南方医科大学ACS Nano：虎杖来源纳米颗粒跨物种递送miR5054调控微血管环境促进烧伤创面愈合

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背景介绍

深II度烧伤（DPTBs）是烧伤救治中的重大临床挑战，其核心病理特征在于微血管功能障碍引发的氧化应激与慢性炎症恶性循环。烧伤后水肿破坏微循环，诱导内皮屏障功能受损和组织持续缺氧，导致大量活性氧（ROS）产生，进而引发细胞损伤和促炎微环境持续放大。这一氧化-炎症耦联循环是组织进行性坏死的主要驱动因素，常使深II度烧伤向更严重的全层损伤转化。然而，现有合成抗氧化剂受制于脱靶效应、潜在毒性和无法同时干预氧化与炎症双轴的局限，临床转化困难。因此，亟需开发能够安全打破这一病理级联、激活内源性修复机制的多靶点干预策略。

研究思路

针对上述挑战，南方医科大学郑磊教授与李博教授团队从传统中药虎杖中分离获得天然纳米颗粒（PDNs），并揭示其作为一种天然组合疗法的独特价值。研究发现，PDNs不仅共封装具有直接自由基清除活性的代谢物，还携带功能性微RNA——miR5054。PDNs被血管内皮细胞高效摄取后，miR5054直接靶向并沉默Keap1 mRNA，导致Nrf2抗氧化通路持续激活；同时，Nrf2活化交叉抑制了内皮细胞中促炎的NF-κB信号轴。这种对氧化和炎症应激的双重改善有效重塑了创面免疫微环境，促进巨噬细胞向促愈合的M2表型极化。在烧伤模型中，PDNs加速创面闭合、增强胶原重塑，并构建了Nrf2高表达、M2型巨噬细胞主导的促再生微环境。遗传拯救实验证实miR5054的不可或缺作用，合成miR5054模拟物可重现疗效；为增强临床应用性，团队还设计了温敏水凝胶用于PDN递送，显著提升皮肤渗透和愈合效果。相关内容以 “Cross-Kingdom miR5054 Delivery via Polygonum cuspidatum-Derived Nanoparticles Enhances Burn Wound Healing by Regulating Microvascular Environment” 发表在 《ACS Nano》！

图片解析

图1. PDNs的分离、表征与生物活性： (a) PDNs差速离心分离流程示意图。(b) TEM显示PDNs呈杯状囊泡形态，粒径约100 nm。(c-d) NTA和DLS分析平均粒径120±40 nm，Zeta电位-28.4 mV。(e-f) NBT和DPPH实验证实PDNs具有剂量依赖性的超氧阴离子和自由基清除活性。(g) CLSM显示DiL标记PDNs被HUVECs高效摄取。(h) 内吞抑制实验表明PDN摄取为能量依赖过程，脂筏/小窝介导途径占主导。(i) CCK-8显示PDNs在8-32 μg/mL浓度下促进HUVEC增殖，无细胞毒性。(j) 划痕实验证实PDNs显著促进HUVEC迁移。(k-l) 代谢组学和脂质组学揭示PDNs富含黄酮类、生物碱和磷脂等活性成分。

图2. PDNs通过Nrf2-Keap1信号协调内皮氧化还原稳态： (a) 4D-DIA蛋白质组学和转录组学实验设计。(b-c) COG分析和DEPs火山图显示PDNs广泛调控信号转导相关蛋白。(d-e) GO和KEGG富集分析显示PDNs调控内皮增殖、组织重塑和ROS生物合成。(f) 转录组学鉴定出507个上调、751个下调mRNA。(g) 氧化应激相关基因热图显示PDNs诱导特征性表达模式。(h-i) PPI网络和多组学九象限分析揭示KEAP1为拓扑瓶颈节点。(j-k) Circos图和PPI模块分析确认KEAP1-Nrf2轴为核心调控枢纽。

