搜索:  
南方医科大学蔡延滨课题组《Acta Biomater.》 :一种可注射共组装水凝胶通过阻断活性氧和炎症循环抵抗心肌缺血再灌注损伤
2022-07-12  来源:高分子科技

  活性氧的的大量产生和无菌性炎症的爆发是造成心肌缺血再灌注损伤的主要原因。因为炎症和活性氧之间的复杂关系,通过单一抑制炎症反应或清除活性氧的治疗策略来治疗心肌缺血再灌损伤,收效甚微。强烈的氧化应激导致心肌细胞的持续性损伤、坏死和凋亡。受损和坏死的细胞可以释放危险相关的分子模式(DAMP), 激活Toll样受体4 (TLR4) 进而导致免疫细胞的聚集。这些免疫细胞又能通过表达 NADPH氧化酶促进活性氧的产生,从而形成了正反馈的活性氧-炎症循环,使损伤部位处于持续的氧化应激和炎症微环境中,进而加重心肌的损伤,其中ROS和TLR4是这个循环的关键节点。



  基于此,南方医科大学珠江医院蔡延滨副教授、杨平珍主任和南方医院战捷副教授团队合作设计并制备了表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)与大黄酸多肽水凝胶(Rh-gel)共组装的EGCG@Rh-gel可注射水凝胶体系。共组装的水凝胶通过清除ROS和抑制TLR4有效地阻断了ROS-炎症循环。利用EGCGRh-gel之间丰富的π-π堆积和氢键的非共价相互作用,共组装的水凝胶具有良好的机械强度和注射性能。将EGCG@Rh-gel注入小鼠心脏I/R损伤区后,水凝胶能够实现长期缓释和治疗,改善心功能,并显著减少瘢痕形成。进一步的研究表明,这些有益的结果来自于ROS的有效清除,炎症的抑制以及抗心肌细胞凋亡等。因此,EGCG@Rh-gel是一种很有前途的药物释放系统,可以阻断ROS-炎症循环,从而抵抗心肌I/R损伤。目前,该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》期刊上,题为“An injectable co-assembled hydrogel blocks reactive oxygen species and inflammation cycle resisting myocardial ischemia-reperfusion injury”。南方医科大学珠江医院硕士研究生廖旭和珠江医院心内科宋旭东副主任为本文的第一作者,本项目得到了国家自然科学基金、广东省基础和应用基础研究基金和中国博士后科学基金创新计划等的支持。


示意图:EGCG@ Rh-gel通过清除活性氧和炎症抑制改善心肌缺血再灌注损伤。


本文要点 


(1)EGCG@Rh-gel的设计及表征 


1(A) EGCG@Rh-gel的合成方案。(B) Rh-pepRh-gelEGCG+Rh-pepEGCG@Rh-gel的透射电子显微镜和光学图像,凝胶浓度:1.0wt%(C) Rh-gelEGCG@Rh-gel的动态频率扫描,在0.1%应变下测量。(D) Rh-pepRh-gelEGCG+Rh-pepEGCG@Rh-gel的荧光光谱;凝胶浓度:0.1wt%可执行。=430 nm)(E) Rh-pepRh-gelEGCG+Rh-pepEGCG@Rh-gelCD谱;凝胶浓度:0.1wt%(F) Rh-gel(20μL1wt%)EGCG@Rh-gel(20μL1wt%)DPPH (380mmolL0.01μ/L)清除自由基的光学图像。(G) (F)DPPHDPPH+Rh-gelDPPH+EGCG@Rh-gel的吸收光谱。


(2)EGCG@Rh-gel对心肌细胞氧化应激损伤的影响 


2: 水凝胶 (80μM) NRCMs缺氧复氧后,细胞内活性氧水平以及细胞凋亡的影响。(A) 细胞内超氧阴离子自由基活性 (DHE) 的代表性图像。(B)细胞内总活性氧的代表性图像 (DCFH-DA)(C)TUNEL染色的代表性图像。(D)DHE(E) DCFH-DA (F)TUNEL染色定量分析。(标尺:100μmn=5?P<0.0 5??P<0.0 1???P<0.001 vs H/R组,#P<0.0 5 vs Rh-gel)


