球盟会(中国)

针对上述问题，上海交通大学医学院附属瑞金医院卞留贯、孙宇浩、张永康构建了一种新型脂质体纳米颗粒递送系统，用于靶向调控脑损伤后小胶质细胞的代谢与炎症状态。该系统以可响应并清除ROS的聚苯硫醚（PPS）为疏水核心，包载MCT1抑制剂AR-C155858，并在表面修饰CAQK肽（识别脑损伤部位硫酸软骨素蛋白聚糖并促进血脑屏障穿透）和MG1肽（特异性靶向M1型小胶质细胞）。当纳米颗粒富集于损伤脑组织后，PPS核心在ROS高微环境中发生响应，在清除ROS的同时释放MCT1抑制剂，顺利获得阻断乳酸外排、促进细胞内乳酸积累，诱导小胶质细胞代谢从糖酵解向氧化磷酸化转换，抑制M1型极化并减轻神经炎症。研究进一步在脑出血（ICH）和创伤性脑损伤（TBI）动物模型中评估了该纳米颗粒的治疗效果，验证了其顺利获得双重靶向（脑损伤部位+M1小胶质细胞）与ROS响应性释药策略，实现精准抗炎与神经保护的可行性。该文章于2026年4月04日以《Responsive nanoparticles modulating microglia lactate transport alleviate M1-type polarization and neuroinflammation for brain injury therapy》为题发表于《Journal of Nanobiotechnology》（DOI：10.1186/s12951-026-04355-9）。

MiRCM纳米颗粒用于ICH和TBI治疗的机制示意图

（1）纳米粒的制备与理化表征

研究第一时间顺利获得可逆加成-断裂链转移聚合法制备ROS响应型PPS120聚合物，同时合成DSPE-PEG2000-CAQK和DSPE-PEG2000-MG1靶向磷脂，顺利获得一步纳米沉淀自组装得到负载MCT1抑制剂的靶向纳米粒。如图1A所示，仅含PPS内核的R纳米粒平均粒径为94.09±8.591 nm，负载MCT抑制剂的MiR纳米粒平均粒径为107.3±6.717 nm，同时修饰两种靶向多肽的MiRCM纳米粒平均粒径为105.9±4.152 nm。图1B的透射电镜结果显示R、MiR、MiRCM三种纳米粒均呈均匀球形，单分散性良好。图1C的zeta电位检测结果显示三种纳米粒的电位分别为-18.47±1.686 mV、-18.8±4.751 mV和-20.6±1.706 mV。图1D的结果显示经H₂O₂处理12 h后，R纳米粒的粒径出现明显上升，证明PPS内核具备ROS响应降解特性。图1e的药物释放结果显示，在含H₂O₂的环境中MiRCM纳米粒的药物释放速率显著提升，无ROS环境下药物释放量极低，具备可控释放特性。

图1. 纳米颗粒的结构和化学表征。（A）R、MiR和MiRCM纳米颗粒的粒径分布。（B）R、MiR和MiRCM纳米颗粒的透射电镜图（TEM）。（C）R、MiR和MiRCM纳米颗粒的Zeta电位。（D）经H₂O₂或PBS处理后R纳米颗粒的粒径分布。（E）经H₂O₂或PBS处理后MiRCM中AR-C155858的药物释放效率。图（B）中的标尺代表100 nm。

（2）纳米粒的靶向特异性验证

研究第一时间在细胞层面验证MG1多肽的靶向能力，分别用不同条件处理BV2小胶质细胞后与纳米粒共孵育。如图2A所示，对照组中R和RM纳米粒的细胞摄取效率无明显差异，图2B的定量结果也验证了这一点。Hemin和LPS诱导M1极化后，RM纳米粒的细胞摄取量显著上升，而R纳米粒的摄取量无明显变化，IL-4诱导M2极化后RM纳米粒的摄取量未出现提升。图2C和2D的结果显示，随着Hemin浓度升高，RM纳米粒的摄取量呈剂量依赖性上升。图2E和2F的结果显示，MG1修饰的纳米粒在脑内皮细胞、神经元和星形胶质细胞中摄取量极低，图2G和2H的结果显示Hemin和LPS处理也不会提升这三类细胞对RM纳米粒的摄取效率。后续体内动物实验结果显示，无靶向修饰的MiR纳米粒在脑出血和创伤性脑损伤模型的病灶部位几乎无富集，修饰CAQK多肽的MiRC纳米粒在损伤部位有明显富集，同时修饰两种多肽的MiRCM纳米粒在病灶区域的分布范围更广。图3A和3B的活体成像结果直观展示了不同纳米粒在脑出血和创伤性脑损伤小鼠脑部的分布差异，图3C和3D的定量分析验证了MiRCM的脑部富集效率最高。图3E和3F的主要脏器分布结果显示三种纳米粒主要富集在肝脏和肾脏，组间无明显差异。图3G和3H的免疫荧光结果显示，MiRCM纳米粒与病灶区域CD68+/IBA1+小胶质细胞的共定位比例显著高于MiRC，证明其可特异性靶向损伤部位的M1型小胶质细胞。

