学术报告：关于Exosome-sheathed ROS-responsive Nanogel在围绝经期抑郁靶向治疗中的应用研究

研究作者与发表信息

此项研究的主要作者为Yue Hu、Min Zhao、Hui Wang等，分别来自南京中医药大学与宁夏医科大学等机构。研究成果发表于 *Journal of Nanobiotechnology*，于2023年发表，文章题目为“Exosome-sheathed ROS-responsive nanogel to improve targeted therapy in perimenopausal depression”。

研究背景

围绝经期抑郁是一种常见的中枢神经系统（CNS）疾病，其发病率在围绝经期女性中显著高于绝经前或绝经后女性。此类抑郁常伴有睡眠障碍、情绪波动、焦虑以及增加的自杀风险。现有治疗方法包括抗抑郁药与雌激素（E2）替代疗法。然而，雌激素疗法虽可改善症状，但也伴随潜在副作用，如子宫出血、冠心病及乳腺癌风险增加。

在生物学机制上，抑郁的发生与活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）水平升高密切相关。ROS过多不仅会引起抗氧化防御机制的耗竭，还会造成脑组织结构的改变。此外，研究表明垂体腺苷酸环化酶激活多肽（Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide, PACAP）作为一种神经肽，在中枢神经系统中对神经炎症、压力反应与神经可塑性具有调控作用。然而，PACAP如何作用于抑郁及其潜在治疗机制尚待明确。

目前，纳米颗粒被广泛研究用于药物的血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）穿透及递送。然而，如何利用纳米技术提升药物靶向性及治疗效率，仍是亟待解决的研究难题。

本研究旨在开发一种Exosome-sheathed ROS-responsive nanogel（外泌体包裹的ROS响应纳米凝胶，简称HA NGS@Exosomes），用于递送PACAP和雌激素（E2），实现对围绝经期抑郁的靶向治疗。

研究流程与方法

1. 纳米凝胶与外泌体的制备

研究采用透明质酸（HA）为主体，结合PACAP和雌激素，通过疏水和静电相互作用组装形成纳米凝胶（HA NGS）。随后，将由RAW264.7细胞分泌的外泌体包裹于纳米凝胶表面，制备成HA NGS@Exosomes。结构表征通过动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）进行，检测其粒径、形貌及稳定性。

ROS响应性通过在不同浓度的H2O2溶液中观察Pacap与E2的释放行为进行验证。同时，研究表明外泌体的包裹能有效提升纳米凝胶的生物相容性及稳定性。

2. 细胞与动物实验

• 细胞实验：通过荧光标记的HA NGS@Exosomes，研究其在炎症刺激（LPS）条件下的细胞内吸收。利用免疫荧光观察PACAP和纳米凝胶在神经元中的共定位情况。

• 动物模型：采用卵巢切除联合慢性不可预测轻度应激（OVX-CUMS）模型模拟围绝经期抑郁状态。在小鼠鼻腔内给予HA NGS@Exosomes以验证其快速抗抑郁作用；组织学切片、荧光成像与透射电子显微镜被用以验证其在脑组织内分布及穿越血脑屏障的能力。

3. 神经炎症与氧化应激评价

通过检测谷胱甘肽（GSH）、脂质过氧化物（LPO）和ROS水平，评估HA NGS@Exosomes对炎症和氧化应激的调控效应。同时，免疫荧光显示小胶质细胞的活化状态及其形态变化。此外，脑组织中炎症因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）水平通过酶联免疫吸附测定（ELISA）进行测试。

4. 神经可塑性与PACAP/PAC1信号通路

通过免疫荧光、WB和qPCR检测PACAP/PAC1信号通路中的关键蛋白（PAC1、p-CREB、BDNF等）表达变化。同时，利用戈尔基染色观察海马CA1区域的突触棘密度；通过场诱发突触后电位（fEPSP）方法记录长期增强（LTP），以评估突触可塑性。

研究主要结果

1. 制备与表征 HA NGS@Exosomes具有明显的核心-壳结构，直径稳定在80nm左右，ROS响应特性表现出良好的氧化降解药物释放行为。

2. 细胞内摄取与脑内分布 免疫荧光显示，HA NGS@Exosomes能较高效地被LPS刺激的神经元摄取。此外，荧光成像和TEM结果表明HA NGS@Exosomes能穿过血脑屏障，在慢性应激小鼠模型的脑内显著富集。

3. 快速抗抑郁效果与安全性 行为学实验结果表明，HA NGS@Exosomes在干预后1小时即可显现抗抑郁效果，并持续至148小时。H&E染色与血清学指标未发现其对主要器官或代谢功能造成损伤。

4. 氧化应激与炎症的抑制 HA NGS@Exosomes显著降低了脑内ROS和LPO水平，同时恢复了GSH浓度。免疫荧光显示小胶质细胞活化减少，炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）显著下降。

5. 神经可塑性与PACAP/PAC1信号通路 在OVX-CUMS模型中，HA NGS@Exosomes促进了PAC1、BDNF等因子的上调，增强了突触棘密度及LTP强度，支持了其对神经可塑性的改善作用。

研究结论与意义

本研究开发了一种外泌体包裹的ROS响应纳米凝胶，成功实现了PACAP和E2的高效递送。其在围绝经期抑郁模型中的快速起效、良好安全性及多靶点作用机制，展现了亮眼的应用价值。这一纳米载药系统不仅提供了一种新型的中枢神经药物递送策略，同时也为围绝经期抑郁的治疗带来了新的希望。

研究亮点

1. 创新性的外泌体包裹ROS响应纳米凝胶设计，显著提高了药物的递送效率与稳定性。
2. 鼻腔给药实现了快速起效，绕过了传统药物需跨越血脑屏障的难题。
3. PACAP与E2协同作用改善了神经可塑性，同时减少了氧化应激与炎症反应。

未来方向

1. 探讨PACAP/PAC1信号通路与性激素之间的潜在交互机制。
2. 优化纳米系统以适配更多的神经性疾病治疗需求。
3. 在更大规模的临床前及临床试验中验证其推广应用的可行性及长期安全性。