图3. PDNs激活Keap1-Nrf2通路对抗氧化应激并促进创面愈合： (a) 实验流程示意图。(b) CCK-8显示PDNs预处理剂量依赖性地挽救H₂O₂诱导的细胞活力下降。(c-e) DCFH-DA荧光染色和流式定量显示PDNs（4-32 μg/mL）剂量依赖性清除胞内ROS，32 μg/mL时恢复至基线水平。(f-g) WB显示PDNs上调Nrf2、HO-1和NQO-1，下调Keap1。(h) 免疫荧光验证PDNs促进Nrf2核转位。(i-j) 体内烧伤模型证实PDNs治疗组Nrf2和HO-1表达升高，ROS水平降低。(k-l) 冻干PDNs在-20℃储存6-12个月仍保持ROS清除活性，稳定性优异。

图4. PDNs通过抑制NF-κB信号调控创面免疫微环境： (a) 烧伤创面转录组PCA显示PDN组与对照组明显分离。(b) 火山图显示1259个上调、1532个下调基因。(c-d) GO和KEGG富集显示下调基因显著富集于NF-κB信号通路。(e) 热图证实PDN组NF-κB相关炎症基因广泛下调。(f) 流式显示PDNs（4-32 μg/mL）有效逆转LPS诱导的M1极化，CD86降低、CD206升高。(g-h) ELISA显示PDNs剂量依赖性降低TNF-α和IL-10分泌。(i) PDN预处理HUVEC条件培养基可诱导THP-1向M2极化。(j-k) WB证实PDNs抑制LPS诱导的IKKα/β、IκB-α和p65磷酸化，该效应可被Nrf2抑制剂ML385完全逆转。

图5. miR5054是靶向Keap1发挥抗氧化和促愈合作用的关键功能性cargo： (a) PDNs中小RNA片段长度分布。(b) miRanda和RNAhybrid预测靶向Keap1 3'UTR的候选miRNA韦恩图。(c) RT-qPCR验证7个候选miRNA在三批PDNs中的表达，miR5054为优势表达者。(d) 双荧光素酶报告基因证实miR5054直接结合Keap1 3'UTR。(e-f) 转染miR5054模拟物可下调Keap1、上调Nrf2及其靶基因。(g-h) miR5054模拟物有效清除H₂O₂诱导的胞内ROS。(i-j) 遗传拯救实验显示miR5054抑制剂完全阻断PDNs的ROS清除和Nrf2激活效应。(k-l) 体内实验证实miR5054模拟物加速烧伤创面愈合，效果与PDNs相当。

图6. 温敏PDN水凝胶增强皮肤滞留与创面愈合： (a) PDN水凝胶（PDN-Gel）制备及局部应用示意图。(b) PF-127溶液在4℃至37℃发生溶胶-凝胶转变。(c) 超分辨荧光显微镜显示PKH67标记PDNs均匀分布于水凝胶基质。(d) SEM显示冻干水凝胶的多孔结构及包埋的纳米颗粒。(e-f) 体外释放实验显示3 h内73.28% PDNs从水凝胶中释放。(g) 皮肤渗透实验证实DiL-PDN-Gel可穿透至真皮层。(h) 流变学显示PDN-Gel的储能模量高于空白凝胶，结构更稳定。(i) PDN-Gel呈现剪切变稀行为，适合涂抹。(j-k) 烧伤模型显示PDN-Gel组创面闭合速度显著优于PDNs单独组。

结论

本研究从传统中药虎杖中分离获得天然纳米颗粒PDNs，揭示其作为一种天然组合疗法的独特价值：不仅共封装具有直接自由基清除活性的代谢物，还递送功能性miR5054至血管内皮细胞。miR5054直接靶向沉默Keap1 mRNA，激活Nrf2抗氧化通路，同时Nrf2活化交叉抑制NF-κB炎症信号轴，从而打破氧化-炎症恶性循环，重塑创面免疫微环境并促进巨噬细胞向M2表型极化。遗传拯救实验和合成miR5054模拟物验证了其核心作用。为提升临床转化潜力，团队开发了温敏PF-127水凝胶递送体系，增强PDNs的皮肤渗透和局部滞留，在烧伤模型中取得显著疗效。该研究将植物源纳米颗粒从单一组分递送推向天然组合疗法，揭示了miRNA驱动的抗炎新机制，为烧伤及其他氧化-炎症驱动疾病的治疗提供了低成本、可转化的新策略。