剂N3依次通过pH敏感的亚胺键与ROS敏感的硼酸酯键,分别连接至PCA与苯硼酸功能化脂质衍生物(PBA‑LD),构建以N3为亲水头部、PBA‑LD为疏水尾链的类磷脂脂质体(An‑AHA)。
随后,An‑AHA中的N3再与带负电的PBB进行静电自组装,获得一系列载药、结构稳定的pH/ROS双响应纳米协同治疗体系(PBB@An‑AHA)。针对病理级联中氧化应激–炎症–凋亡轴的相互作用,PBB@An‑AHA可通过三组分协同实现多靶点全覆盖。
PBB@AHA合成路径及其治疗机制图(摘自Advanced Science)
为解决血脑屏障穿透不足的难题,本研究利用PBA‑LD疏水尾链的亲脂性修饰匹配血脑屏障内皮脂质双层的亲脂特性,显著提升纳米粒跨屏障效率,确保药物在病灶部位有效递送。同时,借助pH/ROS双响应动态共价键,实现三组分在缺血微环境中的精准协同释放,进一步增强治疗效果。
综上,该体系通过“结构仿生设计—多靶点协同干预—增强跨屏障—微环境响应释放”的一体化策略,为突破缺血性脑卒中治疗瓶颈提供了靶向创新方案,也为复杂多靶点疾病的治疗提供了新思路。
原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202519226