本研究由北京中医药大学生命科学学院的姜海旭、路清怡，北京中医药大学中药学院的黄雪梅、张洪林等作为共同第一作者，在Penglong Wang、Guangrui Huang和Anlong Xu的通讯指导下完成。研究成果以“Sinomenine-glycyrrhizic acid self-assembly enhanced the anti-inflammatory effect of sinomenine in the treatment of rheumatoid arthritis”为题，于2025年4月在线发表于期刊*Journal of Controlled Release*（第382卷，文章编号113718）。
这是一项关于中药活性成分自组装用于增强类风湿关节炎治疗效果的原创性研究。研究的学术背景聚焦于类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）的治疗困境与中药青风藤有效成分青藤碱的局限性。RA是一种常见的慢性全身性自身免疫性疾病，可导致关节软骨和骨骼损伤，最终致残。青藤碱（Sinomenine， SIN）是中药青风藤（Sinomenium acutum）的主要活性生物碱，已被证实具有抗炎、免疫调节、抑制血管生成和保护骨骼等多重药理活性，在RA临床治疗中显示出良好前景。然而，其临床应用受到体内半衰期极短、口服生物利用度低以及高剂量可能引起的消化道不良反应等缺点的限制。传统中药复方中常有“药对”配伍以增效减毒，其中甘草（Glycyrrhizae Radix et Rhizoma）常作为“和药”使用。甘草的主要活性成分甘草酸（Glycyrrhizic Acid, GA）不仅自身具有抗炎和免疫调节作用，其两亲性结构还使其具备作为天然药物载体的潜力，能够通过自组装形成胶束或水凝胶。基于此，本研究旨在探索青藤碱与甘草酸能否通过分子间非共价相互作用自主装形成一种新型的水凝胶递送系统（S-G hydrogel），以期克服青藤碱的缺点，并探究这种自组装体在RA治疗中的增效机制，特别是其对中性粒细胞（Neutrophil）及其诱捕网（Neutrophil Extracellular Traps, NETs）形成的影响，从而从现代科学角度阐释中药配伍“和药”的可能分子机制。
研究的详细工作流程严谨而系统，主要包括以下几个部分：首先，是S-G水凝胶的制备与物理化学表征；其次，是自组装机理的探究；接着，是药代动力学与安全性评估；然后，是在佐剂性关节炎（Adjuvant-induced Arthritis， AA）小鼠模型中评估疗效；最后，是通过体内外实验深入探究其抗炎及调节中性粒细胞功能的分子机制。
第一部分：S-G水凝胶的制备与表征。 研究人员将青藤碱和甘草酸的水溶液在80°C下混合，通过简单的加热、搅拌和离心步骤，无需任何外源性载体或催化剂，成功制备了S-G自组装纳米水凝胶。宏观上，该水凝胶呈均一、稳定、透明的凝胶状，具有可注射性和热可逆性（加热变溶液，冷却恢复凝胶）。微观扫描电镜（SEM）显示其具有典型的水凝胶褶皱网状纳米结构。通过Zeta电位测定，带正电的青藤碱与带负电的甘草酸结合后，水凝胶整体带负电（-39.7 mV），提示静电吸引是主要驱动力之一。流变学测试表明，S-G水凝胶具有良好的自愈合性、触变性（剪切变稀）和可注射性，其储存模量（G‘）在25°C和37°C下均高于损耗模量（G’‘），证实了其稳定的凝胶网络结构。温度扫描确定了其相变温度约为65°C，在体温范围内保持稳定。
