《Journal of Advanced Research》：Engineering a multifunctional nanoplatform with cascade catalytic and bidirectional immunomodulatory capacities for integrating sepsis therapy
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本研究针对脓毒症治疗中存在的感染控制、氧化应激和免疫失衡等多重挑战，开发了一种新型白藜芦醇-银离子-普鲁士蓝纳米酶（ARPB NZs）。该纳米平台集成了广谱非抗生素抗菌、活性氧（ROS）清除和双向免疫调节功能，在E. coli腹腔感染和盲肠结扎穿孔（CLP）两种脓毒症小鼠模型中均展现出显著疗效，能有效缓解器官损伤、抑制淋巴细胞凋亡和树突状细胞焦亡，显著提高生存率。该研究为脓毒症的综合治疗提供了新策略，具有重要的临床转化价值。
脓毒症，这个听起来专业却致命性极强的医学术语，每年在全球夺走超过1100万人的生命，是重症监护病房患者死亡的主要原因之一。它本质上是一种由感染引发的免疫系统失调反应，进而导致器官功能障碍的临床综合征。尽管现代医学取得了长足进步，但脓毒症的临床治疗手段依然十分有限，主要依赖于广谱抗生素和支持性护理，这些传统疗法往往难以有效降低危重患者的死亡率。
问题的复杂性在于脓毒症的多面性病理特征。感染触发后，机体免疫系统会过度激活，引发"细胞因子风暴"，导致组织损伤；与此同时，为了平衡这种过度炎症，机体又可能陷入免疫抑制状态，淋巴细胞大量凋亡，反而增加了继发感染的风险。此外，活性氧（ROS）的过量产生会破坏DNA和蛋白质的结构与功能，加速组织细胞死亡，最终导致器官功能衰竭。现有治疗策略大多只针对单一环节，难以应对这种复杂的动态病理过程。
正是在这一背景下，军事医学科学院的研究团队在《Journal of Advanced Research》上发表了一项创新性研究，他们设计了一种名为ARPB NZs的多功能纳米平台，试图通过一种综合性的策略来破解脓毒症的治疗难题。这种纳米平台巧妙地将普鲁士蓝纳米酶（PB NZs）的抗氧化特性、银离子的抗菌能力以及白藜芦醇（Resveratrol）的免疫调节功能整合于一体。
研究人员采用的主要技术方法包括：通过水热法合成普鲁士蓝纳米酶，然后与硝酸银和白藜芦醇反应制备ARPB NZs；利用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术对纳米材料进行表征；通过电子自旋共振（ESR）等技术评估其超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）模拟活性；建立E. coli腹腔感染和盲肠结扎穿孔（CLP）两种小鼠脓毒症模型进行体内药效评价；采用转录组测序分析潜在作用机制；通过流式细胞术等技术评估免疫细胞功能。
制备和表征ARPB NZs
研究团队通过简便的方法成功合成了ARPB NZs。表征结果显示，ARPB NZs具有均匀的立方体形状，平均尺寸为150纳米，表面成功包覆了银离子-白藜芦醇金属酚醛网络（MPNs）。元素映射分析证实了铁、氧、碳和银元素的均匀分布。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析表明，ARPB NZs中各组分之间存在分子间相互作用，银元素以+1价态存在。稳定性实验显示，ARPB NZs在磷酸盐缓冲液（PBS）、生理盐水和细胞培养基中均能保持良好的稳定性。
ARPB NZs的强大ROS清除活性
研究证实ARPB NZs具有显著的直接自由基清除能力。通过DPPH和ABTS实验评估，ARPB NZs在10微克/毫升浓度下可清除约90%的ABTS自由基，在100微克/毫升浓度下可清除约90%的DPPH自由基。电子自旋共振（ESR）分析进一步表明，ARPB NZs能够有效清除羟基自由基（·OH）和单线态氧（1O2）。更重要的是，ARPB NZs展现出超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）模拟的级联催化活性，能够将超氧阴离子（O2•-）转化为过氧化氢（H2O2），并进一步分解为无害的水和氧气。
强大的非抗生素抗菌活性
