《Journal of Advanced Research》：Tocilizumab-loaded nanoparticles block IL-6R and reduce edema after intracerebral hemorrhage
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脑出血（Intracerebral hemorrhage, ICH）后，升高的白介素-6（IL-6）是神经功能预后的独立预测因子，但其治疗性抗体托珠单抗（TCZ）因血脑屏障（Blood–Brain Barrier, BBB）渗透性差而受限。本研究开发了脑靶向纳米粒PTPR NPs，在小鼠ICH模型中成功递送TCZ跨越BBB，聚集于血肿周围区域，有效减轻了血管源性水肿（Perihematomal Edema, PHE），并通过抑制ERK/NF-κB信号、调控星形胶质细胞极化、减少外周免疫细胞浸润及中性粒细胞胞外诱捕网（Neutrophil Extracellular Traps, NETs）形成等机制，改善了神经功能恢复。这为ICH及其他神经炎症疾病的生物制剂靶向递送提供了新平台。
脑出血，虽然只占所有脑卒中的约15%，却与极高的死亡率和致残率密切相关，给社会和家庭带来沉重负担。在脑出血发生后的继发性脑损伤中，血肿周围水肿扮演了核心驱动者的角色，而炎症反应正是其形成的关键推手。在众多炎症因子中，白介素-6格外引人注目。它像一位在事故现场最早响应的“警报员”，在脑出血发生后一小时内就会在血浆和脑脊液中迅速升高，其水平与血肿大小、病情严重程度及患者不良预后紧密相关。因此，靶向IL-6信号通路成为极具吸引力的治疗策略。托珠单抗（TCZ），作为一种靶向IL-6受体（IL-6R）的人源化单克隆抗体，已获批用于治疗类风湿关节炎等全身性炎症疾病。然而，TCZ分子量巨大（约148 kDa），难以有效穿过保护大脑的血脑屏障，这如同一道“天堑”，阻碍了它在急性脑损伤治疗中的应用。
为了攻克这一难题，来自第四军医大学唐都医院的研究团队开展了一项创新研究，相关成果发表在《Journal of Advanced Research》。他们巧妙地将生物材料与靶向技术结合，设计并合成了一种名为PTPR NPs（PLGA-TCZ@PEG-RVG29）的脑靶向纳米颗粒。该纳米颗粒以FDA（美国食品药品监督管理局）批准的可生物降解聚合物聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）为载体，封装TCZ，并在其表面修饰了源自狂犬病毒糖蛋白的29肽（RVG29）。RVG29能特异性结合脑微血管内皮细胞上的烟碱型乙酰胆碱受体，从而介导纳米颗粒高效穿越血脑屏障。
为了验证这一策略的有效性，研究人员首先在临床层面确认了IL-6与脑出血预后的关联。他们发现，在中国脑出血患者队列中，出院时的血浆IL-6水平升高是180天不良神经功能预后的独立预测因子，这为后续的治疗干预提供了坚实的临床依据。接着，在小鼠脑出血模型中，他们证实了IL-6和IL-6R在血肿周围区域（特别是星形胶质细胞上）显著上调。直接脑室内注射TCZ能有效降低炎症、减轻水肿并改善神经功能，但静脉注射则无效，这直接证明了穿透血脑屏障是发挥TCZ疗效的关键瓶颈。
研究的主要技术方法包括：对75名脑出血患者进行前瞻性队列研究，分析血浆IL-6与预后的关联；利用胶原酶注射法构建小鼠脑出血模型；采用双乳化法制备并表征PTPR NPs，通过透射电镜、动态光散射、傅里叶变换红外光谱等技术分析其理化性质；利用活体成像、酶联免疫吸附测定评估纳米颗粒的脑靶向效率和药物递送能力；通过行为学测试（改良神经功能缺损评分、转角测试、胶带移除测试、步态分析、旷场实验）、脑水含量测定、伊文思蓝染料渗出实验、组织学染色（苏木精-伊红染色、尼氏染色、勒克司尔固蓝染色）、免疫荧光、透射电镜、蛋白质印迹、定量逆转录聚合酶链式反应、RNA测序和Olink蛋白质组学等多种手段，全面评估PTPR NPs的治疗效果并深入探究其作用机制。
