Le nanomédicament sauve la fibrose hépatique grâce à une thérapie synergique avec un appauvrissement en H2O2 et la libération prolongée de Saikosaponine b1

Communications Biology volume 6, Article number: 184 (2023) Citer cet article

1048 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

L'hypoxie et l'accumulation de peroxyde d'hydrogène (H2O2) forment l'environnement hépatique profibrogène, qui implique la fibrogenèse et la stimulation chronique des cellules étoilées hépatiques (CSH). La catalase (CAT) est la principale enzyme antioxydante qui catalyse le H2O2 en oxygène et en eau, qui perd son activité dans différentes maladies du foie, en particulier dans la fibrose hépatique. Des échantillons cliniques de patients atteints de cirrhose et de souris fibrotiques du foie sont collectés dans ce travail, et les résultats montrent que la diminution du CAT est étroitement corrélée au facteur de croissance transformant induit par l'hypoxie β1 (TGF-β1). Un nanosystème multifonctionnel combinant le MnO2 de type CAT et la saikosaponine b1 (Ssb1) anti-fibrosante est ensuite construit pour la thérapie antifibrotique. MnO2 catalyse le H2O2 accumulé en oxygène, améliorant ainsi le stress hypoxique et oxydatif pour empêcher l'activation des HSC, et aide à renforcer l'effet pharmaceutique antifibrotique de Ssb1. Ce travail suggère que le TGF-β1 est responsable de la diminution de la CAT dans la fibrose hépatique, et notre nanosystème conçu MnO2@PLGA/Ssb1 affiche une efficacité antifibrotique améliorée en éliminant l'excès de H2O2 et le stress hypoxique, ce qui peut être une approche thérapeutique prometteuse pour le traitement de la fibrose hépatique.

La fibrose hépatique a été un fardeau majeur pour la santé mondiale avec une augmentation des troubles liés à la consommation d'alcool et des hépatites virales1. De nos jours, les thérapeutiques se concentrent principalement sur l'inhibition de l'activation des cellules étoilées hépatiques (CSH) et l'élimination de l'excès de collagène déposé, qui sont des palliatifs temporaires avec un risque de récidive2. L'hypoxie hépatique survient sensiblement plus fréquemment en cas de consommation excessive d'alcool ou de drogues ou de lésions hépatiques et déclenche des maladies du foie, en particulier une fibrose hépatique3,4. L'hypoxie serait associée à une augmentation du stress oxydatif cellulaire (OS) et à la régulation positive des facteurs induits par l'hypoxie (HIF) et du facteur de croissance transformant β1 (TGF-β1), qui influencent remarquablement la progression de la fibrose5,6,7,8,9. Pendant l'hypoxie, le superoxyde est généré aux sites Qi ou Qo du complexe III et est ensuite rapidement converti en peroxyde d'hydrogène (H2O2) par la superoxyde dismutase (SOD)9,10,11. Le H2O2 induit par l'hypoxie agit comme un messager important dans la stabilisation de HIF-1α et la régulation de la β-caténine et module la voie hedgehog via HIF-1α3,12. Pendant ce temps, l'excès de H2O2 peut activer les macrophages et est impliqué dans l'activation des CSH via le transporteur de l'aquaporine 3 (AQP3)13. En d'autres termes, l'hypoxie et l'excès de H2O2 constituent ensemble un environnement pro-fibrotique, accélérant ainsi le développement de la fibrose hépatique14.

La catalase (CAT) est la principale enzyme qui décompose l'excès de H2O2 en oxygène et H2O, et présente l'activité la plus élevée dans le foie et les érythrocytes des mammifères15. Une diminution de l'activité CAT a été largement observée et rapportée dans de nombreuses maladies cliniques du foie, notamment la fibrose hépatique16, la stéatohépatite non alcoolique (NASH)17 et le carcinome hépatocellulaire4. La perte d'activité CAT est une partie importante des maladies du foie et s'accompagne généralement d'une accumulation de H2O2 plutôt que d'une génération d'oxygène, favorisant ainsi davantage l'hypoxie hépatique et l'OS18,19. Il a été démontré que la CAT surexprimée améliore la fibrose hépatique en inhibant l'activation des HSC20,21, mais ne suscite pas suffisamment d'attention en raison d'un fonctionnement complexe et d'un mécanisme indéfini. Des nanozymes qui imitent la CAT, telles que le bleu de Prusse (PB)22, l'oxyde de cérium (CeO2)23 et le disulfure de molybdène (MoS2)24, ont été utilisées pour piéger le H2O2 et produire de l'oxygène pour le traitement de la fibrose hépatique. Le CeO2 pourrait réduire la peroxydation des lipides et favoriser la régénération du foie en diminuant le stress oxydatif25. Cependant, les raisons de la diminution de l'expression de CAT dans le foie fibrotique n'étaient pas encore claires. Les interactions entre l'hypoxie, le H2O2 et la diminution de la CAT doivent être comprises pour l'identification des effets thérapeutiques antifibrosants améliorés.

Saikosaponine b1 (Ssb1) est l'un des principaux composants actifs de radix bupleuri, qui est une médecine traditionnelle chinoise largement utilisée et est utile dans les maladies cliniques du foie26,27. Il a été démontré que les saikosaponines réduisent l'activation des CSH et protègent les cellules hépatiques des blessures28,29. Dans la présente étude, nous avons exploré des échantillons cliniques obtenus de patients atteints de cirrhose et un modèle murin de fibrose hépatique pour démontrer une régulation positive du HIF-1α, une diminution de l'activité de la CAT et une accumulation de H2O2 dans les régions fibrotiques. Grâce au séquençage de l'ARN du foie de souris, nous avons constaté que la diminution de CAT sous hypoxie était étroitement liée au TGF-β1. Nous avons en outre vérifié que l'hypoxie pouvait induire la génération de H2O2 et l'expression du TGF-β1 dans les CSH, illustrant que l'hypoxie était associée à l'activité de la CAT via le TGF-β1. Ensuite, pour améliorer l'hypoxie et la SG dans le foie fibrotique et améliorer l'efficacité de l'antifibrose, nous avons développé un nanomédicament multifonctionnel combinant le MnO2 de type CAT et le Ssb1 anti-fibrosant. MnO2 a catalysé la décomposition excessive de H2O2 et fourni de l'oxygène au foie hypoxique, ce qui pourrait contribuer à l'effet antifibrotique de Ssb1. Comme prévu, les résultats ont montré que l'amélioration de l'hypoxie facilitait en effet la récupération de la fibrose hépatique et contribuait à la normalisation de l'oxygène et de l'équilibre redox du foie.

L'hypoxie hépatique augmenterait la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et le H2O2 résultant est supposé se décomposer par CAT pour maintenir l'équilibre redox12. Dans ce travail, nous avons examiné l'hypoxie et la diminution du CAT dans des échantillons cliniques de patients atteints de cirrhose. Comme le montre la figure 1a, les tissus normaux et cirrhotiques ont été colorés avec du rouge Sirius et les résultats ont révélé qu'une augmentation continue de l'accumulation de collagène était observée dans le foie cirrhotique. Le collagène I, l'actine musculaire lisse α (α-SMA), HIF-1α et l'expression de CAT des tissus normaux et cirrhosiques ont ensuite été soumis à une coloration par immunofluorescence. Comparé aux tissus normaux, le collagène I, α-SMA et HIF-1α étaient fortement surexprimés dans les tissus de cirrhose, et l'expression de CAT affichait des zones sombres, indiquant que la fibrose hépatique était accompagnée d'hypoxie et d'une diminution de l'expression de CAT.

a Images représentatives de la coloration rouge Sirius (barre d'échelle, 50 μm) et de l'immunomarquage pour le collagène I, a-SMA, HIF-1α et CAT (barre d'échelle, 50 μm) dans des échantillons cliniques de patients indiqués. b Coloration représentative de l'hémotoxyline et de l'éosine (H&E) et de Masson (barre d'échelle, 50 μm), immunocoloration pour a-SMA, HIF-1α (barre d'échelle, 50 μm), CAT (barre d'échelle, 10 μm) de coupes de tissu hépatique de tissus normaux souris et souris traitées avec CCl4 pendant 5 ou 8 W. Barre d'échelle : 50 µm. c Analyse représentative par Western blot (WB) (n = 4, moyenne ± ET) de l'expression hépatique de HIF-1α, CAT, α-SMA de souris normales et de souris traitées avec CCl4 pendant 5 et 8 W (n = 4, moyenne ± DAKOTA DU SUD). d Teneur en H2O2 dans le foie de souris normales et de souris traitées avec CCl4 pendant 5 ou 8 W (n = 4, Moyenne ± SD). *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001 (test t de Student non apparié) par rapport aux souris normales.

