《Journal of Controlled Release》：Immune-epithelial dual-targeting bilirubin nanoparticles for acute lung injury
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急性肺损伤（ALI）治疗纳米复合物HB@BN通过CD44靶向递送，整合bilirubin的抗氧化与抗炎特性，调控巨噬细胞极化（M1→M2）并修复肺泡屏障，改善小鼠LPS诱导ALI模型的肺水肿、胶原沉积及组织损伤。
唐盈盈|徐一田和|叶金耀|韩宇琦|张梦雪|孙宇腾|康永帅|朱思怡|蔡 Leer|吴瑞|龚文静|姚青|段白群|孔龙发|陈瑞杰|张海林
中国温州325027，温州医科大学第二附属医院及育英儿童医院药学系，温州市儿科药学重点实验室
摘要
急性肺损伤（ALI）的特点是免疫激活失调、氧化应激以及肺泡-毛细血管屏障破坏，导致肺水肿和急性呼吸衰竭。有效的药物干预仍然有限，部分原因是药物在炎症肺微环境中的分布不足。本文报道了一种透明质酸-胆红素纳米组装体（HB@BN），该纳米组装体能够优先在炎症肺组织中积累，并通过CD44介导的细胞摄取调节免疫-上皮相互作用。HB@BN结合了胆红素的抗氧化和抗炎特性以及针对炎症相关CD44的靶向能力。体外实验表明，这种纳米组装体能够有效清除活性氧（ROS），激活Nrf2/HO-1通路，并使巨噬细胞极化向抗炎表型转变。在脂多糖诱导的ALI小鼠模型中，通过气雾剂给药后，HB@BN表现出增强的肺部滞留能力，减少了炎症细胞因子的产生，减轻了水肿和胶原蛋白沉积，并改善了组织损伤程度。总体而言，这些结果表明，通过氧化还原响应型纳米递送系统协调调节巨噬细胞驱动的炎症和上皮屏障功能障碍，为急性炎症性肺损伤的管理提供了一种有前景的策略。
引言
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）及其前体急性肺损伤（ALI）是严重的炎症性肺疾病，具有较高的死亡率（35-45%），对危重患者构成重大威胁[1][2]。肺炎是最常见的诱因，通常由病毒或细菌感染引起。病原体直接损伤肺泡上皮细胞并释放脂多糖（LPS）或损伤相关分子模式（DAMPs），这些物质会激活邻近的内皮细胞、上皮细胞和巨噬细胞，从而引发炎症级联反应[1][2][3]。由此产生的炎症进一步损伤上皮细胞，形成“炎症-损伤”的恶性循环，加速ALI的进展。目前的治疗主要是支持性治疗，包括呼吸支持和使用糖皮质激素、吸入一氧化氮、N-乙酰半胱氨酸和外源性表面活性剂等药物进行保守性药物治疗。然而，这些药物的临床效果有限，特别是在COVID-19大流行期间，尽管有可用的干预措施，许多患者仍不幸去世。这突显了开发新型有效治疗ALI策略的迫切需求。
肺泡巨噬细胞和肺泡上皮细胞在ALI的发病和进展中起核心作用[4]。在病原体或危险信号刺激下，巨噬细胞极化为促炎型M1巨噬细胞，释放细胞因子、趋化因子和活性氧（ROS），招募中性粒细胞和其他炎症细胞[5][6]。虽然这些反应对于清除病原体至关重要，但持续的M1激活会加剧局部炎症并加重上皮和内皮损伤。上皮屏障完整性的丧失使肺实质进一步暴露于病原体和炎症介质中，从而延续“炎症-损伤”循环。受损的上皮细胞不仅丧失气体交换功能，还会释放额外的DAMPs，进一步激活巨噬细胞和其他免疫细胞。这种过度激活的巨噬细胞与受损上皮细胞之间的双向相互作用导致了无法控制的炎症和组织损伤。因此，一种能够重新平衡巨噬细胞极化方向、促进受损上皮细胞修复和再生的治疗策略可能有效中断这一恶性循环并改善ALI的预后。
胆红素（BR）是血红素代谢的天然产物，通过血红素加氧酶（HO-1）/胆绿素还原酶（BVR）途径产生[7][8]，具有强大的抗氧化、抗炎和免疫调节作用。BR在心血管疾病、结肠炎和缺血再灌注损伤中显示出治疗潜力[9][10][11][12]。值得注意的是，BR已被报道可以抑制M0向M1的极化，并减少CD11c和TNF-α等促炎标志物[13]。此外，激活Nrf2/HO-1信号通路——抗氧化防御的主要调节因子——可以促进M1向M2的极化，增强上皮修复并减轻氧化损伤[14][15][16][17][18][19]。BR本身也可以激活这一通路[20][21][22][23][24][25]，表明它可能同时抑制氧化应激、抑制M1极化、促进M2极化并加速上皮再生。这些综合效应使BR成为打破ALI中巨噬细胞-上皮损伤循环的理想候选物。
