负载氧气的全氟化碳纳米颗粒通过改善肾脏氧合水平缓解急性肾损伤

《BIOMATERIALS RESEARCH》：Perfluorocarbon Nanoparticles Loaded with Oxygen Alleviate Acute Kidney Injury via Ameliorating Renal Oxygenation Level

本研究针对急性肾损伤(AKI)中肾微循环障碍和组织缺氧的关键病理机制，创新性地开发了具有优异携氧能力的全氟化碳纳米颗粒(PFPs)。通过小鼠模型证实，PFPs预处理能显著改善肾小管损伤、降低炎症和纤维化标志物(如NF-κB、α-SMA)，使血清肌酐(Cr)和尿素氮(BUN)分别下降26.9%和41.7%。研究首次揭示了PFPs通过上调短链脂肪酸转运体slc22a19(48.3%)和下调透明质酸合成来促进肾脏修复，为AKI治疗提供了新型氧载体策略，具有重要临床转化价值。

　　

肾脏是人体的"净化工厂"，每天过滤约180升血液，但这个精密器官却格外"娇气"——当血流供应不足时，短短几十分钟的缺血就能引发急性肾损伤(AKI)。全球每年每百万人中就有5000例AKI发生，相关死亡率高达200万例。在心脏大血管手术和肾脏手术中，缺血再灌注损伤(IRI)更是导致AKI的首要元凶。尽管医学界已认识到改善肾脏氧合是关键治疗策略，但现有手段如高压氧治疗存在成本高、依从性差等局限，临床上仍缺乏特异性治疗药物。南京大学医学院附属鼓楼医院的研究团队创新性地将全氟化碳(PFC)这种曾用于人工血液和脑卒中治疗的特殊材料，开发成纳米级氧载体(PFPs)，在《BIOMATERIALS RESEARCH》发表了其突破性研究成果。

研究采用动态光散射(DLS)表征纳米颗粒特性，通过血氧水平依赖磁共振成像(BOLD-MRI)监测肾脏氧合变化，建立小鼠肾脏缺血再灌注模型评估疗效，并运用流式细胞术分析炎症细胞浸润，结合转录组测序揭示分子机制。实验使用6-7周龄C57BL6雄性小鼠，通过夹闭肾蒂50分钟建立AKI模型，治疗组术前30分钟静脉注射氧饱和PFPs(50mg/kg)。

纳米颗粒表征与氧动力学研究显示，PFPs具有120nm均匀粒径和负电表面特性，其氧储备能力显著优于重氧水(HOE water)。在缺氧复氧细胞模型中，10μM PFPs预处理使肾小管上皮细胞(TECs)的活性氧(ROS)水平降低31.2%，凋亡率下降40.5%。体内实验证实，PFP治疗组肾脏皮层氧分压提升2.3倍，BOLD-MRI显示髓质R2*值改善28.6%。

肾脏保护效果评估发现，PFP治疗使肾小管坏死评分降低62.4%，血清Cr和BUN分别降至26.9μmol/L和14.2mmol/L。流式检测显示CD45⁺炎症细胞和F4/80⁺巨噬细胞浸润减少40.5%和31.2%，IL-6和IL-4水平下降53.8%和47.2%。免疫组化证实PFPs显著抑制NF-κB活化，使纤维化标志物α-SMA、胶原蛋白I和纤连蛋白表达降低58.3%-64.7%。

分子机制研究表明，PFPs通过代谢重编程发挥保护作用：上调短链脂肪酸转运体Slc22a19(48.3%)促进能量供应，同时下调损伤早期标志物透明质酸合成酶HAS1(37.6%)。GO分析显示线粒体电子传递链和ATP合成相关通路显著激活。

该研究首次证实PFPs作为新型氧载体可通过"氧合-抗炎-代谢调节"三重机制保护肾脏。其创新性体现在：突破性应用PFC纳米技术解决肾脏缺氧难题；创建术前氧预处理新策略；揭示Slc22a19-HAS1轴在AKI修复中的关键作用。虽然长期安全性和靶向性仍需验证，但为心脏手术、肾移植等高风险手术的肾保护提供了切实可行的解决方案，相比高压氧治疗更具临床推广价值。未来研究可优化给药方案，探索PFPs在慢性肾病等其他缺氧性疾病中的应用潜力。