一种新型神经炎症反应水凝胶可延缓阿尔茨海默病的神经血管功能障碍和认知能力下降


2021 年 10 月 23 日,哈 尔 滨 工 业 大 学 空 间 环 境 与 物 理 科 学 实 验 室 Weiming Tian 团 队 在《Chemical Engineering Journal》上 发 表 题 为“A novel neuroinflflammation-responsive hydrogel based on mimicking naked mole rat brain microenvironment retards neurovascular dysfunction and cognitive decline in Alzheimer’s disease”的文章,提供了一种潜在的早期干预策略,用于延缓后期 AD 进展。



在这篇文章中,云克隆抗体【透明质酸(HA)单克隆抗体,MAA182Ge21】受到科研工作者的认可,荣登优秀国际期刊。




研究简介

神经炎症是引发神经病理性淀粉样蛋白-β(Aβ)沉积并导致阿尔茨海默病(AD)进展的主要过程之一。C1q是经典补体级联反应的起始蛋白,与神经炎症的早期发生有关,主要在AD晚期增加。因此,C1q可能是AD晚期治疗不成功的关键原因之一。裸鼹鼠表现出极长的寿命,不会增加与年龄相关的疾病的风险,包括没有明显神经退行性疾病。高分子量乙酰透明质酸(HMM-HA)和神经营养因子NRG1是裸鼹鼠大脑微环境的两个典型成分,有助于减轻与年龄相关的炎症并维持神经元完整性。优化整合HMM-HA和NRG1以模拟裸鼹鼠脑微环境对AD治疗至关重要。因此,作者生成了神经炎症反应性三聚甘油单硬脂酸酯(TM)-HA-NRG1水凝胶,并探讨其在改善早期到晚期AD中的效果。

首先,作者设计了一种脑室内递送的TM-HA-NRG1水凝胶,它是一种基质金属蛋白酶(MMP)响应系统,允许随着时间的推移释放裸鼹鼠HMM-HA和NRG1用于AD治疗。富含TM的酯键是MMP的底物,对MMP作出反应并生物降解为甘油三酯和硬脂酸(大脑的组成部分)。作者对该凝胶进行了生物相容性试验,结果表明无明显生物毒性。

然后,作者在体外评估TM-HA-NRG1凝胶响应AD中不同炎症条件的控释能力。将TM-HA-NRG1凝胶与PBS、MMP3(12.3ng/ml)、MMP9(2.25ng/ml)或活化的小胶质细胞(与AD中的神经炎症微环境非常相似)共同培养。对累积HMM-HA和NRG1释放百分比的分析表明,分解的TM-HA-NRG1水凝胶对MMP和活化的小胶质细胞介质有反应;当添加MMP抑制剂时,这种反应受到抑制。此外,作者进一步评估TM-HA-NRG1凝胶在体内的分解效率。正如预期的那样,结果表明TM-HA-NRG1凝胶对神经炎症严重程度的变化有反应,可根据需要释放HMM-HA和NRG1。

最后,作者基于TM-HA-NRG1凝胶在体内的递送效率,使用每两周一次的注射周期对AD小鼠进行连续治疗。水凝胶的脑室内递送显著减轻Aβ斑块的形成和海马体中补体C1q的沉积。此外,持续干预明显减少了周细胞上的C1q沉积并改善了大脑的氧气供应。更重要的是,TM-HA-NRG1水凝胶治疗后AD小鼠认知能力下降显著改善。

总之,这项工作表明,神经炎症反应性TM-HA-NRG1水凝胶通过模拟裸鼹鼠的特殊大脑微环境,可以挽救AD中的认知能力下降。因此,该策略由于具有良好的减少神经炎症相关C1q沉积的能力,为AD及其他神经退行性疾病的治疗提供了一种潜在的独特途径。



神经系统疾病

神经系统是机体内对生理功能活动起主导调节作用的系统,主要由神经组织组成,分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。中枢神经系统又包括脑和脊髓,周围神经系统包括脑神经和脊神经。在生物个体中,行使“指挥”和控制身体各组织和器官协调的作用。由于外部因素或者个人遗传因素等造成神经系统损伤,都有可能并发神经系统性疾病,包括:脑血管疾病、周期性麻痹、进行性肌营养不良、强直性肌营养不良、共济失调。神经系统性疾病以目前的医疗水平很难治愈,主要还是靠早期的防治为主,因此,早期诊断,早期干预,对改善神经系统疾病的远期预后具有重要的意义。 随着基因组学、蛋白组学以及代谢组学的快速发展,已发现一些与神经系统疾病发生或发展相关的指标,例如:BDNF、GFAP、GFAP、SAA等,他们都有望成为一些神经系统疾病早期诊断以及预后诊断的指标。