ARPB NZs对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）、革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）均表现出显著的抗菌效果。平板计数实验显示，ARPB NZs处理组几乎完全抑制了细菌生长。扫描电子显微镜（SEM）观察发现，经ARPB NZs处理的细菌出现膜结构破损和内容物泄漏。牛津杯实验进一步证实，ARPB NZs的抗菌效果优于传统抗生素。体内实验表明，ARPB NZs能够有效清除感染小鼠体内的细菌。
ARPB NZs缓解脂多糖（LPS）诱导的内皮细胞功能障碍
在LPS诱导的内皮细胞损伤模型中，ARPB NZs处理显著提高了细胞活力，降低了炎症因子（NO、IL-6、TNF-α）水平，抑制了细胞凋亡。通过DCFH-DA和DHE染色评估发现，ARPB NZs能够有效减少细胞内ROS和超氧阴离子的积累。TMRE染色显示，ARPB NZs可改善LPS引起的线粒体功能障碍。此外，ARPB NZs还显著抑制了LPS诱导的细胞间粘附分子-1（ICAM-1）表达上调。
ARPB NZs在小鼠腹部感染模型中显示出强大的治疗效果
在E. coli诱导的腹部感染模型中，单次注射ARPB NZs可将小鼠的生存率提高至42.9%，显著优于未治疗组和PB NZs治疗组。血液学分析显示，ARPB NZs治疗可调节免疫细胞平衡，降低白细胞和中性粒细胞计数，增加淋巴细胞数量。生化指标检测表明，ARPB NZs能显著改善肝肾功能指标，减轻氧化应激水平，降低髓过氧化物酶（MPO）活性。组织病理学检查证实，ARPB NZs治疗可显著减轻肺、肝、肾等多个器官的损伤。
ARPB NZs在CLP诱导的脓毒症中具有强大的治疗效果
在更接近临床情况的CLP脓毒症模型中，ARPB NZs治疗将小鼠的生存率提高至72.7%，并有效防止了脓毒症引起的低体温。治疗24小时后，ARPB NZs显著改善了血液学参数，降低了炎症因子（IL-1β、IL-6）水平，改善了肝功能指标，减轻了肺水肿和器官病理损伤。激光多普勒成像显示，ARPB NZs治疗可改善脓毒症小鼠的微循环功能。免疫荧光染色证实，ARPB NZs可抑制肝内皮细胞ICAM-1的表达。
转录组分析阐明ARPB NZs的潜在治疗机制
通过转录组测序分析发现，ARPB NZs治疗可显著改变脓毒症小鼠的基因表达谱。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析表明，ARPB NZs主要影响抗氧化活性、代谢过程和免疫系统相关通路。基因集富集分析（GSEA）显示，ARPB NZs可促进T细胞增殖相关基因的表达，抑制B细胞凋亡相关基因的表达。实验验证表明，ARPB NZs治疗可减少脾脏细胞凋亡，增加CD4+和CD8+T淋巴细胞数量。
ARPB NZs通过抑制树突状细胞焦亡和促进T细胞活化增殖来保留适应性免疫系统
研究发现，ARPB NZs可被树突状细胞（DCs）有效内化。在脓毒症小鼠中，ARPB NZs治疗可抑制DCs的焦亡，降低NLRP3炎症小体相关蛋白（NLRP3、ASC）的表达，减少gasdermin D-N（GSDMD-N）和裂解的caspase-1水平。同时，ARPB NZs促进DCs成熟标志物（CD80、CD86、MHC-II）的表达。体内外实验表明，来自ARPB NZs治疗小鼠的脾脏DCs可促进T细胞增殖，调节细胞因子（IFN-γ、IL-4、IL-10）分泌，从而调节免疫平衡。
ARPB NZs的生物相容性
生物安全性评价显示，ARPB NZs在10-1000微克/毫升浓度范围内溶血率低于3%，静脉注射后主要分布于肝脏和脾脏，在治疗剂量下未引起明显的血液生化指标改变或组织损伤，表现出良好的生物相容性。
该研究成功开发了一种具有级联催化和双向免疫调节功能的多功能纳米平台ARPB NZs。该平台通过整合普鲁士蓝纳米酶的抗氧化特性、银离子的抗菌活性和白藜芦醇的免疫调节功能，实现了对脓毒症多个关键病理环节的协同干预。在两种不同的脓毒症动物模型中，ARPB NZs均展现出显著的治疗效果，能够有效清除病原体、减轻氧化应激和炎症反应、抑制器官损伤、调节免疫平衡，最终提高生存率。
特别值得关注的是，ARPB NZs能够通过抑制NLRP3/caspase-1/GSDMD通路介导的树突状细胞焦亡，促进T细胞增殖和活化，从而实现对脓毒症双向免疫失调的调节作用。这一机制突破了传统纳米治疗策略主要关注抗菌和抗炎效果的局限，为脓毒症的免疫治疗提供了新思路。
该研究不仅为脓毒症的综合治疗提供了一种有前景的新策略，其设计理念和技术平台也可能为其他感染性和炎症性疾病的治疗提供参考。通过多功能集成和协同治疗策略，ARPB NZs代表了纳米医学在应对复杂疾病挑战方面的重要进展，具有显著的创新性和临床转化潜力。
