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背景介绍
银屑病是一种由树突状细胞驱动的慢性自身免疫性皮肤病,其核心病理机制为IL-23/IL-17免疫轴失衡:活化的DCs分泌IL-23和TNF-α等促炎细胞因子,驱动致病性Th17细胞分化,维持炎症循环导致角质形成细胞过度增殖。因此,将DCs从促炎表型重编程为耐受表型是恢复免疫稳态的根本策略。卡泊三醇作为维生素D3类似物是一线外用药物,可通过调节DC活化和成熟发挥治疗作用。然而,传统Cal制剂缺乏对致病性真皮DCs的选择性递送且皮肤渗透性有限,影响局部免疫调节的效率和起效速度。因此,开发高效精准的DC靶向递送系统对银屑病治疗至关重要。
研究思路
针对上述挑战,浙江大学的高建青教授、张添源研究员以及杭州老年病医院的杨高怡教授团队开发了一种基于角质形成细胞来源凋亡囊泡的纳米递送系统,并整合入可溶性微针中实现经皮给药。首先通过星形孢菌素诱导HaCaT角质形成细胞凋亡,经差速离心分离获得apoEVs,再通过探头超声将Cal负载其中。Cal-apoEVs表面暴露的磷脂酰丝氨酸作为“吃掉我”信号,被DCs上的MerTK受体特异性识别,模拟了皮肤中DCs对凋亡角质形成细胞的天然胞葬清除过程。更重要的是,apoEVs载体本身通过胞葬作用介导的免疫抑制信号,固有地抑制DC成熟。将Cal-apoEVs整合入可溶性微针后,经皮给药实现了对DCs从促炎表型向耐受表型的重编程,抑制了致病性炎症循环并改善银屑病症状。在IMQ诱导的银屑病小鼠模型中,Cal-apoEV MNs显著降低了PASI评分、表皮厚度和Ki67阳性细胞,重塑了以Treg浸润增加为特征的耐受性免疫微环境。相关内容以Keratinocyte-Derived Apoptotic Nanovehicles Reprogram Cutaneous Dendritic Cells to Ameliorate Psoriasis发表在ACS Nano!


图片解析

图1. Cal-apoEVs的制备与表征: (a) apoEVs分离流程示意图。(b) STS处理前后HaCaT细胞形态变化,显示凋亡小泡(标尺40 μm)。(c) Annexin V/PI流式:凋亡率60.23±3.83%。(d) Western blot:STS处理细胞、apoEVs和Cal-apoEVs中cleaved caspase-3和calreticulin阳性,CD9和TSG101确认EV身份。(e) 不同超声功率下Cal-apoEVs的冷冻TEM图像(标尺100 nm)。(f) 粒径分布:超声后略有减小但各组间无显著差异。(g) 纳米流式检测Annexin V阳性率:超声后PtdSer暴露从29.3%升至>70%。

图2. Cal-apoEV MNs的制备与表征: (a) MN制备流程示意图。(b) SEM图像显示12×12金字塔阵列,针高约550 μm(标尺1 mm和500 μm)。(c) 立体荧光显微图像显示药物均匀分布(标尺200 μm)。(d) 体内溶解行为:MNs在5分钟内完全溶解(标尺1 mm)。(e) 亚甲基蓝负载MNs刺穿猪皮形成12×12微通道(标尺2 mm)。(f) 压缩力-位移曲线:Cal-apoEV MNs力为0.63±0.06 N,超过皮肤插入阈值。(g) 双光子显微镜表征MN穿透深度>200 μm(标尺100 μm)。(h) DiD负载MNs在皮肤中48小时内的荧光分布。

图3. Cal-apoEVs对DCs的体外调节: (a) DCs摄取Cal-apoEVs示意图。(b) 共聚焦显微镜:Cal-apoEV组药物内化显著高于游离Cal组(标尺50 μm)。(c) 流式细胞术:MerTK阻断或PtdSer掩蔽后摄取显著下降。(d) ELISA:Cal-apoEV组TNF-α、IL-6和IL-1β分泌最低,TGF-β分泌最高。(e) 流式分析BMDC成熟标志物:Cal-apoEV组CD40、MHC II和CD86表达抑制最显著。

图4. Cal-apoEV MNs在IMQ诱导银屑病小鼠模型中的治疗效: (a) 实验时间线示意图。(b) 各组小鼠背部皮肤照片:Cal-apoEV MNs组恢复最显著。(c) PASI评分动态监测:Cal-apoEV MNs组总评分最低。(d) H&E染色组织学评估(标尺100 μm和50 μm)。(e) 表皮厚度定量:Cal-apoEV MNs组最薄。(f) Ki67免疫组化检测增殖(标尺200 μm和100 μm)。(g) Ki67阳性面积统计:Cal-apoEV MNs组最低。

图5. Cal-apoEV MNs对体内DCs的调节: (a) 流式定量皮肤DCs对Cy5-Cal的摄取:Cal-apoEV MNs组Cy5+ DCs比例最高,AV掩蔽后降低。(b) 免疫荧光CD80和MHC II DCs共染(标尺40 μm和20 μm,白色箭头指示共定位)。(c) 荧光强度定量:Cal-apoEV MNs组CD80和MHC II表达最低。

图6. Cal-apoEV MNs的体内免疫抑制作用: (a) ELISA检测皮损中细胞因子:Cal-apoEV MNs组IL-17、IL-23、TNF-α显著降低,TGF-β和IL-10显著升高。(b) CD4⁺Foxp3⁺ Treg免疫荧光及定量:Cal-apoEV MNs组Treg浸润最多(标尺50 μm和20 μm)。(c-d) 第4、6、8天CD86⁺ DCs和PD-L1⁺ DCs动态变化:Cal-apoEV MNs组CD86⁺ DCs减少、PD-L1⁺ DCs增加。(e-f) 引流淋巴结中成熟DCs(CD11c⁺MHC II⁺CD80⁺)动态流式分析:Cal-apoEV MNs组第6天即显著抑制,早于Cal MNs组。

图7. Cal-apoEV MNs的安全性评价: (a) 治疗方案。(b-c) 体重及变化:无显著差异。(d) 背部皮肤照片:无红斑、水肿。(e) TEWL:快速恢复。(f) 皮肤厚度:无显著变化。(g-h) H&E染色及表皮厚度:结构完整,无炎症浸润(标尺200 μm)。(i) 血常规:WBC、RBC、PLT均在正常范围。(j) 器官指数:各组间无显著差异。
结论
本研究开发了基于角质形成细胞来源凋亡囊泡的纳米递送系统,利用角质形成细胞与DCs之间的胞葬通路治疗银屑病。将Cal封装于角质形成细胞来源apoEVs并整合入可溶性微针中,实现了皮损局部给药。机制上,apoEVs表面PtdSer“吃掉我”信号被DCs上MerTK受体识别,促进特异性内化;内化后apoEVs载体本身通过胞葬作用固有地发挥免疫抑制效应,与Cal药物协同将DCs从促炎表型重编程为耐受表型(高PD-L1、低CD80/CD86/MHC II),从而破坏IL-23/IL-17轴并促进Treg扩增。在IMQ诱导银屑病小鼠模型中,Cal-apoEV MNs显著降低PASI评分、表皮厚度(优于游离Cal和Cal MNs),抑制促炎细胞因子(IL-17、IL-23、TNF-α)并上调调节性细胞因子(TGF-β、IL-10),促进Treg浸润。安全性评价显示无局部或系统毒性。该工作为利用角质形成细胞来源凋亡囊泡作为生物活性递送载体治疗免疫介导皮肤病提供了新策略。
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