【文献解读】通过联合递送FoxO1刺激因子与细胞凋亡激活剂以缓解过度增殖状态下的实验性肺动脉高压肺动脉
发布时间：
2026-07-24
通过联合递送FoxO1刺激因子与细胞凋亡激活剂以缓解过度增殖状态下的实验性肺动脉高压肺动脉
一、研究背景
1. 肺动脉高压核心病理 PH 致死率极高，5 年生存率仅 20%~60%；核心病变是肺动脉平滑肌细胞（PASMC）过度增殖、凋亡抵抗，引发肺血管重构、肺血管阻力升高、右心肥厚衰竭。 现有临床药物（PDE5 抑制剂、内皮素拮抗剂等）仅扩张血管，无法逆转平滑肌过度增殖，疗效有限。
2.关键靶点机制
u FoxO1：抑增殖转录因子，PH 患者 PASMC 中 FoxO1 磷酸化升高、总蛋白下调，细胞周期蛋白 CyclinD1 上调，驱动细胞疯狂增殖；紫杉醇（PTX）可上调 FoxO1.抑制其磷酸化。
u Caspase-3（Cas-3）：核心凋亡执行蛋白，PH 中表达显著降低，PASMC 凋亡受阻。 单一给药效果差，同时提升 FoxO1 + 补充活性 Cas-3可协同抑制增殖、诱导凋亡，但游离蛋白静脉给药易降解、无法靶向肺部血管。
3.递送难点：蛋白 Cas-3 水溶性差、体内易被酶降解；小分子 PT 与蛋白理化性质差异大，难以共载；普通纳米粒无 PASMC 靶向性，全身毒副作用大。
二、纳米递送系统设计
本研究制备 GlcA-NPplex 靶向共递送纳米复合物，分三步构建：
1.金属酚网络（MPN 包覆 PTX 纳米晶）：采用反溶剂超声法制备紫杉醇纳米晶，单宁酸 - Fe³⁺构成 MPN 外壳稳定载体，PTX 载药量可达 27.8%，远高于脂质体、聚合物胶束；MPN 依靠氢键、π-π 作用力结合蛋白，不破坏 Cas-3 空间结构。
2.负载活化 Cas-3：优化 TA/Cas-3 质量比 20:1，蛋白包封率 68%，电泳验证蛋白完全结合载体，无游离释放。
3.葡萄糖醛酸（GlcA）表面修饰：GlcA 特异性识别 PASMC 高表达 GLUT-1 转运体，实现病变肺动脉靶向富集；成品粒径约 170 nm、呈棒状，血清稳定性良好，具备 pH 响应释药特性：胞内酸性环境快速释放 PTX 与 Cas-3，血液中性环境几乎不释药，降低全身毒性。
三、各组制剂与实验定位划分
1. GlcA-NPs 组：葡萄糖醛酸修饰金属酚网络紫杉醇纳米粒，仅负载小分子药物紫杉醇（PTX），不负载活化 Caspase-3（Cas-3）蛋白，作为单纳米单药对照制剂组，用于单独评价靶向递送 PTX 的基础治疗效应。
2. GlcA-NPplex 组：葡萄糖醛酸修饰共载型纳米复合物，同步负载 PTX 与活化 Cas-3 两种活性物质，为本研究核心靶向协同治疗实验组，用于验证双活性成分共递送的协同抗肺动脉高压疗效。
3. PTX/Cas-3 物理混合组：游离 PTX 小分子与游离活化 Cas-3 蛋白直接混合，未采用纳米载体包载，作为游离双药对照，用于对比纳米共递送体系相较于游离药物组合的递送优势与疗效提升。
4. 游离 PTX 组、游离 Cas-3 组：分别单独给予游离紫杉醇、单独给予游离活化 Caspase-3 蛋白，为单一游离药物空白对照，用于明确两种活性物质单独给药的基础作用强度。
补充基础模型对照组（完整分组体系配套）
5. CON 组：健康正常大鼠，空白阴性对照；
6. MCT 模型组：野百合碱诱导肺动脉高压大鼠，造模阴性对照（仅生理盐水处理）。
四、实验结果
体内靶向分布
荧光成像显示 GlcA-NPplex 在肺部富集量是游离荧光染料的 2 倍；血管共定位实验证明纳米粒与平滑肌标志物 α-SMA 高度重合，可精准聚集于增生肺动脉中膜，正常脏器蓄积少，靶向优势显著
血流动力学与右心功能改善
模型组 MCT 大鼠：平均肺动脉压 mPAP 升高、Fulton 指数（右室肥厚指数 RV/(LV+S)）升高、肺动脉加速时间 PAAT 缩短、右室内径 RVID 扩大、三尖瓣环收缩位移 TAPSE 降低（右心收缩受损）。
GlcA-NPplex 治疗后：
• mPAP 下降 18.4%，右室肥厚指数下降 21%；
• PAAT 延长、PVR 肺血管阻力下降 31%、TAPSE 提升 51.4%、心输出量 CO 上升 21.9%；
• 单纯 PTX 纳米粒 / 游离药物仅轻微改善，共递送体系疗效最优。
不同制剂对 MCT 诱导的大鼠肺动脉高压及右心室收缩功能抑制的治疗效果。
(A)动物实验流程示意图
(B)第35天时肺动脉压通过平均肺动脉压（mPAP）直接反映。
(C) Fulton指数[RV/(LV+S)]提示第35天右心室肥厚程度。在第33天接受GlcA-NPplex或GlcA-NPs治疗的 MCT -PH大鼠中进行了超声心动图检查。