(3)EGCG@Rh-gel对TLR4/NF-κB的影响 


3水凝胶对H9C2细胞缺氧复氧处理后TLR4/NF-κB通路的影响(A)TLR4IκBαp-IκBα,以及p-p65p65进行具有代表性的蛋白质印迹分析。(B-D) (B) TLR4(C) p-IκBα/IκBα(D) p-p65/p65。结果为TLR4/β-actinp-IκBα/IκBαp-p65/p65的比值。(E-G) RT-qPCR分析(E)肿瘤坏死因子(F) IL-6(G) IL-1β的表达水平。细胞培养液中(H) HMGB1 (I) ATP的定量分析。(J) EGCG@Rh-gel抗炎作用示意图。(n=5?P<0.001.0 5??P<0.0 1???P<0.0 5 vs H/R组,#P<0.0 5 vs Rh-gel)


(4)EGCG@Rh-gel改善I/R后心脏功能和减轻纤维化 



4水凝胶(1.0wt%.)降解行为的评价以及水凝胶对小鼠I/R后心脏收缩功能与纤维化的研究。(A) 心肌内单独注射ICG (PBS20μM)Rh-gel包裹ICG(20μM)EGCG@Rh-gel包裹ICG (20μM) 后第137天收集的近红外荧光图像。(B) 图(A)中信号(ROI)定量结果 (n=5?P<0.0 5??P<0.0 1 vs PBS组,#P<0.0 5 vs Rh-gel)(C) 超声心动图记录的具有代表性的长轴M型图像。术后28d对各组心脏重建情况进行评估。(D) 治疗后28EF的测定(E) 在治疗后28天对FS进行测定 (n=8)(F) 给药28d后各组小鼠心脏切片马松三色染色的代表性图像。(G) 定量肝纤维化大小 (每组5个心脏)(?P<0.001 vs I/R组,???P<0.05 vs Rh-gel)


(5)EGCG@Rh-gel有效清除活性氧改善心肌细胞凋亡

 


5EGCG@Rh-gel (1.0wt%.) 可以保护心肌I/R后氧化应激损伤,抑制心肌细胞凋亡。NAP-gelRh-gelEGCG@Rh-gel治疗后第3天心肌损伤区 (AD) DHE染色和 (BE) DCFH-DA染色的代表性图像和定量分析。心肌I/R治疗后第3天梗死周边区 (CF) TUNEL+心肌细胞的代表性荧光图像和定量分析 (比例尺:100μmn=5?P<0.0 5??P<0.01???P<0.001 vs I/R, #P<0.0 5 vs Rh-gel)


  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.06.039


通讯作者简介


  蔡延滨:珠江医院心内科心脏中心副教授,硕士生导师,广东省药理学会心血管专委会常委,广东省病生学会心血管青年委员会委员,主要从事小分子多肽水凝胶体系及其生物医学应用的研究,具体包括:基于自组装多肽的新型抗癌纳米药物;多肽自组装的纳米荧光探针的构建及其在生物检测中的应用;多肽自组装材料及生物相容性水凝胶材料在心血管疾病中的应用。以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Biomaterials, Bioact. Mater., Chem. Eng. J., Composites, Part B等学术期刊上发表SCI论文20余篇。主持多项国家自然科学基金及广东省自然科学基金项目。


  战捷:南方医科大学南方医院检验科副教授,硕士生导师,广东省药理学会心血管专委会委员,主要从事基于多肽的小分子纳米材料在疾病早诊早疗中的应用研究。以一作或共同通讯作者发表SCI论文10余篇,授权专利1项,获博士后“博新计划”的支持,主持国自然青年基金及广东省自然科学基金项目。担任Adv. Sci.,Nano Lett.,Chem. Commun.等多个学术期刊的审稿专家。


  杨平珍: 南方医科大学珠江医院心血管内科主任,二级教授,博士生导师,广东省医学会心电生理与起搏分会主任委员、广东省胸痛协会副理事长、粤港澳大湾区心脏协会心律学专业委员会主任、中国医促会心律与心电分会常委、中华医学会心电生理与起搏分会委员、中国医师协会心律学专业委员会委员、中国粤港澳大湾区心脏协会副理事长、中国起搏与心电生理杂志编委、国家卫生部心脏电生理培训基地导师,率先在国内开展应用三维标测系统(CARTO 系统)治疗房室性复杂心律失常的应用研究,在省内首先开展心房颤动、心外膜室速、复杂心律失常、心脏除颤器及抗心衰心脏三腔起搏器的介入治疗。对复杂心律失常的射频消融,特别是对抗心衰心脏三腔起搏器的植入、心房颤动及复杂房、室性心律失常的消融治疗有很深的造诣。以一作或共同通讯作者发表多篇SCI论文,主持多项国家及省部级课题项目。

版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