Nous avons en outre étudié le changement d'hypoxie hépatique/H2O2 dans un modèle animal de fibrose hépatique et traité des souris Balb/c avec CCl4 pendant 5 semaines (W) et 8 semaines pour imiter différents degrés de fibrose hépatique. Comme le montrent les figures 1b, c, il a été constaté que, par rapport aux souris 5 W traitées au CCl4, un signal d'hypoxie accru a été observé avec une diminution de l'expression de CAT chez les souris 8 W traitées au CCl4. Nous avons ensuite détecté la concentration en H2O2 des tissus hépatiques (Fig. 1d). Comme prévu, la concentration de H2O2 chez les souris 8 W traitées au CCl4 était plus du double de celle des souris normales en raison de la délétion du glutathion (GSH) et du déficit en CAT30,31. Comme il a été démontré que le H2O2 joue un rôle important dans la génération de la fibrose, l'activité catalytique de la CAT est essentielle à la récupération de la fibrose32. Pour une validation supplémentaire, LX-2 et HSC-T6 ont été traités avec 5% d'O2 pendant 12 et 24 h et une diminution significative de l'expression de CAT a été détectée dans les cellules LX-2 et HSC-T6 (Fig. 2d). Ces résultats illustraient le fait que l'hypoxie était responsable de la diminution du CAT et entraînait une accumulation de H2O2.

une analyse d'enrichissement GO des termes GO comprenant CAT et HIF-1α dans le foie de souris fibrotiques. b Heatmap pour montrer les gènes exprimés différemment liés au terme GO "réponse à l'hypoxie". c Réseaux d'association fonctionnelle du gène corrélé à CAT, l'analyse était basée sur la base de données STRING pour la récupération de l'interaction protéine-protéine. d Analyse WB représentative de HIF-1α, TGF-β1, CAT et a-SMA sous différents traitements sur des cellules HSC-T6 et LX-2. e Analyse WB de Foxo3a et CAT de HSC-T6 et LX-2 stimulées avec TGF-β1 10 ng/mL pendant 24 h en présence ou en l'absence de SIS3. f Analyse RT-qPCR de l'expression de l'ARNm de CAT dans HSC-T6 et LX-2 (n = 3, Moyenne ± SD, *p < 0,05, **p < 0,01 ; ***p < 0,001 par le test t de Student). g Images CLSM et mitochondries dans les cellules HSC-T6. Images confocales représentatives de la coloration Mito Tracker Deep Red FM et DCFH-DA dans HSC-T6 sous traitement par hypoxie O2 à 5 %. Barre d'échelle, 10 μm. h Niveaux intracellulaires de ROS analysés par analyse de cytométrie en flux. i Expression de TGF-β1 dans HSC-T6 et LX-2 induite par H2O2. j Illustration schématique du mécanisme de régulation de l'hypoxie dans les CSH.

Pour confirmer davantage l'interaction entre l'hypoxie et la CAT dans la fibrose hépatique, le foie de souris 8 W traitées au CCl4 et de souris normales a été soumis à une analyse transcriptomique de l'ARN. Une régulation à la baisse de CAT a été détectée chez les souris traitées au CCl4 avec une signification statistique, et la diminution de CAT impliquait des termes GO tels que l'activité de l'oxydoréductase, le processus d'oxydo-réduction et la réponse à l'hypoxie (Fig. 2a). Dans le terme GO "réponse à l'hypoxie", nous avons constaté que les gènes Egln3, Hif-1a et associés à la fibrose corrélés à l'hypoxie (Mmp2, Mmp14, Tgfb1, Tgfb2 et Smad3) étaient régulés positivement chez les souris fibrotiques, mais antioxydant clé cellulaire les enzymes, telles que CAT et Sod2, ont été réduites (Fig. 2b). L'interaction protéine-protéine a été analysée sur la base de la base de données STRING et le réseau corrélé CAT a été visualisé par Cystoscope (v.3.8.2). La cytokine profibrogène maîtresse TGF-β1 était directement liée à CAT (Fig. 2c).

Dans des travaux antérieurs, il a été démontré que le TGF-β1 supprime fortement l'ARNm de CAT en activant Smad3 dans les cellules musculaires lisses des voies respiratoires33,34. L'expression régulée par la voie TGF-β1/Smad3 de Foxo3a (forkhead box type O3a) et de l'ARNm de CAT qui en résulte a été davantage prouvée dans la fibrose cardiaque35. Pour confirmer que le TGF-β1 était responsable de la régulation de CAT, les HSC ont été incubées séquentiellement avec de l'hypoxie et du TGF-β1 pour vérifier le facteur influençant l'expression de CAT (Fig. 2d et Fig. 1a, b supplémentaires). Dans les cellules HSC-T6 et LX-2, on a observé que l'hypoxie induisait une augmentation significative du TGF-β1 et réduisait l'expression de CAT. Les cellules traitées au TGF-β1 ont montré une suppression efficace de CAT, indiquant que la régulation positive du TGF-β1 induite par l'hypoxie et donc une diminution de l'expression de CAT. L'inhibiteur spécifique de Smad3, SIS3, a été utilisé pour inhiber l'activation de Smad3 induite par le TGF-β1 (Fig. 1c supplémentaire). Comme le montre la figure 2e, les CSH traitées au TGF-β1 ont été efficacement activées et régulées à la baisse l'expression de Foxo3a et de CAT (Fig. 1d supplémentaire). Ce processus a été nettement bloqué avec SIS3 en raison de l'inhibition de l'activation de Smad3, et l'expression de l'ARNm de CAT a été fortement récupérée après les CSH actives traitées par SIS3 (Fig. 2f). De plus, Nrf2 (facteur nucléaire (érythroïde dérivé 2)-like 2) était un autre régulateur clé de CAT36. Dans les CSH activées par l'hypoxie et le TGF-β1, l'expression de Nrf2 a diminué (Fig. 2a, b supplémentaires). Nrf2 a été davantage réduit au silence par le shRNA Nrf2 et une diminution de CAT a été exprimée par rapport au groupe témoin, indiquant que la perturbation de Nrf2 a contribué à la régulation de CAT qui répond à la fois à l'hypoxie et à l'induction de TGF-β1 (Fig. 2c – e supplémentaire). Par conséquent, le TGF-β1 déclenché par l'hypoxie pourrait diminuer l'expression de CAT par inhibition de Foxo3a et Nrf2, ce qui induit une accumulation sévère de H2O2 dans le foie et pourrait être une cible importante pour le traitement antifibrosant.

Ensuite, nous avons examiné la génération de H2O2 induite par l'hypoxie en co-colorant le diacétate de 2,7-dichlorofluorescéine (DCFH-DA) et le MitoTracker Deep Red par microscopie confocale à balayage laser (CLSM) (Fig. 2g), puis nous l'avons quantifié par cytométrie en flux ( FCM) analyse (Fig. 2h). L'intensité du DCF était faible sous normoxie. Cependant, lors du traitement de l'hypoxie, la fluorescence DCF a augmenté et a montré une bonne co-localisation avec la région mitochondriale. En tant que sorte de ROS, H2O2 pourrait augmenter la SG et stimuler la transition des CSH en myofibroblastes activés3. Une concentration accrue de H2O2 (50 μM) a ensuite été incubée avec des cellules HSC-T6 et des cellules LX-2, et l'expression de TGF-β1 induite par H2O2 a été examinée sur la Fig. 2i et les Fig. 1e, f supplémentaires. Les résultats ont indiqué une voie possible entre l'hypoxie et le CAT, comme illustré à la Fig. 2j. Dans une procédure typique, l'hypoxie hépatique pourrait augmenter la génération de H2O2 par la respiration mitochondriale, et l'expression de TGF-β1 activée par OS résultante. Le TGF-β1 surexprimé pourrait réguler l'expression de CAT par une régulation négative de Foxo3a et Nrf2, qui à son tour protégeait H2O2 de la décomposition. Ce cercle vicieux fournissait une stimulation chronique des CSH et constituait un obstacle majeur au traitement médicamenteux antifibrosant.