第二部分：自组装机理探究。 为了阐明青藤碱与甘草酸分子间的相互作用力，研究采用了多种光谱学和热力学分析手段。等温滴定量热法（ITC）结果显示，二者结合是一个自发的、由焓驱动的过程（ΔG为负值，|ΔH| > |TΔS|），主要作用力为静电吸引和氢键。紫外-可见光谱（UV-Vis）显示，自组装后甘草酸的最大吸收波长发生红移，表明分子间发生了相互作用。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）中，甘草酸糖醛酸羧基的羰基（C=O）伸缩振动峰从1715 cm⁻¹移至1690 cm⁻¹，进一步证实了青藤碱的季铵氮原子与甘草酸的羧基之间存在静电相互作用。X射线衍射（XRD）分析表明，自组装后青藤碱的特征结晶峰消失，S-G水凝胶呈现与甘草酸相似的宽泛非晶态衍射峰，说明分子有序结构被破坏，形成了新的二维组装体。氢核磁共振（¹H NMR）提供了更精细的信息：青藤碱的4-OH质子信号向高场移动（从8.71 ppm到8.48 ppm），提示与甘草酸的羰基形成分子间氢键；青藤碱的1-H和2-H质子信号也发生位移，表明芳环区域可能参与了相互作用；甘草酸糖基上1’’-H质子的位移则支持了静电相互作用的存在。综合这些数据，并结合分子动力学模拟，研究提出青藤碱与甘草酸以大约1:1的摩尔比，通过静电吸引（青藤碱的季铵氮与甘草酸的羧基）、氢键（如青藤碱的酚羟基与甘草酸的糖基羟基/羧基）以及可能的疏水相互作用，首先形成复合物结构单元，这些单元再进一步交联、堆积，最终形成三维纳米纤维网络结构，即S-G水凝胶。
第三部分：药代动力学与安全性评估。 在AA模型大鼠中进行的药代动力学实验显示，口服S-G水凝胶后，青藤碱的血药浓度-时间曲线下面积（AUC）显著高于同等剂量单独口服青藤碱或青藤碱与甘草酸物理混合物，表明S-G水凝胶极大地提高了青藤碱的口服吸收效率。体外释放实验表明，在模拟胃酸（pH 2.0）和肠道中性（pH 7.0）环境中，S-G水凝胶中的青藤碱释放缓慢且持续，约4小时达到平衡，而游离青藤碱则在0.5小时内迅速释放完毕。这种缓释特性有助于保护青藤碱在胃酸环境中免于过早降解，并使更多完整的水凝胶进入肠道后释放药物，从而延长作用时间、提高生物利用度。安全性评估方面，高剂量青藤碱（300/500 mg/kg/day）短期灌胃会导致AA小鼠体重下降、食欲减退，并引起外周血白细胞和淋巴细胞数量异常下降，以及对小肠绒毛造成轻微损伤。然而，含有同等青藤碱剂量的S-G水凝胶给药组，则能维持小鼠的正常食欲和体重，且未观察到明显的肠道损伤和外周血象异常。细胞实验也显示，S-G水凝胶在12小时内对HCT116细胞的毒性低于同等浓度的游离青藤碱。这些结果证实，S-G水凝胶通过缓释作用，不仅提高了青藤碱的生物利用度，还显著减轻了其可能引起的消化道副作用和免疫细胞失衡。
第四部分：体内药效学评估。 在AA小鼠模型中，口服低剂量的S-G水凝胶（以青藤碱计30 mg/kg/day，总剂量105 mg/kg/day）能显著减轻关节肿胀、降低关节直径和病理评分。组织学分析（H&E染色、番红O-固绿染色、甲苯胺蓝染色）显示，S-G水凝胶能有效改善滑膜炎症、保护关节软骨免受破坏。抗酒石酸酸性磷酸酶染色进一步证实了其抑制破骨细胞活性、保护骨骼的作用。值得注意的是，同等剂量的游离青藤碱、甘草酸或其物理混合物均未能达到与S-G水凝胶相当的疗效，表明自组装产生的协同增效作用至关重要。S-G水凝胶在有效剂量下对小鼠的肝肾功能（ALT, AST, BUN, CRE）及肝、肾组织形态均未产生显著毒性，展现了良好的安全性。
