通过IL-6 siRNA和共载抗坏血酸的三甲基壳聚糖纳米颗粒来靶向实验性结肠炎中的炎症和氧化应激

《International Journal of Pharmaceutics》：Targeting inflammation and oxidative stress in experimental colitis through IL-6 siRNA and ascorbic acid co-loaded trimethyl chitosan nanoparticles

本研究开发了一种靶向结肠的siRNA与抗坏血酸（AA）共载的聚电解质纳米颗粒系统（siRNA_AA NPs），通过动物实验验证其协同抗炎和抗氧化效果。实验表明，siRNA_AA NPs组在降低IL-6、TNF-α和IL-1β水平方面优于单独siRNA或AA组，且与泼尼松龙疗效相当，但DAI评分更低，组织修复更显著。纳米颗粒的稳定性和靶向性通过物理化学表征及体内实验证实。分隔符：

　　
本研究聚焦于开发一种新型结肠靶向纳米颗粒系统（siRNA_AA NPs），通过联合靶向抑制炎症因子IL-6与抗氧化剂抗坏血酸（AA），探索其在溃疡性结肠炎（UC）治疗中的协同增效机制。研究采用离子凝胶化法制备了以壳聚糖衍生物（TMC）为载体的纳米颗粒，并系统评估了其理化特性、体内稳定性及抗炎疗效。

**1. 研究背景与科学问题**
UC作为炎症性肠病（IBD）的典型代表，其病理机制涉及IL-6、TNF-α等促炎因子过度表达及氧化应激失衡。尽管糖皮质激素（如泼尼松龙）和传统抗氧化剂已被应用于临床，但存在疗效有限、局部药物浓度不足或系统性副作用等问题。RNA干扰（RNAi）技术通过沉默特定基因（如IL-6）实现精准抗炎，但需克服核酸外源性降解和肠道黏膜递送两大技术瓶颈。本研究创新性地将IL-6 siRNA与AA共负载于结肠靶向纳米颗粒，旨在通过协同作用增强治疗效果。

**2. 纳米颗粒的制备与优化**
研究团队采用离子交联法（TMC/TPP复合体系）制备了多款纳米颗粒，通过调整TMC:TPP比例（10:1至2:1）和siRNA/TPP负载比（1:30至1:150），筛选出最佳配方F2.75（TMC:TPP=2:1，siRNA:TPP=1:75）。该配方在粒径（498.2±10.1 nm）、多分散指数（PDI=0.51±0.05）和zeta电位（14.50±1.35 mV）方面表现优异，且包封效率达27.61%±8.04%，显著高于单一负载体系。稳定性测试显示，F2.75纳米颗粒在5天内保持粒径波动小于10%，zeta电位稳定在±5至±15 mV区间，表明其具有优异的理化稳定性。

**3. 体内抗炎机制与协同效应验证**
实验采用DSS诱导的CD1小鼠模型（n=36），分组比较siRNA_AA NPs与其他治疗组的疗效。核心发现包括：
- **炎症因子抑制**：siRNA_AA NPs组IL-6 mRNA表达量较DSS组降低83.2%（p<0.0001），IL-1β和TNF-α表达量分别下降72.5%和65.8%，疗效优于泼尼松龙组（IL-6降低58.3%，p<0.01）。
- **氧化应激缓解**：髓过氧化物酶（MPO）活性检测显示，siRNA_AA NPs组MPO活性较DSS组降低47.4%（p<0.001），与泼尼松龙组（降低43.2%）相当，但显著优于siRNA单独负载组（降低29.6%）和AA单独负载组（降低15.8%）。
- **组织修复促进**：病理学分析表明，siRNA_AA NPs组肠道黏膜皱襞完整性评分达8.33±0.58，接近健康对照组（9.00±1.00），而DSS组评分仅为2.67±0.58。镜下可见该组肠道隐窝结构破坏程度最低，炎细胞浸润和纤维化程度均优于其他治疗组。

**4. 关键技术突破与创新点**
- **靶向递送系统设计**：通过TMC的阳离子特性与TPP的阴离子特性实现静电交联，同时利用壳聚糖的天然生物相容性降低免疫原性。动物实验中观察到纳米颗粒在结肠局部富集，验证了其靶向性。
- **双重递送机制**：siRNA通过RNAi途径抑制IL-6基因表达，而AA通过清除自由基（RO•、NO•）和调节Nrf2抗氧化通路，减少促炎细胞因子（如IL-1β）的释放。协同效应体现在：siRNA的基因沉默效率提升30%（较单独siRNA组），而AA的抗氧化效率提高22%（较单独AA组）。
- **稳定性优化策略**：采用高浓度TPP（1:75 siRNA/TPP比例）可减少纳米颗粒在胃肠道中的解体，实验显示5天后颗粒平均粒径仅增加8.3%，PDI波动范围控制在0.25-0.69之间。

**5. 临床转化潜力与局限性**
- **优势**：与现有siRNA递送系统（如脂质体）相比，TMC纳米颗粒无需有机溶剂，生产成本更低；联合AA后生物利用度提升40%，组织驻留时间延长至72小时以上。
- **挑战**：部分实验组出现粒径增大现象（如F2.75纳米颗粒在24小时后粒径增至530±72.5 nm），可能与AA分子尺寸（MW≈176 Da）影响交联结构有关。此外，siRNA载药量（400 μg/kg）仍需优化以提升成本效益比。
- **应用前景**：该系统为UC治疗提供了新思路，尤其适用于难治性病例。后续研究可探索其预防结肠癌（CRC）的潜力，因为IL-6已被证实与CRC进展相关（Waldner等，2012）。

**6. 研究启示与未来方向**
- **机制深化**：需进一步验证AA是否通过调节肠道菌群（如增加双歧杆菌比例）间接增强siRNA疗效。
- **工艺优化**：建议采用梯度离心技术（离心力梯度0-20000×g）提高包封效率，并开发pH响应型载体（如pH<6.5激活的脂质体）以实现肠腔内精准释放。
- **临床前研究扩展**：可纳入胶原沉积检测（如Sirus染色）和肠道屏障功能评估（FITC-dextran渗透率），全面评价治疗系统的组织修复能力。

**结论**
本研究证实siRNA与AA的协同递送可通过双重机制（基因沉默+抗氧化）显著改善UC病理进程，其抗炎效果超越单一治疗手段，为开发新型纳米药物提供了重要实验依据。未来需结合体内代谢组学分析，明确纳米颗粒在肠道局部的代谢轨迹，以指导制剂优化。