L'accumulation de H2O2 dans le foie a fourni une stimulation chronique des CSH et détruit le microenvironnement normal du foie. Par conséquent, nous avons introduit un composé MnO2 de type CAT pour décomposer l'excès de H2O2 et produire de l'O2, ce qui pourrait soulager l'OS et l'hypoxie tissulaire37,38. Dans le présent travail, nous avons conçu un nanomédicament avec des nanoparticules (NPs) de poly (acide lactique-co-glycolique) (PLGA) biodégradables chargeant un médicament antifibrotique hydrophobe Ssb1, puis l'enrobant de coques de MnO2 (MnO2@PLGA/Ssb1 NPs) (Fig. 3a)39,40. Après injection et circulation corporelle, des nanoparticules nanométriques de MnO2@PLGA/Ssb1 se sont accumulées dans le foie fibreux avec une perméabilité vasculaire améliorée41. Le H2O2 cellulaire a ensuite été catalysé en O2, ce qui a amélioré la stimulation hypoxique et amélioré de manière synergique l'efficacité thérapeutique de la Ssb1 libérée.

a Illustration du nanosystème MnO2 @ PLGA / Ssb1 de type catalase pour le traitement de la fibrose hépatique via la modulation du microenvironnement fibrotique. b Images représentatives de microscopie électronique à balayage (SEM) et de microscopie électronique à transmission (TEM) de différentes nanoparticules. Barre d'échelle, 100 nm. c Distribution de taille moyenne des différentes nanoparticules (n = 3, moyenne ± SD). d Potentiel zêta de différentes nanoparticules (n = 3, moyenne ± SD). e Spectres UV-vis de Ssb1, PLGA, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1. f Spectres HPLC de Ssb1 chargé dans des nanoparticules PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1. g Taux de libération de médicament des nanoparticules PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 (n = 3, moyenne ± ET). h Génération d'O2 de différentes quantités de H2O2 après l'ajout de MnO2@PLGA/Ssb1 (concentration de Mn = 233 µM). i O2 génération de différents MnO2@PLGA/Ssb1 avec 44 mM H2O2. j Génération d'O2 de MnO2@PLGA/Ssb1 (concentration de Mn = 117 µM) et H2O2 (22 mM) dans des tampons de différentes valeurs de pH.

Les NP PLGA chargées en Ssb1 (PLGA/Ssb1 NPs) ont été synthétisées selon des recherches antérieures42. Et MnO2 a été cultivé à la surface des NP PLGA/Ssb1 à travers le redox du permanganate de potassium (KMnO4) pour construire MnO2@PLGA/Ssb1 NPs43. Les images de microscopie ont révélé le revêtement réussi de MnO2 sur les NP PLGA/Ssb1, en particulier dans les images de microscopie électronique à balayage (SEM). Le revêtement réussi de MnO2 sur PLGA a fourni un support dur pour maintenir la morphologie sphérique (Fig. 3b). La Fig. 3a supplémentaire montre la cartographie des éléments de Mn et C dans les NP MnO2@PLGA/Ssb1. L'élément C était concentré dans une partie de la zone de sélection et l'élément Mn était dispersé à travers la zone de sélection. L'image de cartographie fusionnée a en outre confirmé que le MnO2 s'est formé avec succès à la surface des NP. Les diamètres hydrodynamiques moyens et les potentiels zêta des NP PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 ont été mesurés par diffusion dynamique de la lumière (DLS). La taille et la valeur potentielle de MnO2@PLGA/Ssb1 étaient supérieures à celles de PLGA/Ssb1, qui pourraient être attribué au revêtement MnO2 sur les NP PLGA / Ssb1 et offrait une bonne stabilité in vitro et in vivo (Fig. 3c, d) 44,45.

La charge de Ssb1 dans les NP a été analysée par spectroscopie d'absorption UV-visible (UV-vis). Un triple pic de signature de Ssb1 entre 270 et 400 nm a été observé, et le pic d'absorption de PLGA à 210 nm dans les NP PLGA / Ssb1 et MnO2 @ PLGA / Ssb1 s'est également avéré cohérent avec la structure conçue (Fig. 3e). La détermination précise de la teneur en Ssb1 dans les NP PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 a été appliquée par HPLC. La courbe standard de Ssb1 a été détectée (Fig. 3b supplémentaire) et l'efficacité d'encapsulation de Ssb1 dans PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 a atteint 65 % et 52,5 % (Fig. 3f). Nous avons ensuite étudié la libération de médicaments in vitro des NP à pH 7,4. Les NP ont montré un taux de libération similaire et ont libéré environ 85% du Ssb1 encapsulé dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) à pH 7, 4 en 28 h (Fig. 3g).

Le MnO2 est connu pour imiter les enzymes de type CAT pour catalyser le H2O2 en H2O et en oxygène, et le MnO2@PLGA/Ssb1 nanométrique est censé montrer une efficacité catalytique plus élevée en raison de son rapport surface/volume élevé46. La capacité de fractionnement de H2O2 de MnO2@PLGA/Ssb1 a été mesurée avec un compteur d'oxygène dissous. Avec une concentration accrue de H2O2 de 0 à 44 mM, la nanoplateforme à base de MnO2 (MnO2@PLGA/Ssb1) a produit un effet satisfaisant sur la production d'O2. Comme le montre la figure 3h, avec une concentration accrue de H2O2, la réaction de catalyse a apparemment été améliorée et l'O2 dissous a rapidement augmenté de 0,5 mg/L à 6,9 mg/L en 50 s. Ensuite, l'efficacité de génération d'oxygène de MnO2@PLGA/Ssb1 à différentes concentrations a également été examinée avec 44 mM H2O2. L'augmentation de la génération d'O2 était corrélée à la teneur en catalyseur MnO2@PLGA/Ssb1, et les résultats indiquaient la capacité catalytique du nanomédicament MnO2@PLGA/Ssb1 contre H2O2 (Fig. 3i). Nous avons en outre étudié l'influence de la valeur du pH sur le taux de génération d'O2 (Fig. 3j). Dans les tampons pH 5,0 et pH 6,5, la génération d'O2 était légèrement plus élevée que dans le tampon pH 7,2, ce qui signifiait une efficacité catalytique plus élevée du MnO2 dans des conditions d'acide faible.

Ssb1 est un composé antifibrotique hydrophobe de l'herbe de bupleurum47. Dans les travaux en cours, son effet antifibrotique a été démontré dans les cellules HSC-T6 / LX-2 activées par le TGF-β1 (Fig. 4a et Fig. 4a – c supplémentaires). En tant que cytokine profibrotique efficace, le TGF-β1 a été appliqué pour activer les CSH dans les myofibroblastes et réguler positivement l'expression de l'α-SMA48. Au total, 15 μM de Ssb1 pourraient inhiber de manière significative l'expression de l'α-SMA et du collagène I dans les CSH stimulées par le TGF-β1. De plus, la cytotoxicité de Ssb1 a démontré que les HSC activées étaient plus sensibles à la Ssb1 à haute concentration que les HSC au repos. Nous avons en outre détecté l'expression de la protéine caspase 3 apoptotique, les résultats ont montré que la caspase 3 clivée était augmentée de manière dépendante du gradient, indiquant que Ssb1 pouvait induire l'apoptose des CSH activées.

a Des cellules HSC-T6 ont été exposées au TGF-β1 (10 ng/mL) et traitées avec Ssb1 (0–15 μM) pendant 24 h. L'expression du collagène I, de l'α-SMA et de la caspase 3 a été déterminée par un test de transfert Western. b–e Efficacité antifibrotique cellulaire de MnO2@PLGA/Ssb1. L'expression de α-SMA et HIF-1α des cellules HSC-T6 (b) et LX-2 (c) avec différents traitements provoqués par le TGF-β1 a été dosée par WB. Les niveaux d'expression de α-SMA et HIF-1α des cellules HSC-T6 (d) et LX-2 (e) ont été évalués par coloration immunofluorescente. f Le ROS cellulaire a été détecté par le CLSM dans les cellules HSC-T6 avec différents traitements sous hypoxie à 5 % d'O2. Barre d'échelle, 50 μm. g, h MnO2@PLGA/Ssb1 pourrait réduire le H2O2 et le TGF-β1 induits par l'hypoxie. Les niveaux d'expression de HIF-1α et TGF-β1 des HSC-T6 (g) et LX-2 (h) avec différents traitements provoqués par l'hypoxie ont été dosés par WB.

