高密度脂蛋白纳米颗粒自发靶向受损肾小管，并通过重塑纤维化壁龛来减轻肾纤维化

有效地将药物输送到肾小管以延缓或停止慢性肾脏疾病的进展仍然是一个重大的未满足的临床挑战。在这里，作者介绍了一种利用仿生高密度脂蛋白纳米颗粒靶向肾小管的创新策略。

　　

仿生高密度脂蛋白纳米颗粒治疗慢性肾病的研究进展：靶向修复纤维化微环境

近日，四川大学华西药学院靶向药物与药物递送系统教育部重点实验室的研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了题为 “High-density lipoprotein nanoparticles spontaneously target to damaged renal tubules and alleviate renal fibrosis by remodeling the fibrotic niches” 的论文。该研究在慢性肾病（CKD）治疗领域具有重要意义，为攻克这一严重威胁人类健康的疾病提供了新的策略和思路。

一、研究背景

CKD 是一种常见综合征，由高血压、糖尿病、损伤和复杂遗传因素等引发，以肾脏慢性结构和功能障碍为特征。随着病情发展，CKD 会导致永久性肾损伤，最终发展为肾纤维化和终末期肾病，患者需要透析或肾移植。同时，CKD 还会引发心血管疾病、代谢性酸中毒等致命并发症，其发病率的上升使其成为重大公共卫生问题。然而，目前针对 CKD 和肾纤维化的治疗药物效果不佳，主要原因是药物对肾小管的靶向能力差。

肾小管上皮细胞（RTECs）在 CKD 和肾间质纤维化进程中至关重要，受损时不仅是受害者，还会加重损伤，是 CKD 靶向治疗的潜在目标细胞。但肾脏独特的生理和结构特征，如肾小球滤过屏障的大小和电荷屏障，使得治疗药物难以高效安全地递送至 RTECs。虽然已有多种策略尝试解决这一问题，如控制纳米颗粒的电荷和大小、应用靶向配体等，但这些策略因蛋白质冠的形成导致肝分布增加，降低了系统效率。

肾脏损伤分子 - 1（KIM - 1）是一种在受损近端肾小管上皮细胞高度表达的 I 型跨膜糖蛋白，最初被认为是肾小管损伤的早期标志物，近年来研究发现它可作为受体介导多种物质的摄取，还能作为清道夫受体清除凋亡细胞保护肾脏免受急性损伤，其选择性表达和功能特异性使其成为肾小管特异性药物递送的理想靶点。

仿生高密度脂蛋白（bHDL）纳米颗粒由载脂蛋白和磷脂组成，具有超小粒径，能有效穿越肾小球滤过屏障，且保留了天然 HDL 的固有结构，循环时间长，可自然靶向清道夫受体。鉴于 KIM - 1 作为清道夫受体的功能以及与 HDL 可能存在的联系，探究 KIM - 1 能否增强受损 RTECs 对 b - HDL 纳米颗粒的摄取，对 bHDL 纳米递送系统在肾脏疾病精准药物递送中的应用具有重要意义。此外，当前 CKD 和纤维化的治疗主要针对单一信号通路，效果不理想，同时调节炎症和纤维化可能是更有效的治疗方法。基于此，研究人员提出将雷公藤甲素（TP）和尼达尼布（BIBF）联合使用，通过 bHDL 纳米颗粒靶向递送，以改善 CKD 的治疗效果。

二、研究材料和方法

（一）实验材料

研究使用了多种化学试剂和生物材料，包括 1,2 - 二肉豆蔻酰 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸胆碱（DMPC）、D - 4F 肽、莲花四叶草凝集素（LTL）、KIM - 1 多克隆抗体等。细胞系选用 HK - 2 细胞和 NRK - 49F 细胞，实验动物为雄性 Sprague Dawley 大鼠、雄性 BALB/c 小鼠和雄性 C57BL/6 小鼠。

（二）实验方法

1. 细胞实验：对 HK - 2 细胞进行慢病毒转导，构建 KIM - 1 敲低或过表达细胞系。进行体外细胞摄取实验、体外竞争抑制实验、KIM - 1 靶向实验，以探究 bHDL 纳米颗粒的摄取机制和靶向能力。

