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  骨關節炎（OA）是以軟骨退化、滑膜炎癥和骨贅形成為特征的慢性退行性關節疾病�；ぞ奘杉毎�在OA的滑膜區尤其豐富且具有顯著的可塑性，可根據不同的局部微環境分化為M1或M2表型以參與OA進展。M1型滑膜巨噬細胞通過加重炎癥反應和氧化應激，直接損傷軟骨組織或誘導軟骨細胞凋亡。相反，M2型巨噬細胞通過產生抗炎細胞因子來緩解炎癥并促進組織修復。因此，如何實現巨噬細胞表型極化和抗氧化的重編程是治療OA的關鍵策略。

  線粒體自噬功能障礙的巨噬細胞無法清除受損的線粒體，導致大量活性氧的積累，維持巨噬細胞M1表型的持續存在。采用槲皮素（Que）靶向滑膜巨噬細胞，促進線粒體自噬來恢復線粒體功能穩態是一種調控巨噬細胞行為的可行性策略，但其存在水溶性差、半衰期短、藥效不持久、生物利用度低等問題。另一方面，OA患者關節部位對氧氣的過度消耗會迫使巨噬細胞在適應乏氧微環境時優先使用糖酵解代謝途徑，這也是驅動巨噬細胞向M1表型極化的重要原因，因此緩解乏氧來調控巨噬細胞表型同樣具有應用潛力。過氧化氫酶（CAT）可以通過直接催化M1巨噬細胞中過度積累的過氧化氫轉為氧氣來補充炎癥部位對氧氣的消耗，然而酶作為一種蛋白類大分子，存在細胞膜滲透性差、易被降解、體內生物利用度較低等亟待解決的問題。

  納米技術的發展為解決酶和化療藥物遞送問題提供了重要的解決方案。具有精確分子量分布和三維剛性結構的含磷樹狀或樹冠大分子已發展成為藥物或蛋白質的載體。重要的是，以羥基或亞磷酸鈉末端的含磷樹狀大分子由于其固有的免疫調節活性，既可以作為遞送載體，也可以作為治療藥物。因此，構建基于含磷樹狀大分子的納米平臺有望將線粒體自噬誘導劑與緩解乏氧的天然酶進行有機結合，提升藥物和酶的生物利用度，用于重編程巨噬細胞進而調控成骨免疫微環境實現骨關節炎的綜合治療。

圖1. G2-OH₂₄/CAT@Que的制備和治療機制示意圖。

圖2.（A）G2-OH₂₄/CAT和（B）G2-OH₂₄/CAT@Que的水合粒徑分布圖和TEM圖像；不同材料的（C）表面電勢、（D）UV-Vis圖譜和（E）SDS-PAGE圖譜；（F）G2-OH₂₄/CAT@Que在不同分散體系中一周內的水合粒徑尺寸變化；（G）不同材料的酶活性；（H）G2-OH₂₄/CAT@Que與蛋白酶K孵育不同時間后的相對酶活力；（I）不同濃度下G2-OH₂₄/CAT@Que的氧氣產生能力。在圖C、E和G中，Ⅰ是CAT；Ⅱ是G2-OH₂₄/CAT；Ⅲ是G2-OH₂₄/CAT@Que。

圖3.（A-B）G2-OH₂₄/CAT@Que促進CAT細胞內遞送的流式定量圖和CLSM圖像；（C）RAW264.7細胞與G2-OH₂₄/CAT@Que共孵育不同時間后細胞內熒光強度的流式細胞圖；（D）不同內吞抑制劑預處理的細胞與G2-OH₂₄/CAT@Que培養后細胞內熒光強度的流式定量結果；（E）不同材料預處理的細胞與過氧化氫共孵育24小時后的細胞活力；（F-G）不同材料處理后的RAW264.7細胞中氧氣水平變化的流式定量結果和CLSM圖像；（H）WB分析不同材料處理后細胞中相關標志蛋白的表達水平。在圖G中：Ⅰ是PBS；Ⅱ是CAT；Ⅲ是G2-OH₂₄/BSA；Ⅳ是Que；Ⅴ是G2-OH₂₄/CAT；Ⅵ是G2-OH₂₄/CAT@Que。

圖4.（A）WB檢測不同處理后細胞內p-62的表達水平；不同處理后RAW264.7細胞內線粒體膜電位變化的（B）CLSM圖像和（C-D）流式細胞術定量結果；（E）CLSM觀察不同材料處理后細胞內活性氧的熒光強度。在圖A和B中，Ⅰ是PBS；Ⅱ是LPS；Ⅲ是CAT；Ⅳ是G2-OH₂₄/BSA；Ⅴ是Que；Ⅵ是G2-OH₂₄/CAT；Ⅶ是G2-OH₂₄/CAT@Que。

圖5.（A）不同材料處理后巨噬細胞極化的流式細胞圖；（B）不同材料處理后細胞中CD86和CD163表達的免疫熒光染色結果圖；（C）條件培養基的提取和培養示意圖；（D-E）檢測不同材料處理后細胞上清液中的TNF-α和IL-10的表達水平。（F）不同條件培養基處理后軟骨細胞的凋亡和壞死情況；（G）不同條件培養基處理后BMSCs中OCN mRNA的表達水平；（H）不同條件培養基處理后BMSCs的ALP和茜素紅染色結果。在圖H中，Ⅰ是PBS；Ⅱ是LPS；Ⅲ是CAT；Ⅳ是G2-OH₂₄/BSA；Ⅴ是Que；Ⅵ是G2-OH₂₄/CAT；Ⅶ是G2-OH₂₄/CAT@Que。

圖6.（A）OA小鼠模型的體內治療方案；（B-C）不同治療后小鼠炎癥膝關節的番紅-O-固綠染色和OARSI評分結果。（D-E）不同治療后小鼠炎癥膝關節的Mmp-13免疫熒光切片染色和相對熒光強度；（F-I）不同治療后小鼠炎癥膝關節的Micro-CT成像圖以及BMD、BV/TV、Tb.Th定量結果。

圖7.（A）AEMs的提取分離示意圖；（B-C）不同材料處理后AEMs中巨噬細胞極化的流式細胞結果；（D）不同材料處理后AEMs中活性氧水平的流式細胞術定量結果。

  簡而言之，該研究設計的基于羥基化含磷樹狀大分子的蛋白質/藥物共遞送平臺具有多個優勢：1）提高CAT和Que的生物利用度，實現功能藥物的細胞內共遞送；2）通過緩解缺氧和恢復線粒體穩態，實現巨噬細胞向M2抗炎表型極化和抗氧化的重編程；3）利用巨噬細胞重編程產生的免疫效應來重塑骨免疫微環境，促進BMSCs成骨分化并抑制軟骨細胞凋亡，實現OA的綜合治療。本研究提出了一種基于含磷樹狀大分子納米藥物的共遞送系統，通過發揮樹狀大分子、藥物和蛋白質的全活性成分的優勢，可有效治療OA或其他炎癥性疾病。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122999