L'efficacité antifibrotique de MnO2@PLGA/Ssb1 a été étudiée dans des cellules HSC-T6/LX-2 activées par TGF-β1. Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales ont augmenté dans les CSH activées, induisant ainsi une expression stable de HIF-1α49. Comme le montre la figure 4b, c, α-SMA et HIF-1α ont été significativement régulés à la hausse dans les cellules traitées au TGF-β1. Dans d'autres groupes, les NP PLGA/Ssb1 chargées de Ssb1, MnO2 et Ssb1 ont inhibé l'expression de α-SMA et HIF-1α dans les CSH activées, et les cellules traitées au MnO2@PLGA/Ssb1 ont montré la meilleure efficacité antifibrosante en raison de l'effet synergique du MnO2 et Ssb1 (Fig. 4d supplémentaire). MnO2 a diminué l'hypoxie et la stimulation des ROS aux CSH, améliorant ainsi l'effet antifibrosant de Ssb1. L'expression de α-SMA et HIF-1α a été évaluée plus en détail par une méthode de coloration immunofluorescente et des résultats similaires à WB ont été obtenus (Fig. 4d, e)

Nous avons appliqué 24 h de traitement par hypoxie (5% O2) pour induire l'activation des cellules HSC-T6 et LX-2 en raison des résultats de la Fig. 2d. Sous hypoxie, la génération de H2O2 mitochondrial a augmenté dans les CSH et a induit l'expression du TGF-β1, qui a reprogrammé les CSH en myofibroblastes. Sur la figure 4f et la figure supplémentaire 5a, les ROS cellulaires ont d'abord été détectés par des analyses CLSM et FCM. Par rapport au groupe traité par hypoxie, les cellules incubées avec MnO2@PLGA/Ssb1 présentaient une diminution de la fluorescence DCF en raison de la décomposition de H2O2, indiquant que MnO2@PLGA/Ssb1 pouvait réduire les ROS induites par l'hypoxie et éviter l'OS des CSH. Ensuite, l'expression de TGF-β1 de l'hypoxie et de différents matériaux traités HSCs ont été détectés. Comme le montre la Fig. 4g, h, MnO2@PLGA/Ssb1 pourrait diminuer efficacement l'expression du TGF-β1 et du HIF-1α dans les cellules HSC-T6 et LX-2 (Fig. 4e supplémentaire). Les résultats ont montré que notre nanomédicament MnO2@PLGA/Ssb1 a réduit avec succès les facteurs profibrotiques, indiquant ses applications potentielles dans la thérapie antifibrosante. De plus, selon l'accumulation de H2O2 sous hypoxie, nous avons également détecté l'expression de TGF-β1 induite par H2O2 dans HSC-T6 (Fig. 5b supplémentaire). Le traitement MnO2@PLGA/Ssb1 pourrait diminuer efficacement le TGF-β1 en raison du soulagement de l'OS induit par H2O2 dans les CSH.

Les NP ont été marquées avec le colorant cyanine absorbant le proche infrarouge 1,1-dioctadécyl-3,3,3,3-tétraméthylindotricarbocyanine iodure (DiR iodure) pour l'imagerie optique (PLGA/DiR et MnO2@PLGA/DiR NPs)50. L'accumulation in vivo de PLGA/DiR et MnO2@PLGA/DiR pendant la circulation corporelle a été surveillée à l'aide d'un système d'imagerie par fluorescence pour petits animaux. Après injection pendant 8 heures, la fluorescence de DiR a semblé s'accumuler chez les souris et les principaux organes ont ensuite été imagés (Fig. 5a, b). Par rapport au DiR libre, PLGA/DiR et MnO2@PLGA/DiR étaient principalement concentrés dans le foie et les poumons avec une taille de particules d'environ 200 nm. Ce phénomène était cohérent avec les rapports précédents selon lesquels les particules sphériques au-delà de 150 nm avaient tendance à être piégées principalement dans le foie et les poumons après la circulation corporelle41,51,52.

a Images représentatives de fluorescence in vivo de souris recevant des nanoparticules chargées de DiR par injection iv. (n = 3, Moyenne ± SD, *p < 0,05 selon le test t de Student). b Ex imagerie par fluorescence du foie et d'autres organes importants, 8 h après l'injection de nanoparticules chargées de DiR (H, Li, S, Lu et Ki représentent le cœur, le foie, la rate, les poumons et les reins). c Quantification de Ssb1 dans les homogénats de tissus (n = 6, moyenne ± SD). d Biodistribution de l'élément Mn après l'injection intraveineuse de nanoparticules MnO2 et MnO2@PLGA/Ssb1 (n = 5, moyenne ± ET).

La biodistribution de Ssb1 et MnO2 dans les principaux organes a été quantifiée par spectrométrie de masse par chromatographie liquide (LC-MS) et spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) pour la détermination de la posologie dans la thérapie antifibrotique. Comme le montre la figure 5c, Ssb1 est principalement distribué dans le foie, les poumons et les reins, alors que la distribution de Ssb1 uniquement, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 ne montre pas de différences significatives. La figure 5d montre que les concentrations de manganèse de MnO2 et MnO2@PLGA/Ssb1 étaient similaires dans les principaux organes, et que l'élément manganèse était spécifiquement concentré dans le foie et les reins. Les résultats quantitatifs de Ssb1 et Mn ont coïncidé avec ceux de l'imagerie in vivo marquée DiR et pourraient donc guider la posologie thérapeutique suivante.

Des souris fibrotiques ont été établies avec une injection de CCl4 à 40% pendant 5 W, puis analysées avec du WB, de l'hématoxyline et de l'éosine (H&E) et une coloration au trichrome de Masson (Fig. 6a, b supplémentaires). Sur la base de la biodistribution de Ssb1 et MnO2 dans le foie de souris, la posologie thérapeutique a été calculée et injectée par voie intraveineuse une fois par semaine (Fig. 6a). Après trois semaines de traitement, les souris ont été sacrifiées pour la détermination des indices d'antifibrose. Les souris traitées avec Ssb1 ont été réalisées avec un séquençage d'ARN et les gènes exprimés différentiels ont été principalement enrichis dans la voie KEGG « d'interaction ECM-récepteur ». Dans la carte thermique de cette voie, il était évident que les gènes de collagène, tels que Col1a1, Col1a2, Col4a1, Col4a2, Col4a5, Col6a1, Col6a2 et Col6a3 étaient significativement diminués dans le groupe Ssb1, indiquant que Ssb1 pouvait réguler à la baisse l'expression du collagène dans le foie fibrotique ( Fig. 7 supplémentaire).

a Procédure globale de l'expérimentation animale (fibrose hépatique induite par le CCl4). b Teneur en H2O2 du foie avec un traitement différent (n = 3, Moyenne ± SD, #modèle comparé à la normale, *autres groupes comparés au modèle). c Les niveaux d'expression hépatique de HIF-1α, de collagène I, de TGF-β1 et de α-SMA ont été mesurés par WB. d Les CAT hépatiques, HIF-1α ont été évalués par coloration immunofluorescente (barre d'échelle, 50 μm). e Coloration α-SMA et TUNEL de coupes de tissus de souris (barre d'échelle, 50 μm). f Coupes représentatives de tissus hépatiques H&E et Masson. Les zones bleues dans les sections colorées par Masson indiquent un dépôt de collagène dans les tissus hépatiques fibrotiques (barres d'échelle, 100 µm). g Les taux sériques d'AST, d'ALT, de TBIL et d'ALP ont été mesurés par des tests biochimiques (n = 5, moyenne ± ET). h Quatre indicateurs (HA, LN, PCIII et IV-C) de la fibrose hépatique sérique ont été mesurés par ELISA (n = 5, moyenne ± ET). (*p < 0,05, **p < 0,01 ; ***p < 0,001 selon le test t de Student).