(D)肺动脉血流频谱模式、 PAAT 、 RVID 及 TAPSE 的代表性图像。
(E-J)对包括 PAAT 、肺血管阻力（PVR）、 RVID 、 TAPSE 、心输出量（CO）及左心室射血分数（LVEF %）在内的超声心动图参数进行量化分析。 PAAT 、PVR、 RVID 和 TAPSE 反映右心室功能；提高mPAP可加速肺动脉血流量并缩短加速时间（即 PAAT）；随着肺动脉高压进展，右心室后负荷升高且 RVID 增加； TAPSE 反映右心室收缩功能；CO代表心脏射血功能； LVEF 则反映左心室收缩功能。
PAAT ：肺动脉加速时间；PVR：肺血管阻力； RVID ：右心室内径； TAPSE ：三尖瓣环平面收缩期位移；CO：心输出量； LVEF ：左心室射血分数。
肺部血管重构逆转
本图通过病理染色量化，对比各组对 MCT-PH 大鼠肺动脉重构、平滑肌增殖的干预效果，分组：CON 正常组、MCT 模型组、游离 PT、游离 Cas-3、游离 PTX/Cas-3 混合、GlcA-NPs 单药纳米.GlcA-NPplex 双药共递送纳米。
1. 图 5A/D（H&E 染色 + 中膜厚度定量） MCT 组肺动脉中膜厚度约为正常组 3 倍；仅游离 Cas-3 无改善，其余含 PTX 制剂均可减轻血管增厚；GlcA-NPplex 效果最优，中膜增厚程度较模型组下降 34%（P<0.001）。
2. 图 5E（远端血管肌化定量） MCT 模型大量远端小动脉异常肌化；GlcA-NPplex 可使血管肌化率下降 36%（P<0.01），显著逆转病理性肌化。
3. 图 5B/F（α-SMA 免疫组化定量） α-SMA 是平滑肌增殖标志物，MCT 组表达显著升高；GlcA-NPplex 可大幅下调 α-SMA 表达（P<0.001），抑制平滑肌异常增生。
4. 图 5C/G（Ki67 增殖指标） Ki67 反映细胞增殖活性，MCT 组阳性细胞显著增多；所有含 PTX 制剂均可降低增殖细胞数，GlcA-NPplex 抑制作用最强，Ki67 阳性细胞较模型组减少一半（P<0.001）
不同制剂对 MCT -PH大鼠肺动脉重塑消退及 PASMC 细胞过度增殖抑制效果的影响。
体内分子通路验证
PH 模型中存在两条紊乱通路：FoxO1 通路失活、凋亡通路受阻。
1.FoxO1 通路：MCT 大鼠血管 FoxO1 总量低、失活 p-FoxO1 增多；GlcA-NPs 仅小幅提升 FoxO 水平，GlcA-NPplex 可显著上调功能性 FoxO、降低磷酸化失活蛋白。
2. 下游增殖与凋亡蛋白：模型组促分裂蛋白 Cyclin D1 高表达，活化 Cleaved Cas-3 几乎缺失；GlcA-NPplex 可下调 Cyclin D1 阻滞细胞周期，同时大幅提升活化 Cas-3，诱导增生平滑肌凋亡。 机制总结：GlcA-NPs 仅单一激活 FoxO 通路；GlcA-NPplex 同时实现 “抑制平滑肌增殖 + 诱导异常细胞凋亡” 双重作用，两条通路协同发挥抗血管重构效果，游离药物无法实现协同效应。
MCT -PH大鼠肺动脉（PA）中膜层中FoxO1表达上调。
MCT -PH大鼠肺组织中FoxO1表达上调及增殖肺泡上皮细胞消退的通路。
五、研究总结与局限性
本研究构建 GlcA 修饰 MPN 共递送纳米体系，靶向增生肺动脉平滑肌，通过 PTX 上调 FoxO1 阻滞细胞周期、外源 Cas-3 启动平滑肌凋亡，协同逆转肺血管重构，降低肺动脉压力、修复右心功能，为肺动脉高压提供新型靶向纳米治疗思路。 局限：仅采用 MCT 单一肺动脉高压动物模型，未验证缺氧、结缔组织相关 PH 亚型；缺少长期重复给药毒性数据，无人体组织、原代细胞验证，临床转化仍需更多实验支撑。
出版信息
作者：Bingbing Li, Chao Teng, Huiling Yu, Xiaohong Jiang, Xuyang Xing, Qi Jiang, Chenshi Lin, Zongmin Zhao, Ruifeng Zhang, Wei He
出版社：Acta Pharmaceutica Sinica B，2023, Vol.6
doi: https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.12.002.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383522004968?via%3Dihub
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