图2. 不同细胞和不同条件下R与RM纳米粒子的高效摄取。（A）在血红素（60 µM）、脂多糖（1 µg/mL）或白细胞介素-4（20 ng/mL）处理条件下，DiI标记的R和RM纳米粒子在BV2小胶质细胞中的代表性荧光图像。（B）对（A）中DiI标记的R和RM纳米粒子的平均荧光强度进行定量分析。n=6。（C）在不同浓度血红素处理条件下，DiI标记的RM纳米粒子在BV2小胶质细胞中的代表性荧光图像。（D）对（C）中DiI标记的RM纳米粒子的平均荧光强度进行定量分析。n=6。（E）在对照条件下，DiI标记的RM纳米粒子在不同细胞中的代表性荧光图像。（F）对（E）中DiI标记的RM纳米粒子的平均荧光强度进行定量分析。n=6。（G）在血红素和脂多糖处理条件下，DiI标记的RM纳米粒子在不同细胞中的代表性荧光图像。（H）对（G）中DiI标记的RM纳米粒子的平均荧光强度进行定量分析。n=6。数据以六个独立生物学重复（n=6）的均值±标准差表示。（B）中的统计学分析采用双因素方差分析。（D、F、H）中的统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。比例尺为50 μm。

图3. MiR、MiRC和MiRCM纳米粒子在ICH与TBI小鼠模型中的靶向分布。（A-B）ICH和TBI小鼠静脉注射DiD标记的MiR、MiRC或MiRCM纳米粒子6小时后，脑部的代表性活体荧光图像。（C-D）分别对应（A）和（B）的脑部荧光强度定量分析。n=3只小鼠。（E）ICH小鼠静脉注射DiD标记的MiR、MiRC和MiRCM纳米粒子6小时后，主要脏器的代表性活体荧光图像。（F）对应（E）的主要脏器荧光强度定量分析。n=3只小鼠。（G-H）假手术组、ICH和TBI小鼠病灶周围脑区中CD68（绿色）、IBA1（红色）及DiD标记纳米粒子（紫色）的代表性免疫荧光图像。损伤后24小时静脉注射DiD标记的MiRC或MiRCM纳米粒子，注射后6小时收集脑组织。数据以三个独立生物学重复（n=3）的均值±标准差表示。统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。（G、H）中的比例尺为50 μm。

（3）纳米粒体外抗氧化与抑制M1小胶质细胞极化效果

研究采用DCFH-DA探针检测细胞内ROS水平，如图4A所示，Hemin和LPS刺激后BV2小胶质细胞内ROS水平显著升高，R纳米粒处理可明显降低ROS水平，MG1修饰的RM纳米粒的ROS清除效果更优。图4B的定量结果验证了上述差异。图4C和4D的免疫荧光结果显示，Hemin刺激后小胶质细胞的M1标志物iNOS和CD68表达显著上升，游离MCT1抑制剂、R、MiR处理均可下调两种标志物的表达，MiRM处理组的下调效果最为显著。图4E和4F的结果显示，LPS刺激下也得到了完全一致的趋势。图4G和4H的ELISA结果显示，Hemin和LPS刺激后小胶质细胞上清中IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-12等促炎因子的分泌量大幅上升，各处理组均可不同程度抑制促炎因子释放，MiRM组的抑制效果最优。