Comme le montre la figure 6b, le H2O2 s'est fortement accumulé dans le foie fibrotique non traité et a diminué dans les groupes traités au MnO2, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1. La diminution de la teneur en H2O2 a réduit la SG du foie, évitant ainsi une activation supplémentaire des CSH quiescentes53. L'expression de HIF-1α et de TGF-β1 chez les souris traitées au MnO2@PLGA/Ssb1 a été significativement réduite comme prévu en raison de la décomposition de la génération de H2O2 et d'O2 (Fig. 6c et Supplémentaire Fig. 6c). De plus, en raison de la coordination synergique de MnO2 et Ssb1, les protéines fibrotiques α-SMA et le collagène I ont également diminué chez les souris traitées avec MnO2, PLGA/Ssb1, MnO2@PLGA/Ssb1. Les tissus hépatiques ont été tranchés et colorés par immunofluorescence pour surveiller l'expression tissulaire de HIF-1α, CAT et α-SMA (Fig. 6d et Fig. 6d supplémentaire). Par rapport aux souris fibrotiques et à la thérapie Ssb1, l'hypoxie a été efficacement améliorée chez les souris traitées au MnO2@PLGA/Ssb1 et a induit la régulation à la baisse de HIF-1α et α-SMA dans le foie. La coloration TUNEL a été réalisée avec une co-coloration de α-SMA. Sur la figure 6e, PLGA/Ssb1 nanométrique et MnO2@PLGA/Ssb1 ont affiché une apoptose plus efficace que Ssb1, indiquant un taux d'utilisation plus élevé de Ssb1 dans les nanoformes. Les tranches de foie colorées au H&E et Masson ont été étudiées plus en détail, et les résultats ont montré que les lésions hépatiques induisaient une agrégation de cellules inflammatoires évidente et entrecroisaient les fibres de collagène chez les souris non traitées, ce phénomène était visiblement atténué chez les souris traitées au MnO2 @ PLGA / Ssb1 pour la récupération de la fibrose (Fig. .6f).

Un examen hématologique supplémentaire (Fig. 6g) a révélé que les indices de la fonction hépatique, y compris TBIL, ALT et AST, étaient significativement récupérés dans le groupe MnO2@PLGA/Ssb1, indiquant que MnO2@PLGA/Ssb1 était vraiment efficace pour le traitement antifibrosant. Quatre indicateurs (HA, LN, PIIINP et IV-C) du sérum de souris ont également été mesurés par dosage immuno-enzymatique (ELISA) pour se conformer davantage aux indices des tests cliniques. Comme le montre la figure 6h, les taux sériques de laminine (LN), de collagène de type IV (CIV) et de PIIINP ont diminué davantage chez les souris fibrotiques injectées avec MnO2@PLGA/Ssb1 que chez celles injectées avec du PBS. Tous ces résultats ont indiqué que la combinaison de MnO2 et Ssb1 a atteint une efficacité anti-fibrosante améliorée.

La biosécurité de Ssb1, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 a été étudiée à la fois in vitro et in vivo pour garantir la sécurité de nos matériaux. Les cellules HSC-T6 et LX-2 quiescentes ont été initialement incubées avec différentes concentrations de Ssb1, PLGA / Ssb1 et MnO2 @ PLGA / Ssb1 (Fig. 7a, b). 50 μM Ssb1 n'a pas perturbé la viabilité cellulaire à la fois dans HSC-T6 et LX-2, et PLGA/Ssb1 chargé de Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 n'ont pas montré de charge supplémentaire pour la croissance cellulaire, indiquant une bonne biocompatibilité de ce nanomédicament antifibrotique. Ensuite, la toxicité aiguë in vivo du nanomédicament pour les souris Balb/c a été étudiée avec une injection continue de trois jours. Les tissus (cœur, foie, rate, poumon et rein) ont été prélevés et analysés par coloration H&E (Fig. 7c). Comme le montre la figure 5b, les NP PLGA / Ssb1 et MnO2 @ PLGA / Ssb1 se sont principalement accumulées dans le foie et les poumons, et les examens histopathologiques du foie et des poumons n'ont montré aucune signification dans l'infiltration de cellules inflammatoires ou la morphologie des tissus. L'examen hématologique n'a également révélé pratiquement aucune différence entre les valeurs sanguines d'ALT, d'AST et d'ALP (Fig. 7d). Ces résultats ont mis en lumière la biosécurité satisfaisante des NP chargées de Ssb1, MnO2 et Ssb1.

Viabilité cellulaire des cellules HSC (a) et LX-2 (b) avec différentes concentrations de matériaux (n = 4, moyenne ± SD). Images colorées H&E (c) et biochimie sanguine (d) et d'organes, y compris le foie, la rate, les reins, le cœur et les poumons de souris injectées avec 8,25 mg/kg de Ssb1 par jour pendant 3 jours (n = 5, moyenne ± SD) . Aucun dommage ou lésion d'organe évident n'a été observé chez les souris traitées aux nanoparticules Ssb1 (barre d'échelle, 100 μm).

Le TGF-β1 est la cytokine pro-fibrotique classique pour piloter l'activation des CSH et a été largement utilisé pour la construction de modèles fibrotiques in vitro54. Dans des travaux antérieurs, l'influence du TGF-β1 sur la CAT a été explorée dans les cellules musculaires lisses des voies respiratoires mais n'a pas suscité plus d'attention33. Une diminution de l'activité CAT dans la fibrose hépatique/pulmonaire55 a été observée au cours des dernières décennies et serait responsable du déséquilibre redox cellulaire56. La présente étude a montré que l'hypoxie hépatique induit une expression accrue de TGF-β1, qui inhibe efficacement l'expression de CAT par une régulation négative de Foxo3a et Nrf2 dans les CSH. À la suite de l'inhibition de la CAT hépatique, une accumulation accrue de H2O2 et du HIF-1α stabilisé se sont ensuite formés dans la zone fibrotique. De plus, H2O2 et HIF-1α pourraient stimuler davantage la régulation à la hausse du TGF-β1, qui a créé un cercle vicieux et a agi comme une barrière difficile pour le traitement de la fibrose hépatique13.

Nous avons proposé que l'hypoxie et l'OS du foie fournissaient des stimulations chroniques et constantes envers les CSH, conférant ainsi une difficulté à la récupération de la fibrose. Dans l'environnement pro-fibrotique, le TGF-β1 a diminué l'activité de CAT et a ensuite induit une accumulation de H2O2. L'excès de H2O2 à son tour a encore augmenté le TGF-β1 et a créé un cercle vicieux. Pour cette raison, H2O2 a été sélectionné comme cible pour briser le cercle, et MnO2 a été appliqué pour représenter l'activité de type CAT pour la décomposition de H2O2. MnO2 a remodelé le microenvironnement fibrotique en améliorant l'hypoxie et la SG, réduisant ainsi un stimulus pro-fibrotique de la source. Il a été rapporté que Ssb1 et le métabolite déglycosylé améliorent le ciblage hépatique en inhibant le CYP3A457. En outre, les saikosaponines, y compris Ssb1, pourraient protéger le foie des lésions hépatiques induites par le CCl458. Comme prévu, le traitement par Ssb1 seul pouvait inhiber l'expression de l'α-SMA dans les expériences in vitro, mais était peu efficace pour inverser la fibrose hépatique des souris Balb/c et MnO2@PLGA/Ssb1 présentait un effet thérapeutique plus efficace dans les expériences in vitro et in vivo.

En résumé, nous avons démontré que l'hypoxie et l'OS du foie étaient un facteur important dans la fibrogenèse hépatique et que l'expression de CAT régulée par le TGF-β1 induite par l'hypoxie dans les CSH. Le nanomédicament construit MnO2@PLGA/Ssb1 a démontré sa capacité à soulager l'hypoxie hépatique et la SG et à améliorer l'efficacité antifibrotique de Ssb1 ; ainsi, il peut s'agir d'une approche thérapeutique du traitement de la fibrose hépatique. Sur la base de cette stratégie, des solutions plus prometteuses contre l'hypoxie et la SG peuvent être appliquées dans d'autres maladies fibrotiques, telles que la fibrose pulmonaire et la fibrose rénale.

Toutes les expériences sur les animaux ont reçu l'approbation du comité d'éthique de l'Université médicale chinoise du Zhejiang (Hangzhou, Chine, projet n° SYXK (浙) 2021-0012) et tous les animaux ont reçu de bons soins. Des tissus hépatiques humains inclus en paraffine ont été obtenus auprès du premier hôpital affilié de l'Université de médecine traditionnelle chinoise du Guizhou et ont été approuvés par le comité d'éthique du premier hôpital affilié de l'Université de médecine traditionnelle chinoise du Guizhou (projet n° K2021-066).