2. 动物实验：建立单侧输尿管梗阻（UUO）、叶酸诱导和腺嘌呤诱导的小鼠 CKD 模型。对实验动物进行体内生物分布实验、药代动力学实验、肾功能评估、组织病理学和免疫组织化学染色、免疫荧光染色、Western blot 分析、定量 PCR 分析、RNA 测序、安全性评估实验等，全面评估 bHDL 纳米颗粒的治疗效果、作用机制和安全性。

3. 纳米颗粒制备与表征：制备空白 bHDL 纳米颗粒、载药 bHDL 纳米颗粒（TP/BIBF - bHDL、TP - bHDL、BIBF - bHDL）和 DiD - bHDL 纳米颗粒，通过动态光散射、透射电子显微镜、冷冻电镜等技术对其粒径、形态、zeta 电位等进行表征，并测定载药纳米颗粒的包封率和载药量。同时，研究 bHDL 纳米颗粒在不同条件下的稳定性、血清蛋白吸附情况和溶血活性。

三、研究技术路线

研究人员首先构建了 bHDL 脂质纳米颗粒，并将抗炎药 TP 和抗纤维化药 BIBF 共载入其中，用于治疗 CKD。通过多种实验方法，包括细胞实验和动物实验，探究 bHDL 纳米颗粒的肾靶向能力、靶向机制以及治疗效果。在细胞实验中，利用多种细胞系和抑制剂研究 bHDL 纳米颗粒的摄取途径和 KIM - 1 的介导作用。在动物实验中，建立不同的 CKD 小鼠模型，通过体内生物分布实验、药代动力学实验等评估 bHDL 纳米颗粒的体内行为和治疗效果，运用 RNA 测序和多种组织学染色方法深入探究其治疗机制，最后对 bHDL 纳米颗粒的安全性进行全面评估。

四、研究结果

（一）KIM - 1 在肾损伤后显著上调

通过构建 UUO、叶酸诱导和腺嘌呤诱导的 CKD 小鼠模型，研究发现 KIM - 1 在模型小鼠肾脏中高度表达，且主要表达于近端小管。蛋白质和转录水平的实验结果也证实了 KIM - 1 在肾损伤后显著升高。在顺铂诱导的 HK - 2 细胞损伤模型中，KIM - 1 蛋白水平同样大幅增加。这表明 KIM - 1 可作为受损 RTECs 靶向肾治疗的特异性递送靶点。

（二）肾脏靶向纳米颗粒的制备与表征

成功制备了空白 bHDL 脂质纳米颗粒和共载药纳米颗粒 TP/BIBF - bHDL。形态学分析显示，空白 bHDL 呈盘状结构，平均直径 10.9nm，载药后 TP/BIBF - bHDL 结构和直径有所变化。Zeta 电位结果表明，两种纳米颗粒均带正电荷，有利于肾脏积累。溶血活性实验证明 TP/BIBF - bHDL 安全性良好，稳定性实验显示其在不同条件下粒径变化小，血清中稳定性高，同时具有较高的包封率和载药量。

（三）bHDL 纳米颗粒对受损 RTECs 具有优异的靶向能力

体内生物分布实验表明，DiD - bHDL 在注射后迅速被肾脏、肝脏和肺摄取，在肾脏中的定位高于游离 DiD 和 DiD - 脂质体，且在肾脏中的积累呈时间依赖性增加，2 小时达到峰值，24 小时后仍有较高荧光强度。bHDL 在受损肾脏中的积累明显高于健康肾脏，免疫荧光显示其优先在受损 RTECs 中积累。体外细胞摄取实验发现，受损 HK - 2 细胞对 bHDL 的摄取高于正常细胞，而肾成纤维细胞 NRK - 49F 对 bHDL 的摄取较低，且 TGF - β1 刺激不会增加其摄取。药代动力学研究表明，bHDL 纳米颗粒可显著提高药物生物利用度，延长药物半衰期。

（四）KIM - 1 介导 bHDL 纳米颗粒被受损 RTECs 摄取

通过使用多种内吞途径抑制剂，发现 bHDL 的摄取主要通过吞噬作用、磷脂酰丝氨酸受体和 SR - BI 介导的内吞作用。D - 4F 在 RTECs 摄取过程中起关键作用。竞争抑制实验、共聚焦激光扫描显微镜观察和体内共定位实验均证实，KIM - 1 介导了 bHDL 纳米颗粒进入细胞的过程。KIM - 1 过表达或敲低实验进一步表明，KIM - 1 表达量与 bHDL 纳米颗粒的摄取量呈正相关，且受损细胞对 bHDL 的摄取增加并非由 SR - BI 受体表达增加所致。