图4. 纳米粒子在体外清除ROS、抑制M1小胶质细胞极化并抑制促炎细胞因子的产生。（A）在血红素（60 µM）或脂多糖（1 µg/mL）刺激下，R和RM纳米粒子处理BV2小胶质细胞的代表性ROS荧光图像。（B）对应（A）的ROS平均荧光强度定量分析。n=3。（C）在血红素（60 µM）刺激下，Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理BV2小胶质细胞中iNOS和CD68的代表性荧光图像。（D）对应（C）的BV2小胶质细胞iNOS和CD68平均荧光强度定量分析。n=3。（E）在脂多糖（1 µg/mL）刺激下，Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理BV2小胶质细胞中iNOS和CD68的代表性荧光图像。（F）对应（E）的BV2小胶质细胞iNOS和CD68平均荧光强度定量分析。n=3。（G）在血红素（60 µM）刺激下，Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理小胶质细胞上清液中炎症细胞因子的ELISA结果。n=3。（H）在脂多糖（1 µg/mL）刺激下，Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理小胶质细胞上清液中炎症细胞因子的ELISA结果。n=3。数据以三个独立生物学重复（n=3）的均值±标准差表示。统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。（A、C、E）中的比例尺为50 μm。

（4）纳米粒体外对神经相关细胞的保护作用

研究构建Transwell共培养体系，上层为BV2小胶质细胞，下层分别接种神经元、脑内皮细胞和星形胶质细胞，模拟脑损伤微环境。如图5A和5B的活死染色结果所示，Hemin刺激小胶质细胞后下层神经元死亡率显著上升，各处理组均可降低神经元死亡比例，MiRM组的神经保护效果最强。图5C和5D的结果显示，LPS刺激下也呈现相同的趋势。图5E和5F的免疫荧光结果显示，Hemin刺激后脑内皮细胞的紧密连接蛋白ZO-1表达明显下调，MiRM处理可最大程度恢复ZO-1的表达水平。图5G和5H的结果显示，LPS刺激下也得到了一致的结果。图5I和5J的结果显示，Hemin刺激后星形胶质细胞的A1型反应标志物C3表达显著上升，MiRM处理可有效下调C3的表达。图5K和5L的结果显示，LPS刺激下该趋势同样创建。

图5. 纳米粒子在体外保护神经元免于死亡、维持内皮功能并抑制A1星形胶质细胞转化。（A）在血红素（60 µM）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，活细胞（绿色）和死细胞（红色）神经元的代表性荧光图像。（B）对应（A）的死/活细胞比例定量分析。n=3。（C）在脂多糖（1 µg/mL）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，活细胞（绿色）和死细胞（红色）神经元的代表性荧光图像。（D）对应（C）的死/活细胞比例定量分析。n=3。（E）在血红素（60 µM）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，内皮细胞中ZO-1的代表性荧光图像。（F）对应（E）的ZO-1平均荧光强度定量分析。n=3。（G）在脂多糖（1 µg/mL）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，内皮细胞中ZO-1的代表性荧光图像。（H）对应（G）的ZO-1平均荧光强度定量分析。n=3。（I）在血红素（60 µM）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，星形胶质细胞中C3的代表性荧光图像。（J）对应（I）的C3平均荧光强度定量分析。n=3。（K）在脂多糖（1 µg/mL）刺激下，与经Mi、R、MiR和MiRM纳米粒子处理的小胶质细胞共培养24小时后，星形胶质细胞中C3的代表性荧光图像。（L）对应（K）的C3平均荧光强度定量分析。n=3。数据以三个独立生物学重复（n=3）的均值±标准差表示。统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。（A、C、E、G、I、K）中的比例尺为50 μm。