Ssb1 (Desit, Chengdu, Chine), PLGA (lactide/glycolide = 50/50 ; MW : 94 000 Da ; MedChemExpress, États-Unis), alcool polyvinylique (PVA ; BBI Co., Ltd., Shanghai, Chine), 2-( Acide N-morpholine)éthanesulfonique (MES ; Heowns Biochem LLC, Tianjian, Chine), KMnO4 (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, Chine), tampon de test de radio-immunoprécipitation (RIPA) (Solarbio, Pékin, Chine), du fluorure de phénylméthanesulfonyle (PMSF, 1:100, Cell Signaling Technology, MA, États-Unis) et du bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium (MTT ; Solarbio, Pékin, Chine) ont été achetés et utilisé tel que reçu. Le TUNEL, le DCFH-DA et l'iodure DiR ont été achetés auprès de Beyotime Ltd. (Shanghai, Chine). Le sérum bovin fœtal (FBS), la solution de trypsine-EDTA (0, 25%) et le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) ont été obtenus auprès de Gibco (Burlington, Canada). Tous les autres produits chimiques et réactifs de la plus haute pureté disponible ont été obtenus auprès de sources commerciales.

Une coloration immunofluorescente a été réalisée sur des coupes congelées (4 µm d'épaisseur) fixées avec le mélange de méthanol et d'acétone. Les coupes ont été bloquées avec du sérum de chèvre à 5 % et incubées avec des anticorps primaires spéciaux (Collagen I, 1:1000, 14695-1-AP, Proteintech ; α-SMA, 1:1000, cs19245, Cell Signaling Technology (CST) ; HIF -1α, 1:1000, cs36169, CST ; et CAT, 1:2000, 66765-1-Ig, Proteintech) à 4 °C pendant la nuit, suivi d'une IgG de chèvre anti-lapin (H + L) secondaire marquée à l'Alexa Fluor 488 anticorps (1:200, A0423, Beyotime). Enfin, les diapositives ont été montées avec DAPI. Toutes les coupes ont été observées et analysées au microscope à fluorescence (ZEISS, AXIO SCOPE.A1). Les tissus hépatiques humains inclus en paraffine ont été réhydratés puis colorés à l'aide d'un kit de coloration au rouge Sirius (RS1220, G-CLONE) pour surveiller la distribution du collagène.

La lignée HSC humaine LX-2 a été achetée auprès de Procell Life Science & Technology Co., Ltd. (Shanghai, Chine). La lignée cellulaire étoilée de foie de rat HSC-T6 a été généreusement fournie par le professeur Su Tao (Université de médecine chinoise de Guangzhou). Les cellules LX-2 et HSC-T6 ont été cultivées dans du DMEM additionné de 10 % (v/v) de FBS et de 1 % de pénicilline-streptomycine dans une atmosphère humidifiée contenant 5 % de CO2 à 37 °C.

Pour la stimulation de l'hypoxie, les HSC ont été incubées avec un milieu sans sérum pendant 24 h. les plaques de culture ont ensuite été incubées dans une chambre d'incubateur d'hypoxie (Billups-Rothenberg, CA, USA) rincée avec un mélange gazeux contenant 5 % de CO2 et 95 % de N2 jusqu'à ce que la tension d'oxygène chute à 5 %. La chambre de l'incubateur d'hypoxie a été scellée et incubée à 37 ° C pendant 24 h ou 48 h supplémentaires. Dans le groupe témoin, les cellules ont été cultivées en normoxie (tension d'oxygène de 21 %) et les cellules provoquées par le TGF-β1 (10 ng/mL) ont été cultivées en normoxie comme contrôle positif.

L'activation de Smad3 a été inhibée à l'aide de l'inhibiteur spécifique SIS3 (MACKLIN, s872443). Pour les expériences d'inhibition, les cellules ont été incubées avec du SIS3 à 3 μM pendant 1 h avant l'incubation du TGF-β1 (10 ng/ml, 24 h). Après 24 h, les cellules ont été collectées pour le texte WB et PCR.

L'ARN cellulaire total a été extrait à l'aide du kit d'extraction d'ARN super total Eastep, conformément aux instructions du fabricant (Promega, Chine). La quantification et la concentration d'ARN ont été mesurées à l'aide du spectrophotomètre NanoDrop™ 2000 (Thermo Fisher Scientifific, USA). L'ADNc a été synthétisé à partir de 1 μg d'ARN total à l'aide du kit de synthèse d'ADNc Yfx Script First Strand (YIFEIXUE BIO TECH, Chine). La PCR en temps réel a été réalisée en utilisant 2x SYBR Green Fast qPCR Master Mix et Light Cycle 96 System (Roche), selon les protocoles du fabricant. Les séquences d'amorces ont été présentées comme suit : Amorce directe de catalase I de rat : 5'-CCCAGAAGCCTAAGAATGCAA-3'; amorce inverse : 5'-TCCCTTGGGCAGCTATGTGAGA-3' ; Amorce sens b-actine de rat : 5′-CCCGCGAGTACAACCTTCTTG-3′ ; amorce inverse : 5'-TCATCCATGGCGAACTGGTGG-3' ; Amorce sens catalase I humaine : 5′-CTTCGACCCAAGCAACATGC-3′ ; et amorce inverse : 5'-ATTTGGAGCACCACCCTGATT-3' ; Le niveau d'expression relatif a été calculé à l'aide de l'équation 2-ΔΔCt. Tous les tests ont été effectués à trois répétitions biologiques.

Les plasmides shRNA Nrf2 ont été achetés auprès de Shanghai Genechem Co. Ltd. (Shanghai, Chine) et les résultats de la séquence sont disponibles dans les données supplémentaires 1. Nrf2 a été renversé par transfection avec du shRNA Nrf2 ou un plasmide vide comme contrôle. En bref, les cellules HSC-T6 ont été cultivées sur une plaque à 12 puits jusqu'à une confluence de 60 à 70 %. Les cellules HSC-T6 ont été incubées avec les plasmides (1 μg) enveloppés avec le kit de transfection Lipofectamine 3000 (Invitrogen, USA).

Le niveau intracellulaire de ROS a été surveillé en utilisant la sonde fluorescente de DCFH-DA59. Dans une procédure typique, les CSH à une densité de 5 × 105 cellules/puits dans une boîte à fond de verre ont été exposées à la normoxie et à l'hypoxie (5 % d'O2) avec différents traitements. Environ 24 h plus tard, les cellules ont été incubées avec 10 μM de DCFH-DA et 100 nM Mito Tracker Deep Red FM dans une solution de travail à 37 ° C pendant 30 min dans l'obscurité. Ensuite, le milieu a été retiré et les cellules HSC ont été lavées avec du PBS trois fois. Les signaux fluorescents ont été analysés avec un système CLSM (Zeiss, LSM880, Allemagne) et une cytométrie en flux CytoFlex (Beckmancoulter, CytoFlex, USA).

Les PLGA NP chargés de Ssb1 (PLGA/Ssb1 NPs) ont été préparés par un procédé d'évaporation de solvant en émulsion43. PLGA et Ssb1 ont été dissous dans de l'acétone à une concentration de 10 et 2 mg/mL, respectivement. Ensuite, 1 mL de la solution d'acétone préparée a été ajouté goutte à goutte à 4 mL de solution d'alcool polyvinylique (PVA) (10 mg/mL) dans un bain d'huile chauffé avec un agitateur magnétique à une vitesse de 200 cycles par minute et à 37 °C. La solution résultante a ensuite été agitée pendant 6 h pour permettre à la solution d'acétone de s'évaporer complètement. Enfin, les NP ont été centrifugées à 15 000 × g pendant 10 min pour éliminer l'excès de PVA et lavées deux fois avec de l'eau ultrapure pour obtenir le noyau Ssb1/PLGA purifié.

