Elabscience南开客户教你胞内乏氧与巨噬细胞极化的实验设计

在生物医学研究的广阔天地中，创新疗法的探索总是充满挑战与希望。本期“一作分享”栏目荣幸邀请到了南开大学的李诗慧老师，她将为我们深入解析其发表在ACS Nano（IF=17.1）的前沿研究。李老师及其团队通过超分子整合策略，巧妙地将甘露糖偶氮杯芳烃与人参皂苷Rb1结合，开发出一种新型的纳米材料，用于类风湿性关节炎的协同治疗。这项研究不仅在体外实验中展现了显著的治疗效果，更在药物递送和巨噬细胞极化调控方面提供了全新的视角，为慢性炎症性疾病的治疗带来了革命性的进展。

基本信息

英文标题: Supramolecular Integration of Multifunctional Nanomaterial by Mannose-Decorated Azocalixarene with Ginsenoside Rb1 for Synergistic Therapy of Rheumatoid Arthritis

中文标题: 超分子整合的甘露糖偶氮杯芳烃与人参皂苷Rb1的包合物用于类风湿性关节炎的协同治疗

发表期刊: ACS Nano

影响因子:17.1

作者单位: 南开大学

文中引用的Elabscience^®产品

 

 

 

实验背景

炎性微环境的典型特征有：微酸性、乏氧、以及过表达的活性氧种类、炎性因子还有各种酶等。利用炎性微环境的特征来设计响应性释放材料，有利于降低药物对正常组织的毒、副作用。在多种炎性疾病的治疗中，巨噬细胞从促炎的M1亚型转变成抗炎的M2亚型，能有效抑制炎性疾病的进展。甘露糖偶氮杯芳烃（ManAC4A）分子中含有偶氮基团，偶氮基团在乏氧环境下，能被偶氮还原酶还原。还原反应使得偶氮键断裂，从而释放出ManAC4A包合的客体药物（图1）。偶氮键对乏氧环境的灵敏性赋予了ManAC4A乏氧响应释放药物的特性。

 

 

实验过程

为了探究ManAC4A的乏氧响应特性，我们用小鼠巨噬细胞RAW 264.7细胞模型来进行研究。首先用脂多糖（LPS）诱导RAW 264.7细胞发炎，建立炎症细胞模型。根据文献报道，炎症细胞内的环境是乏氧的。细胞在乏氧条件下，通常会高表达乏氧诱导因子HIF-1a。因此，用LPS诱导RAW 264.7细胞后，我们通过检测HIF-1a的表达量是否上升，来判定发炎的RAW 264.7细胞内环境否乏氧。结果如图2所示，LPS组诱导的发炎细胞内的HIF-1a表达量明显高于未经处理的Cont组。由此可推测，LPS诱导的RAW 264.7细胞内环境是乏氧的，接下来再探究ManAC4A在乏氧微环境下，能否实现药物的特异性释放。

图2. 对照组RAW 264.7细胞（Cont）和LPS诱导的RAW 264.7细胞内HIF-1a的表达量

 

 

ManAC4A头基上修饰的甘露糖，还有诱导巨噬细胞从促炎的M1亚型，转变成抗炎的M2亚型的功能。又因为ManAC4A能清除ROS，这也助力诱导巨噬细胞亚型的转变。为了探究其诱导活性，我们通过ManAC4A给药干预发炎的RAW 264.7细胞，在干预之后检测RAW 264.7细胞抗体的表达情况来判定其亚型是否转变。LPS诱导的RAW 264.7为发炎的M1亚型，高表达CD 86蛋白，而抗炎的M2型高表达CD 206蛋白。从图3的实验结果可以看出，LPS刺激发炎后，炎性RAW 264.7细胞中CD 86的表达量明显高于Cont组，经ManAPhOH、CAC4A和ManAC4A治疗后，CD 86的表达量有所下降。说明经各组治疗后，M1型巨噬细胞所占比例下降。

图3. 各组CD 86的表达量

 

 

再看经各种制剂干预后，CD 206的表达情况。从图4可以看出，LPS诱导后，发炎的RAW 264.7细胞中CD 206的表达量与Cont组没有显著性差异。IL-4常用来诱导巨噬细胞向M2亚型极化，在本实验中作为阳性控制组，该组CD 206的表达量显著高于Cont组。结果表明，经ManAPhOH、CAC4A和ManAC4A治疗后，三组细胞的CD 206表达量都有所上升，ManAC4A组的效果最好。这说明ManAC4A最能有效促进M2型巨噬细胞的极化。

图4. 各组CD 206的表达量

 

 

综合CD 86和CD 206的实验结果，我们可以得出，ManAPhOH、CAC4A和ManAC4A都能在一定程度上抑制发炎RAW 264.7细胞中CD 86的表达量，提升CD 206的表达量。其中，ManAC4A的效果最佳，最能有效诱导巨噬细胞从M1向M2极化。

 

以上是Elabscience^®客户李老师为我们分享的胞内乏氧与巨噬细胞极化的实验设计心得，希望这些经验能对大家的研究工作有所帮助。