（5）MiRCM纳米粒的体内神经保护效果

研究分别构建胶原酶诱导的脑出血模型和控制性皮质撞击诱导的创伤性脑损伤模型，陆续在3天静脉注射不同制剂后第3天评估脑组织病理变化。如图6A和6B的免疫荧光结果所示，脑出血小鼠血肿周边区域M1型小胶质细胞数量大幅上升，MiRCM处理组的M1小胶质细胞占比下降最为显著。图6C和6D的尼氏染色结果显示，脑出血后病灶周边神经元大量丢失，MiRCM处理可最大程度保留存活神经元数量。图6E和6F的结果显示，脑出血后病灶周边星形胶质细胞大量活化，MiRCM处理可有效抑制星形胶质细胞的过度活化。图6G和6H的结果显示，脑出血后血管内皮的紧密连接蛋白ZO-1表达明显下降，MiRCM处理可显著恢复ZO-1与CD31的共定位水平。图6I和6J的伊文思蓝渗漏结果显示，脑出血后血脑屏障通透性大幅上升，MiRCM处理可最大程度降低伊文思蓝的渗漏量。图6K到6M的氧化应激指标检测结果显示，MiRCM处理可显著提升脑组织中SOD和GSH-Px的活性，降低MDA的积累量。图6N的促炎因子检测结果显示，MiRCM处理可最大程度下调脑组织中IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-12的表达水平。

图6. MiRCM纳米粒子在ICH小鼠体内抑制M1小胶质细胞极化、保护神经元、减轻星形胶质细胞活化、维持血脑屏障完整性并抑制促炎反应。（A）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿周围区域IBA（红色）和CD68（绿色）的代表性免疫荧光图像。（B）对应（A）的IBA1/CD68双阳性细胞百分比定量分析。n=5只小鼠。（C）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿周围区域的代表性尼氏脑染色。（D）对应（C）的存活神经元定量分析。n=5只小鼠。（E）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿周围区域GFAP（绿色）的代表性免疫荧光图像。（F）对应（E）的GFAP阳性细胞平均荧光强度定量分析。n=5只小鼠。（G）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿周围区域CD31（绿色）和ZO-1（红色）的代表性免疫荧光图像。（H）对应（G）的ZO-1/CD31共定位系数定量分析。n=5只小鼠。（I）ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后的代表性伊文思蓝渗漏图像。（J）对应（I）的伊文思蓝渗漏定量分析。n=6只小鼠。（K-M）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿脑组织中SOD（K）、MDA（L）和GSH-Px（M）的定量分析。n=6只小鼠。（N）假手术组和ICH小鼠在ICH后第3天静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后，血肿脑组织炎症细胞因子的ELISA结果。n=6只小鼠。数据以五个或六个独立生物学重复（n=5-6）的均值±标准差表示。统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。（A、C、E、G）中的比例尺为50 μm。

（6）转录组测序分析MiRCM的作用机制

转录组分析显示，ICH+PBS组较Sham+PBS组有1930个基因上调、543个基因下调（图7A）。GO分析中，上调基因富集于免疫应答、防御应答及外界刺激相关通路（补充图6C），下调基因富集于神经系统发育、神经发生、神经元生成及细胞连接组织相关通路（图6D）。KEGG分析中，上调基因主要富集于NOD样受体、NF-κB、TNF及Toll样受体信号通路（图6E），下调基因主要富集于神经活性配体-受体相互作用、细胞黏附分子、紧密连接及轴突导向通路（图6F）。与ICH+PBS组相比，ICH+MiRCM组有298个基因上调、662个基因下调（图7A、B）。GO分析显示下调基因富集于防御应答、外界刺激应答、炎症应答、应激应答及免疫应答相关通路（图7C）。KEGG分析显示下调基因主要富集于IL-17、TNF及NF-κB信号通路（图7D）。GSEA进一步显示IL-4和IL-13信号通路显著受抑，涉及Il1b、Ccl12、Ccl2、Il6及Tnf等炎症相关基因（图7E、F）。同时，Tnf、Il6、Ripk3、Duox2、Mmp9、Alox5、Lcn2、Cd36及Il18rap等参与氧化应激放大、炎症传播及紧密连接调控的基因在MiRCM治疗后显著降低。ICH+MiRCM组较Sham+PBS组有1212个基因上调、485个基因下调（图6B）。GO分析显示上调基因富集于免疫应答、防御应答及外界刺激相关通路（图6G），下调基因富集于轴突髓鞘形成、神经元髓鞘形成、神经系统发育、少突胶质细胞分化及髓鞘形成相关通路（补充图6H）。KEGG分析显示上调基因富集于细胞因子-细胞因子受体相互作用、补体和凝血级联、NOD样受体、NF-κB及TNF信号通路（图6I），下调基因富集于cAMP信号通路、紧密连接、PI3K-AKT信号、ECM-受体相互作用及神经活性配体-受体相互作用通路（图6J）。