Pour préparer les NP MnO2@PLGA/Ssb1, de l'oxyde de manganèse en couches a été formé à la surface des NP PLGA/Ssb1 dans un tampon MES (pH 5,9) par la méthode d'oxydo-réduction après l'ajout de permanganate de potassium 5 mM pendant 30 min dans des conditions ultrasonores. Ensuite, les NP ont été centrifugées à 15 000 g pendant 10 minutes pour éliminer les éventuelles NP d'oxyde de manganèse libres et le MES, et lavées deux fois avec de l'eau ultrapure pour obtenir les NP MnO2@PLGA/Ssb1 purifiées.

La distribution de taille hydrodynamique et le potentiel de surface des NP ont été mesurés à 25 ° C par un DLS (ZEN 3600 Zetasizer, Malvern). La morphologie de surface des NP a été observée au MEB et au microscope électronique à transmission. Les cartographies élémentaires ont été réalisées à l'aide d'un microscope électronique à transmission (FEI Talos F200S). La teneur en manganèse a été mesurée sur un système ICP-MS (Thermo Fisher ICAP QC).

Les NP MnO2@PLGA/Ssb1 ont d'abord été dissoutes dans de l'acétonitrile, puis soniquées pour assurer une dissolution complète de Ssb1. La concentration de Ssb1 a été déterminée par HPLC (Agilent Technologies, USA) dans les conditions suivantes. La colonne HPLC était une colonne XDB-C18 (4,6 × 250 mm 5,0 μm, Agilent Technologies) et la phase mobile comprenait de l'acétonitrile et de l'eau. La température de la colonne était de 30 °C et détectée à 254 nm. Le débit était de 1,0 mL/min et le volume d'injection était de 10 μL. L'efficacité d'encapsulation du médicament a été estimée sur la base de l'efficacité d'encapsulation (EE) par rapport au médicament total contenu dans la prescription.

Pour l'étude de libération in vitro, des échantillons de PLGA/Ssb1@MnO2 et de PLGA/Ssb1 dissous dans de l'eau ultrapure ont été placés dans des sacs à membrane de dialyse (MWCO : 1000 ; Scientific Research Special) et mis en suspension dans 2 mL du milieu de libération PBS (0,01 M) à pH 7,4. Le test de libération a été effectué à 37,0 ± 0,5 °C à une vitesse d'agitation de 150 tr/min/min. Après avoir prélevé 1 ml du milieu de dissolution de la solution à l'extérieur des sacs de dialyse à des intervalles de temps prédéterminés, le même volume de solution de milieu de libération homologue a été réapprovisionné. La concentration de Ssb1 libérée des NP dans le milieu de libération a été quantifiée à l'aide d'un test UV-vis.

L'O2 généré a été mesuré avec un compteur d'oxygène dissous JPSJ-605F dans un environnement scellé avec 3 ml de paraffine liquide pour isoler l'air. Avant l'examen, l'O2 dissous a été éjecté par barbotage d'azote jusqu'à ce que la valeur diminue à 0,5 mg/L. Des solutions (10 ml) contenant du H2O2 à différentes concentrations (0, 11, 33 et 44 mM) ont été ajoutées à MnO2@PLGA/Ssb1 (concentration de Mn : 233 µM) pour générer de l'O2. Les lectures du compteur d'oxygène dissous ont été enregistrées toutes les 10 s 50 fois. Différentes concentrations de MnO2@PLGA/Ssb1 (concentrations de Mn : 0, 58, 176 et 233 μM) ont été détectées avec 44 mM de H2O2, et l'O2 dissous a été enregistré de la même manière que ci-dessus. Après cela, la catalyse MnO2@PLGA/Ssb1 (Mn : 117 μM) de H2O2 (22 mM) dans des tampons pH 5,0, pH 6,5 et pH 7,2 a été détectée à travers l'O2 dissous.

Le MTT a été utilisé pour déterminer la cytotoxicité de Ssb1 sur les cellules HSC-T6/LX-2 quiescentes et activées par le TGF-β1. Les cellules HSC-T6 et LX-2 ont été ensemencées sur des plaques de culture à 96 puits à une densité de 1 x 104 cellules/puits séparément et incubées à 37 °C. Après 12 h, les cellules ont été transférées dans du DMEM sans sérum pour les CSH au repos et ont été traitées avec 10 ng/mL de TGF-β1 pendant 30 min pour les CSH activées. Les cellules ont ensuite été traitées avec différentes concentrations de Ssb1 et co-cultivées pendant 24 h. Ensuite, 20 μL de MTT (5 mg/mL) ont été ajoutés et incubés pendant 4 h. Lorsque le formazan s'est formé, la culture a été retirée et 150 μL de DMSO ont été ajoutés pour dissoudre le formazan. Les valeurs de densité optique ont été mesurées à 570 nm en utilisant un lecteur de microplaques (Bio-Rad).

Les cellules HSC-T6 et LX-2 ont été ensemencées sur des plaques de culture à six puits à une densité de 5 × 105 cellules/puits et incubées à 37 °C. Après 12 h, les cellules ont été transférées dans du DMEM sans sérum et traitées avec 10 ng/mL de TGF-β1 pendant 30 min, puis additionnées de 5, 10, 15 μM de Ssb1 pendant 24 h. L'expression du collagène I, de l'α-SMA et de la caspase 3 a été quantifiée à l'aide de WB.

Pour tester l'efficacité antifibrotique des différentes formulations contenant Ssb1, des cellules HSC-T6 et LX-2 ont été ensemencées sur des plaques de culture à six puits à une densité de 5 × 105 cellules/puits et incubées à 37 ° C. Après 12 h, les cellules ont été transférées dans du DMEM sans sérum et traitées avec 10 ng/mL de TGF-β1 pendant 30 min, puis additionnées de différentes formulations (15 μM Ssb1) pendant 24 h. Avant l'intervention médicamenteuse, les cellules ont été synchronisées dans du DMEM sans sérum pendant 24 h. Pour les cellules HSC-T6 et LX-2, le milieu a ensuite été remplacé par différentes solutions : (1) DMEM sans sérum, (2) DMEM sans sérum avec 10 ng/mL de TGF-β1, (3) DMEM sans sérum avec 10 ng/mL TGF-β1 et 15 μM Ssb1, (4) DMEM sans sérum avec 10 ng/mL TGF-β1 et MnO2 NPs (chargés avec 9,9 μM Mn) ; (5) DMEM sans sérum avec 10 ng/mL TGF-β1 et PLGA/Ssb1 (chargé avec 15 μM Ssb1) ; (6) DMEM sans sérum avec 10 ng/mL de TGF-β1 et MnO2@PLGA/Ssb1 (chargé avec 15 μM Ssb1, 9,9 μM Mn). Après un traitement de 24 h, les cellules ont été utilisées pour évaluer l'expression de protéines liées à la fibrose à l'aide d'analyses de coloration WB et immunofluorescente. Pour d'autres expériences, les cellules ont été soumises à 24 h d'hypoxie ou à des traitements de 50 μM H2O2, tandis que d'autres sections n'ont pas été traitées.

La distribution tissulaire des NP a été déterminée à l'aide de NP chargés de DiR au lieu de NP chargés de Ssb150,60. Les souris ont été anesthésiées et DiR libre, PLGA/DiR et MnO2@PLGA/DiR, (DiR/poids corporel = 2,5 mg/kg, 100 μL) ont été injectés par voie intraveineuse à des souris. À 0, 5, 1, 4 et 8 h après l'injection, les souris ont été anesthésiées à l'aide d'isoflurane et soumises à une imagerie de fluorescence in vivo avec un système d'imagerie in vivo (AniView600) à des longueurs d'onde d'excitation et d'émission de 745 et 800 nm, respectivement. Après 8 h, les souris ont été sacrifiées, puis leur cœur, leur foie, leurs poumons, leur rate et leurs reins ont été prélevés pour une imagerie ex vivo en utilisant le même système.

Pour la mesure de la biodistribution, des souris Balb/c saines ont reçu une injection iv de Ssb1, MnO2 et PLGA/Ssb1 (100 μL par souris ; dosage = 8,25 mg/kg en termes de concentrations pondérales de Ssb1). Les groupes témoins ont reçu une injection iv de 100 μL de PBS. Six souris ont été utilisées par groupe. Leurs principaux organes, y compris le cœur (H), le foie (L), la rate (S), les poumons (Lu) et les reins (K), ont été prélevés 8 h après l'injection. Les organes ont été pesés. Les tissus ont été homogénéisés dans du PBS. Ssb1 a été extrait des tissus par précipitation des protéines. Environ 200 µL d'homogénat ont été traités avec 400 µL d'acétonitrile (4 °C) et mélangés au vortex pendant 3 min. Les mélanges ont été centrifugés à 15 000 xg pendant 5 min (4 °C). Les surnageants ont été collectés et analysés.

