AbMole探索聚多巴胺纳米粒子在椎间盘退变中的作用机制

AbMole|探索聚多巴胺纳米粒子在椎间盘退变中的作用机制来自上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科种植体重点实验室的XiaoYang,YanChen,JiadongGuo等多名研究人员发表了题为《PolydopamineNanoparticlesTargetingFerroptosisMitigateIntervertebralDiscDegenerationViaReactiveOxygenSpeciesDepletion,IronIonsChelation,andGPX4UbiquitinationSuppression》的研究成果。在该文章中，研究人员引用了AbMole的ProteaseInhibitorCocktail(EDTA-Free,100XinDMSO)（目录号M5293）、PhosphataseInhibitorCocktail(EDTA-Free)（目录号M7528）。AbMole（奥默生物）提供高品质抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、化合物库。文章深入研究了聚多巴胺纳米粒子（PDANPs）及其在缓解椎间盘退变（IVDD）中的作用。通过多种机制靶向铁死亡，如活性氧（ROS）清除、铁离子螯合以及抑制谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）泛素化，PDANPs显示出作为一种新型治疗策略的潜力。该研究结合了体外和体内实验，为PDANPs的疗效提供了全面的证据。由IVDD引起的下腰痛是一个重大的全球健康问题，发病率高且经济负担重。铁死亡，一种铁依赖的调节性细胞死亡形式，已被认为与IVDD的进展有关。PDANPs因其在多种疾病中的ROS清除能力而被假设在治疗与IVDD相关的铁死亡中具有作用。1.铁死亡在IVDD进展中的作用对基因表达综合数据库（GEO）中的GSE56081数据集进行分析，并在GSE27494数据集中进行验证，发现铁死亡参与了IVDD的进展。泛素介导的蛋白水解和铁死亡相关途径被突出显示，并且确定了诸如铜蓝蛋白（CP）、铁蛋白、GPX4、血红素加氧酶1（HOMX1）和转铁蛋白受体（TFRC）等关键基因。对人类IVDD样本进行的免疫组织化学分析显示，GPX4表达降低，泛素增加。图1铁死亡与人类椎间盘的进行性退化有关，由基因表达综合（GEO）数据库确定。2.PDANPs的特性制备并表征了PDANPs。它们是具有良好分散性的均匀球体，平均流体动力学粒径约为160nm，并显示出抗氧化能力。它们能够清除各种ROS（・OH、O₂・⁻、H₂O₂）并螯合Fe²⁺和Fe³⁺离子。图2PDANPs的表征。3.体外PDANPs与NP细胞铁死亡体外研究表明，在安全浓度（0-1µg/mL）下，PDANPs可减轻由叔丁基过氧化氢（TBHP）诱导的髓核（NP）细胞的铁死亡。它们能够清除ROS、螯合Fe²⁺、减少脂质过氧化物和丙二醛的产生、挽救谷胱甘肽的产生，并增强氧化磷酸化。图3PDANPs清除活性氧（ROS）并螯合Fe2+离子在体外减轻髓核（NP）细胞的铁死亡。4.GPX4泛素化的抑制PDANPs抑制了NP细胞中GPX4的泛素化。它们调节了相关蛋白质和基因的表达，免疫荧光和降解实验证实了它们在维持GPX4表达中的作用。细胞摄取和定位异硫氰酸荧光素（FITC）标记的PDANPs通过内吞作用被吸收，并在NP细胞中与线粒体和GPX4共定位。它们保护线粒体免受TBHP诱导的损伤，并影响细胞呼吸和糖酵解。体内功效在穿刺诱导的退变大鼠模型中，PDANPs减少了铁死亡并缓解了IVDD。它们增加了相对椎间盘高度指数，降低了组织学评分，并抑制了纤维化和髓核组织的丢失。免疫组织化学和免疫荧光分析表明，PDANPs在体内恢复了GPX4的表达并抑制了其泛素化。该研究证实了铁死亡在IVDD中的部分作用。PDANPs通过三种主要途径发挥作用：清除ROS和螯合Fe²⁺、防止下游过氧化以及抑制GPX4泛素化。这导致了体外和体内铁死亡和椎间盘退变的抑制。PDANPs与GPX4之间的联系，包括内吞作用和线粒体共定位，是一个关键发现。然而，未来的研究应侧重于优化剂量并探索更可持续的纳米粒子。PDANPs通过靶向铁死亡为治疗IVDD提供了一种新策略。它们通过多种机制协助维持细胞内稳态并拮抗氧化应激诱导的NP细胞铁死亡。这项研究为蛋白质-材料相互作用提供了新的见解，并为临床IVDD治疗提供了一个潜在的靶点。该研究涉及基因表