图7. MiRCM治疗后ICH小鼠基因表达变化的批量RNA测序分析。（A）RNA测序数据热图，展示假手术+PBS组、ICH+PBS组和ICH+MiRCM组血肿脑组织的基因表达谱。每组n=3个生物学重复。（B）火山图，展示经PBS和MiRCM治疗的ICH小鼠血肿脑组织的差异表达基因。每组n=3个生物学重复。（C）经MiRCM与PBS治疗的ICH小鼠血肿脑组织下调和上调基因的GO富集分析，按p值排序。展示前10个富集的生物学过程通路。（D）经MiRCM与PBS治疗的ICH小鼠血肿脑组织下调基因的KEGG富集分析，按p值排序。展示前20个富集的KEGG通路。（E）GSEA分析，突出显示ICH+MiRCM组相较于ICH+PBS组中"白细胞介素4和白细胞介素13信号通路"的下调。（F）对应（E）的热图，展示经PBS和MiRCM治疗的ICH小鼠血肿脑组织的差异表达基因。

（7）MiRCM纳米颗粒可改善ICH（脑内出血）和TBI（创伤性脑损伤）小鼠的运动功能、感觉功能及认知功能

为评估纳米颗粒对慢性期神经功能恢复的影响，ICH及TBI造模后陆续在3天经尾静脉注射Mi、R、MiR、MiRM及MiRCM，随后每3天给药一次（图8A）。第15至20天Morris水迷宫检测显示，ICH显著延长小鼠定位隐藏平台的逃逸潜伏期及游泳路径长度，但不影响游泳速度；各纳米颗粒处理均可缩短潜伏期和路径长度，MiRCM效果最佳（图8B、C，补充图7A、B）。撤除平台后，ICH组目标象限停留时间及穿越原平台次数减少，R、MiR、MiRM及MiRCM处理均可增加上述指标，MiRCM效果最显著（图8B、C）。MiRCM亦可改善TBI小鼠学习记忆能力（图8G、H，补充图7C、D）。第3、7、14天mNSS评分显示，R、MiR、MiRM及MiRCM均显著降低ICH和TBI小鼠神经功能缺损评分（图8D、I）。第1、3、7、14、28天胶带移除试验和足错步试验显示，ICH和TBI显著延长胶带移除时间并增加足错步频率；R、MiR、MiRM及MiRCM处理均可缩短移除时间并降低错步频率，MiRCM改善最显著（图8E、F、J、K）。综上，MiRCM纳米颗粒可改善ICH和TBI小鼠短期及长期的运动、感觉和学习记忆功能。

图8. MiRCM纳米粒子增强小鼠的运动、感觉和认知功能。（A）动物实验流程示意图时间线。（B）假手术组和ICH小鼠在Morris水迷宫学习阶段（隐藏平台）和记忆阶段（探测试验）中的代表性游泳路径轨迹，小鼠分别静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM。（C）ICH小鼠在Morris水迷宫学习阶段的逃避潜伏期（左）；ICH小鼠在Morris水迷宫记忆阶段于目标象限停留时间（中）和穿越平台次数（右）。n=6只小鼠。（D）假手术组和ICH小鼠静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后的mNSS评分。（E-F）假手术组和ICH小鼠静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后的胶带移除试验（E）和足失误试验（F）结果。n=6只小鼠。（G）假手术组和TBI小鼠在Morris水迷宫学习阶段（隐藏平台）和记忆阶段（探测试验）中的代表性游泳路径轨迹，小鼠分别静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM。（H）TBI小鼠在Morris水迷宫学习阶段的逃避潜伏期（左）；TBI小鼠在Morris水迷宫记忆阶段于目标象限停留时间（中）和穿越平台次数（右）。n=6只小鼠。（I）假手术组和TBI小鼠静脉注射PBS、Mi、R、MiR或MiRCM后的mNSS评分。（J-K）假手术组和TBI小鼠经PBS、Mi、R、MiR或MiRCM治疗后的胶带移除试验（J）和足失误试验（K）结果。n=6只小鼠。数据以六个独立生物学重复（n=6）的均值±标准差表示。（C、D、E、F、H、I、J、K）中的统计学分析采用双因素方差分析。（C、H）中的统计学分析采用单因素方差分析。NS：无显著性差异，p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。