（五）TP/BIBF - bHDL 缓解 UUO 模型、叶酸模型和腺嘌呤模型小鼠的肾损伤和纤维化

在 UUO 模型小鼠中，TP/BIBF - bHDL 治疗显著降低了尿蛋白水平，改善了肾功能指标，减轻了肾脏组织的病理损伤，减少了胶原沉积和 α - SMA 表达。在叶酸模型和腺嘌呤模型小鼠中，TP/BIBF - bHDL 同样有效改善肾功能，缓解肾损伤，减少胶原沉积。联合给药的抗纤维化效果优于单一药物治疗。

（六）TP/BIBF - bHDL 通过重塑纤维化微环境逆转肾纤维化

RNA 测序和 KEGG、GO 富集分析表明，TP/BIBF - bHDL 治疗有效减少了免疫细胞浸润，抑制了炎症因子产生，降低了细胞外基质合成。免疫组化和 qPCR 实验进一步证实，TP/BIBF - bHDL 在多种 CKD 小鼠模型中有效调节纤维化微环境，减轻肾纤维化。

（七）bHDL 具有良好的安全性并减轻雷公藤甲素的毒性

体外细胞毒性实验表明，空白 bHDL 纳米颗粒在高浓度下对 HK - 2 和 NRK - 49F 细胞无明显毒性。体内安全性评估显示，长期给药后，bHDL 和 TP/BIBF - bHDL 对小鼠体重、主要器官和血常规指标无显著影响，且能减轻 TP 的肝毒性。急性毒性实验表明，bHDL 可显著提高 TP 的半数致死剂量，降低其毒性。

五、研究结论

本研究成功构建了共载 TP 和 BIBF 的 bHDL 纳米颗粒，用于 CKD 治疗。研究发现 bHDL 纳米颗粒具有优异的靶向受损 RTECs 的能力，KIM - 1 在其摄取过程中起关键介导作用。TP/BIBF - bHDL 在多种 CKD 小鼠模型中有效缓解肾损伤和纤维化，通过重塑纤维化微环境发挥治疗作用。此外，bHDL 纳米颗粒安全性良好，能减轻 TP 的毒性。该研究为 CKD 的治疗提供了一种新的靶向策略，bHDL 纳米颗粒有望成为一种高效安全的药物递送系统，在肾脏疾病治疗领域具有广阔的应用前景。

六、研究讨论

当前针对 RTECs 的药物递送系统面临诸多挑战，如脂质体和聚合物纳米颗粒存在难以通过肾小球滤过屏障、易形成蛋白质冠和肝积累等问题，且许多复杂设计在大规模生产和安全性方面存在隐患。本研究中的 bHDL 纳米颗粒具有独特优势，KIM - 1 介导其对受损 RTECs 的靶向性，使其具有高递送选择性；其摄取机制与传统 HDL 结合伴侣 SR - BI 介导的内吞作用不同，KIM - 1 可能启动吞噬整个 bHDL 的内吞过程；bHDL 纳米颗粒粒径小、生物相容性好，不易被血液清除和形成蛋白质冠，有利于肾小球通过和延长循环时间；其制备简单，原料已在临床有应用先例，提高了可制造性和安全性。然而，仍有一些问题需要进一步研究，如 D - 4F 肽与磷脂结合后表面电荷的分布情况，以及 L - 4F 肽作为替代构建 RTECs 药物递送系统的潜力。

在治疗策略方面，目前纤维化的有效治疗方法仍存在争议。炎症是纤维化发病机制的关键驱动因素，但简单的抗炎治疗效果不佳。虽然 Nintedanib 和 Pirfenidone 是已获批的抗纤维化药物，但患者治疗反应差异较大。本研究中联合抗炎和抗纤维化药物的治疗策略，通过同时调节炎症和纤维化过程，有效重塑纤维化微环境，为纤维化疾病的治疗提供了新的思路。研究表明，针对纤维化过程的多方面干预可能比单一靶点治疗更有效，为未来肾脏疾病治疗药物的研发和治疗方案的优化提供了重要参考。