尽管BR具有治疗潜力，但其临床应用受到水溶性差、不稳定性和组织积累有限的限制。纳米技术通过提高溶解度、改善生物利用度以及实现难溶性药物的靶向递送，为这一问题提供了潜在解决方案[26][27][28][29][30][31][32][33]。在呼吸系统疾病中，气雾吸入是一种有吸引力的给药方式，可以快速将药物直接输送到肺部，实现高局部浓度和最小的全身暴露[34][35]。然而，为了实现精准治疗，气雾剂需要进一步集中在炎症损伤部位。活性靶向策略（如配体介导的递送）对此目标很有前景[36]。CD44是一种在炎症细胞（包括M1巨噬细胞和受损的肺泡上皮细胞）上过表达的受体[37][38][39]，它与透明质酸（HA）具有高亲和力[40][41][42]，为增强药物递送提供了理想的目标。
基于这一概念，我们使用赖氨酸甲酯作为双功能连接剂，合成了一种改性的HA-BR结合物，在温和条件下实现了羧基丰富的HA骨架与BR的丙酸基团之间的高效酰胺偶联，同时保持了CD44识别所需的HA结构。由此产生的两亲性HA-BR与游离BR共同组装成双载纳米颗粒（HB@BN），这种纳米颗粒通过疏水相互作用在肺部沉积。通过气管雾化给药后，HB@BN在肺泡区域沉积，其HA外壳有助于CD44高表达的M1巨噬细胞和受损的肺泡上皮细胞优先摄取。在这两种细胞类型中，富含ROS的微环境促进BR氧化为更亲水的胆绿素，加速BR的释放并触发Nrf2/HO-1通路的激活。这种氧化还原调节抑制了细胞内的ROS，减弱了促炎信号，抑制了M1极化，同时促进了M2极化，有助于上皮屏障的恢复。总体而言，这种协调的免疫-上皮调节有望通过抗氧化和抗炎机制缓解ALI。
材料
透明质酸（HA）购自AVT（上海）制药技术有限公司；1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、2,2'-偶氮双(2-甲基丙酰胺)二盐酸盐（AAPH）、L-赖氨酸甲酯二盐酸盐、胆红素（BR）和地塞米松购自Macklin生化有限公司（上海，中国）；佛波尔12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯（PMA）购自Biosharp（合肥，中国）；香豆素-6（C6）购自Aladdin
HB@BN的制备与表征
在本研究中，我们用赖氨酸甲酯替换了之前报道的HA-BR聚合物合成方法中的有害乙烯二胺，成功制备了HA-BR。图S1展示了合成路线。核磁共振（NMR）氢谱用于分析最终产物。如图S2所示，HA-BR的1H NMR谱中包含HA和胆红素/赖氨酸部分的信号，证实了成功的结合。
讨论
ALI的特点是炎症失控、氧化应激以及肺泡-毛细血管屏障破坏，常最终导致呼吸衰竭[59]。目前的治疗策略主要集中在支持性护理上，由于药物在损伤部位的积累不足，药物干预的效果有限[60]。在本研究中，我们开发了一种透明质酸-胆红素纳米组装体（HB@BN），旨在同时靶向促炎型巨噬细胞（M1）和
结论
总结来说，我们开发了一种靶向炎症的纳米颗粒（HB@BN），它结合了胆红素的抗氧化和抗炎作用以及透明质酸的CD44靶向特性。HB@BN选择性地靶向M1巨噬细胞和炎症肺泡上皮细胞，清除ROS，激活Nrf2/HO-1通路，并将巨噬细胞极化向抗炎型M2表型转变。体内实验表明，这一策略有效恢复了免疫平衡，减少了氧化损伤，缓解了
CRediT作者贡献声明
唐盈盈：研究、方法学、资源、软件、初稿撰写。徐一田和：研究、方法学、资源。叶金耀：研究、方法学、资源。韩宇琦：资源、软件、验证。张梦雪：软件、验证、可视化。孙宇腾：数据管理、正式分析、验证。康永帅：软件、验证、可视化。朱思怡：方法学、软件、验证。蔡 Leer：方法学、软件、验证。吴瑞：
致谢
本研究得到了浙江省自然科学基金（LY24H010003）、温州市科学技术局（ZY2022013）和浙江省医疗卫生计划（2025HY1219）的支持。我们感谢温州医科大学科研中心提供的咨询和仪器支持。
