AbMole探索聚多巴胺納米粒子在椎間盤退變中的作用機制

AbMole|探索聚多巴胺納米粒子在椎間盤退變中的作用機制來自上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科種植體重點實驗室的XiaoYang,YanChen,JiadongGuo等多名研究人員發(fā)表了題為《PolydopamineNanoparticlesTargetingFerroptosisMitigateIntervertebralDiscDegenerationViaReactiveOxygenSpeciesDepletion,IronIonsChelation,andGPX4UbiquitinationSuppression》的研究成果。在該文章中，研究人員引用了AbMole的ProteaseInhibitorCocktail(EDTA-Free,100XinDMSO)（目錄號M5293）、PhosphataseInhibitorCocktail(EDTA-Free)（目錄號M7528）。AbMole（奧默生物）提供高品質(zhì)抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、化合物庫。文章深入研究了聚多巴胺納米粒子（PDANPs）及其在緩解椎間盤退變（IVDD）中的作用。通過多種機制靶向鐵死亡，如活性氧（ROS）清除、鐵離子螯合以及抑制谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）泛素化，PDANPs顯示出作為一種新型治療策略的潛力。該研究結(jié)合了體外和體內(nèi)實驗，為PDANPs的療效提供了全面的證據(jù)。由IVDD引起的下腰痛是一個重大的全球健康問題，發(fā)病率高且經(jīng)濟負擔重。鐵死亡，一種鐵依賴的調(diào)節(jié)性細胞死亡形式，已被認為與IVDD的進展有關(guān)。PDANPs因其在多種疾病中的ROS清除能力而被假設(shè)在治療與IVDD相關(guān)的鐵死亡中具有作用。1.鐵死亡在IVDD進展中的作用對基因表達綜合數(shù)據(jù)庫（GEO）中的GSE56081數(shù)據(jù)集進行分析，并在GSE27494數(shù)據(jù)集中進行驗證，發(fā)現(xiàn)鐵死亡參與了IVDD的進展。泛素介導(dǎo)的蛋白水解和鐵死亡相關(guān)途徑被突出顯示，并且確定了諸如銅藍蛋白（CP）、鐵蛋白、GPX4、血紅素加氧酶1（HOMX1）和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TFRC）等關(guān)鍵基因。對人類IVDD樣本進行的免疫組織化學(xué)分析顯示，GPX4表達降低，泛素增加。圖1鐵死亡與人類椎間盤的進行性退化有關(guān)，由基因表達綜合（GEO）數(shù)據(jù)庫確定。2.PDANPs的特性制備并表征了PDANPs。它們是具有良好分散性的均勻球體，平均流體動力學(xué)粒徑約為160nm，并顯示出抗氧化能力。它們能夠清除各種ROS（?OH、O???、H?O?）并螯合Fe2?和Fe3?離子。圖2PDANPs的表征。3.體外PDANPs與NP細胞鐵死亡體外研究表明，在安全濃度（0-1μg/mL）下，PDANPs可減輕由叔丁基過氧化氫（TBHP）誘導(dǎo)的髓核（NP）細胞的鐵死亡。它們能夠清除ROS、螯合Fe2?、減少脂質(zhì)過氧化物和丙二醛的產(chǎn)生、挽救谷胱甘肽的產(chǎn)生，并增強氧化磷酸化。圖3PDANPs清除活性氧（ROS）并螯合Fe2+離子在體外減輕髓核（NP）細胞的鐵死亡。4.GPX4泛素化的抑制PDANPs抑制了NP細胞中GPX4的泛素化。它們調(diào)節(jié)了相關(guān)蛋白質(zhì)和基因的表達，免疫熒光和降解實驗證實了它們在維持GPX4表達中的作用。細胞攝取和定位異硫氰酸熒光素（FITC）標記的PDANPs通過內(nèi)吞作用被吸收，并在NP細胞中與線粒體和GPX4共定位。它們保護線粒體免受TBHP誘導(dǎo)的損傷，并影響細胞呼吸和糖酵解。體內(nèi)功效在穿刺誘導(dǎo)的退變大鼠模型中，PDANPs減少了鐵死亡并緩解了IVDD。它們增加了相對椎間盤高度指數(shù)，降低了組織學(xué)評分，并抑制了纖維化和髓核組織的丟失。免疫組織化學(xué)和免疫熒光分析表明，PDANPs在體內(nèi)恢復(fù)了GPX4的表達并抑制了其泛素化。該研究證實了鐵死亡在IVDD中的部分作用。PDANPs通過三種主要途徑發(fā)揮作用：清除ROS和螯合Fe2?、防止下游過氧化以及抑制GPX4泛素化。這導(dǎo)致了體外和體內(nèi)鐵死亡和椎間盤退變的抑制。PDANPs與GPX4之間的聯(lián)系，包括內(nèi)吞作用和線粒體共定位，是一個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。然而，未來的研究應(yīng)側(cè)重于優(yōu)化劑量并探索更可持續(xù)的納米粒子。PDANPs通過靶向鐵死亡為治療IVDD提供了一種新策略。它們通過多種機制協(xié)助維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)并拮抗氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的NP細胞鐵死亡。這項研究為蛋白質(zhì)-材料相互作用提供了新的見解，并為臨床IVDD治療提供了一個潛在的靶點。該研究涉及基因表