研究结果显示，静脉注射PTPR NPs后，其能够高效穿过血脑屏障，在脑出血小鼠的血肿周围区域富集，并显著提升脑内TCZ浓度。首先，在治疗功效方面，PTPR NPs治疗显著降低了脑出血后第3天的脑水含量，提高了小鼠的生存率，并改善了多项神经功能指标，包括更低的神经功能缺损评分、更少的运动不对称性、更快的触觉感知恢复、改善的步态参数以及增加的自发活动量。这些结果表明，PTPR NPs有效减轻了脑水肿并促进了神经功能恢复。
其次，在减轻细胞毒性水肿方面，PTPR NPs减少了血肿周围神经元凋亡（TUNEL+/NeuN+细胞减少）和变性（Fluoro-Jade C+细胞减少），下调了促凋亡蛋白Cleaved Caspase-3和BAX的表达，上调了抗凋亡蛋白BCL-2，并通过勒克司尔固蓝染色证实了其能减轻脱髓鞘病变，保护白质结构完整性。
第三，在减轻血管源性水肿方面，PTPR NPs减少了伊文思蓝染料的脑内渗出和纤维蛋白原的血管外漏，表明血脑屏障通透性降低。机制上，它上调了紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达，下调了基质金属蛋白酶-9（MMP-9）的表达。透射电镜超微结构观察进一步显示，治疗组毛细血管内皮细胞间的紧密连接更连续，星形胶质细胞终足对血管的包裹更完整。
第四，在调控神经炎症方面，PTPR NPs显著降低了促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的水平。免疫荧光和Sholl分析显示，它减少了活化星形胶质细胞的数量并降低了其分支复杂性。更重要的是，PTPR NPs促使星形胶质细胞表型从神经毒性A1样（C3+）向神经保护性A2样（S100A10+）转变。
第五，在抑制炎症信号通路和免疫细胞浸润方面，转录组和蛋白质组学分析揭示，PTPR NPs能下调ERK和NF-κB信号通路相关基因的表达，蛋白质印迹证实其抑制了p-ERK和p-NF-κB p65的磷酸化。同时，它下调了多种趋化因子（如CCL2）的表达，从而减少了小胶质细胞活化、以及中性粒细胞（Ly6G+）、T淋巴细胞（CD3+）和单核/巨噬细胞（F4/80+IBA-1+）向脑内的浸润。尤为重要的是，PTPR NPs还显著抑制了中性粒细胞胞外诱捕网（NETs，由Ly6G+/H3Cit+标记）的形成。
研究的结论和讨论部分高度概括了此项工作的科学意义。本研究系统阐明了IL-6-IL-6R信号通路在脑出血后水肿形成中的核心作用，并提供了一个具有临床转化潜力的解决方案。研究人员不仅确认了循环IL-6是脑出血不良预后的独立风险因素，还发现脑出血后IL-6R主要在星形胶质细胞上高表达，这使其成为一个精准的治疗靶点。通过构建新型RVG29功能化纳米颗粒，研究团队成功克服了血脑屏障递送障碍，将TCZ高效送达病灶，从而显著减轻脑水肿并改善神经功能。从机制上看，该疗法通过阻断星形胶质细胞上的IL-6R，系统性缓解了血脑屏障破坏、胶质细胞毒性极化、神经元凋亡和NETs形成等多个病理过程。
这项工作不仅为脑出血治疗提供了一种前景广阔的新策略，更重要的是，其所应用的生物工程技术为攻克其他目前缺乏有效治疗手段的重大中枢神经系统疾病（如神经退行性疾病、脑肿瘤等）开辟了新路径。当然，在走向临床前，仍需要在大型动物模型中进行验证，并对纳米颗粒的长期安全性、代谢清除和免疫原性进行严格评估。此外，考虑到IL-6在脑出血后数小时内即达峰值，最大化疗效可能依赖于超急性期给药，这对临床工作流程提出了实际挑战。尽管如此，这项研究无疑在神经炎症疾病的靶向治疗领域迈出了坚实而创新的一步。