第五部分：抗炎及调节中性粒细胞机制的深入探究。 研究从整体、组织到细胞分子水平，系统阐述了S-G水凝胶的作用机制。在整体层面，S-G水凝胶显著降低了AA小鼠血清中促炎因子TNF-α和IL-6的水平，同时提升了抗炎因子IL-10的水平。在关节局部，免疫组织化学显示，S-G水凝胶能抑制关节组织中IL-6的表达和NF-κB通路关键蛋白p65的磷酸化，并显著减少中性粒细胞特异性标记物中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）的浸润。针对关键效应细胞——中性粒细胞，研究进行了深入的体外机制探索。从人外周血分离的中性粒细胞实验表明，S-G水凝胶能抑制脂多糖（LPS）诱导的IL-6分泌，促进IL-10分泌，并下调LPS激活的NF-κB和MAPK（ERK, p38, JNK）信号通路的磷酸化水平。同时，S-G水凝胶能够逆转LPS引起的中性粒细胞凋亡延迟，上调促凋亡蛋白Bax、Cleaved Caspase-3和Cleaved PARP，下调抗凋亡蛋白Bcl-2。最为重要的发现之一是S-G水凝胶对中性粒细胞胞外诱捕网形成的抑制作用。NETs的形成是RA发病中连接固有免疫与适应性免疫、促进自身抗体产生的重要环节。体内实验显示，S-G水凝胶能显著降低关节局部NETs形成关键蛋白（MPO, NE, PAD4, Cit-H3）的表达。体外用PMA刺激中性粒细胞形成NETs的模型证实，S-G水凝胶能有效抑制NETs的形成，减少MPO和NE的胞外释放，降低PAD4和瓜氨酸化组蛋白H3（Cit-H3）的表达。进一步机制研究表明，自噬（Autophagy）是NETs形成所必需的。S-G水凝胶在体内外均能下调自噬标记蛋白LC3B-II的表达，并抑制ATG5和Beclin-1等自噬相关蛋白，提示其通过抑制自噬来阻断NETs的形成通路。
本研究的结论是，成功设计并制备了一种由青藤碱和甘草酸通过非共价键自组装形成的、无载体、生物相容性好的纳米水凝胶（S-G hydrogel）。该水凝胶通过缓释特性，显著提高了青藤碱的口服生物利用度，并减轻了其胃肠道副作用。在RA动物模型中，低剂量的S-G水凝胶展现出卓越的疗效，其机制在于通过抑制NF-κB和MAPK信号通路减轻炎症，并通过逆转中性粒细胞凋亡延迟、抑制自噬依赖性的NETs形成来多维度调节中性粒细胞的功能。这项研究不仅为克服青藤碱的临床应用瓶颈提供了一种创新、高效的递送策略，更重要的是，它从分子自组装的角度为阐释中药“药对”配伍（特别是甘草作为“和药”）增效减毒的科学内涵提供了直接证据。它将传统中药的配伍经验与现代纳米技术和分子药理相结合，为基于现有中药单体专利药的二次开发、研发更强效安全的RA治疗药物开辟了新途径，具有重要的科学价值和临床转化前景。
本研究的亮点突出体现在以下几个方面：第一，研究思路的创新性。 巧妙地将中药“配伍”的古老智慧与现代“分子自组装”和“药物递送系统”前沿概念相结合，不是简单地将两种成分混合，而是利用其固有的物理化学性质构建全新的纳米药物实体。第二，机制研究的系统性与深度。 不仅证明了S-G水凝胶的增效减毒作用，还深入揭示了其作用于RA关键效应细胞——中性粒细胞的多重机制，特别是将抗炎、促凋亡和抑制NETs形成（通过抑制自噬）多条通路整合，构成了完整的机制图谱。第三，方法学的严谨与多学科交叉。 综合运用了材料学（流变、SEM）、物理化学（ITC, XRD, FT-IR, NMR）、药代动力学、分子生物学、免疫学等多种技术手段，并辅以分子动力学模拟，从多个维度确证了自组装现象、机理和生物学效应。第四，明确的转化价值。 研究制备工艺简单、成本低、使用天然成分，安全性高，已申请专利，为后续的临床转化奠定了坚实基础。这项研究是中医药现代化研究的一个典范，展示了如何从复杂体系中提取关键科学问题，并运用现代科技手段给出精确、深入的解答。