La distribution de Ssb1 dans diverses formulations a été analysée par LC-MS/MS. Le mode négatif a été utilisé sur le spectromètre de masse Waters Xevo G2-XS QTOF (Waters, Manchester, Royaume-Uni) et a été couplé à un système Acquity I-class UPLC (Waters, Milford, États-Unis, colonne Acquity HSS T3). L'analyseur de masse a balayé une plage de masse de 50 à 2 000 Da en balayage complet avec un temps de balayage de 0, 1 s pour un DDA rapide et sur m / z 150 à 1 300 pour MS / MS avec le même temps de balayage. LockSpray a été réalisé avec une solution de leucine-encéphaline à 10 ng/L à un débit de 10 μL/min. Le gradient d'élution UPLC pour la séparation était le suivant : 20 % de solvant B (acétonitrile) à 0 min ; 52 % de solvant B à 12 min ; 90 % de solvant B à 22 min ; et 20% de solvant B à 30 min. Le débit était de 0,3 mL/min. L'analyse des données a été réalisée à l'aide du logiciel MassLynx V4.1 (Waters, Milford, USA). Le certificat d'analyse a été réalisé sur ACQUITY UPLC® HSS T3, 1,8 uL (Waters, Manchester, Royaume-Uni).

Les teneurs en Mn ont été mesurées par ICP-MS. Les organes (50 µL) ont été transférés dans des flacons à scintillation. De l'acide nitrique (100 µL) a été ajouté, les flacons ont été scellés et les organes ont été laissés à digérer pendant 20 h à 37 °C. Après avoir dilué 100 µL de digestion d'organe avec 1 mL d'eau ultrapure, la teneur en Mn a été calculée à l'aide de l'ICP sur les volumes d'injection utilisés pour chaque animal (0,16 à 0,22 µmol par souris ; en moyenne, la dose de MnO2 administrée était de 10 µmol/kg avec 0,2 µmol /souris)

Toutes les procédures expérimentales ont reçu l'approbation du comité institutionnel et local sur le soin et l'utilisation des animaux de l'Université médicale chinoise du Zhejiang (Hangzhou, Chine). Des animaux entiers ont reçu des soins sans cruauté conformément aux directives des National Institutes of Health. Des souris Balb/c mâles pesant environ 18 à 22 g ont été achetées au Center of Experimental Animal of Zhejiang Chinese Medical University (Hangzhou, Chine). Les souris ont été nourries à 25 ° C et placées dans une humidité de 40 à 60% avec un cycle lumière / obscurité de 12 h et un accès libre à l'eau et à la nourriture de laboratoire, sauf indication contraire. Toutes les souris ont été adaptées à leur environnement pendant 1 semaine avant de commencer les expériences. Un mélange de CCl4 (0,06 mL/20 g de poids corporel) dans de l'huile d'olive (2:3 (v/v)) a été utilisé pour déclencher une fibrose hépatique chez la souris par injection sous-cutanée deux fois par semaine pendant 5 semaines (W) ou 8 W. Souris dans les groupes non traités ont été administrés avec le même volume d'huile de maïs que le témoin sain.

Pour l'étude thérapeutique, après 5 W d'administration de CCl4 à 40 %, des souris mâles Balb/c ont été réparties au hasard en sept groupes (5 souris par groupe). Les souris ont ensuite été traitées avec les solutions suivantes une fois par semaine pendant 3 S : groupe 1, groupe témoin ; groupe 2, PBS par injection dans la veine caudale ; groupes 3 à 6, souris fibrotiques (Ssb1/poids corporel = 10:1 mg/kg) injectées par voie intraveineuse avec Ssb1 libre, MnO2, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1 en suspension dans 100 ml de PBS stérile, respectivement. Les souris des groupes 2 à 6 ont reçu une injection sous-cutanée de CCl4 une fois par semaine pendant 6 à 8 semaines, et le groupe témoin a reçu le même volume d'huile d'olive.

Un jour après la dernière injection, toutes les souris ont été exécutées et leur sang et leur foie ont été prélevés. Les taux sériques de phosphatase alcaline (ALP), d'aspartate aminotransférase (AST) et d'alanine aminotransférase (ALT) ont été mesurés avec un analyseur biochimique automatique. Quatre indicateurs (HA, LN, PIIINP et IV-C) de la fibrose hépatique sérique ont été analysés avec un kit ELISA. Les tissus hépatiques ont été disséqués et stockés dans du formol à 10 % pour une analyse histologique ultérieure. Une partie du foie a été stockée dans de l'azote liquide pour une analyse ultérieure par Western blot.

L'accumulation de H2O2 a été déterminée à l'aide d'un kit de dosage H2O2 (Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute, Chine). Le tissu hépatique congelé a été homogénéisé avec une solution saline. La concentration en H2O2 a ensuite été mesurée en suivant les instructions du fabricant.

L'évaluation de la cytotoxicité in vitro de MnO2@PLGA/Ssb1, PLGA/Ssb1 et Ssb1 a été réalisée par test MTT. Les cellules HSC-T6 et LX-2 ont été ensemencées sur des plaques à 96 puits à une densité de 1 × 104 cellules par puits et cultivées dans 100 µL de milieu additionné de 10 % (v/v) de FBS. Après 24 h à 37 ° C, le milieu a été retiré et les cellules ont été incubées avec 200 µL de milieu frais contenant diverses concentrations de PLGA/Ssb1@MnO2, PLGA/Ssb1 ou une solution libre de Ssb1 pendant 24 h. Ensuite, 20 µL de solution MTT (5 mg/mL) ont été ajoutés à chaque puits, suivis d'une autre incubation de 4 h à 37 °C. Enfin, le milieu contenant du MTT a été retiré et 150 µL de DMSO ont été ajoutés pour dissoudre les cristaux de formazan. La DO570 nm a été mesurée avec un lecteur de microplaques (Synergy H1, Biotek, USA). Toutes les expériences ont été menées en quadruple. Les cellules non traitées ont servi de témoin.

La toxicité aiguë a été évaluée pour assurer la biosécurité du nanosystème. Les souris Balb/c ont été respectivement divisées en cinq groupes (n = 5) : PBS (non traité), Ssb1, MnO2, PLGA/Ssb1 et MnO2@PLGA/Ssb1. Les souris de tous les groupes ont reçu une injection intraveineuse locale de différentes solutions (0,1 mL ; y compris une concentration équivalente de Ssb1 de 1,65 mg/mL) une fois par jour pendant trois jours consécutifs. Vingt-quatre heures après la dernière injection, les souris ont été sacrifiées et les principaux organes (cœur, foie, rate, poumon et rein) ont été disséqués et stockés dans du paraformaldéhyde à 10 % pour une coloration H&E ultérieure. Le sang a été prélevé et analysé pour l'AST, l'ALT et l'ALP afin d'évaluer la toxicité aiguë in vivo.

Les protéines totales ont été extraites des cellules en utilisant un tampon de test de radio-immunoprécipitation (RIPA) (R0010, Solarbio) additionné de fluorure de phénylméthanesulfonyle (PMSF, 8553, CST). La concentration en protéines a été mesurée avec un kit d'analyse de protéines BCA (P0011, Beyotime). La protéine a été chargée sur un gel SDS-PAGE (électrophorèse sur gel de dodécyl-polyacrylamide de sodium) et transférée sur des membranes de difluorure de polyvinylidène (PVDF) (IPVH00010 Merck Millipore, Billerica, MA, USA) par électrotransfert. Les membranes ont été bloquées par incubation pendant 1 h à température ambiante (RT) dans une solution saline tamponnée PBS 0,1 % Tween-20 contenant 5 % de lait écrémé. Ils ont ensuite été incubés avec les anticorps primaires appropriés : a-SMA (1:1000, 14395-1-AP, Proteintech), CAT (1:2000, 21260-1-AP, Proteintech), HIF-1α (1:1000 , AF1009, Affinité), Caspase-3 p12 (1:1000, ab179517, Abcam), TGF-β1 (1:1000, ab215715, Abcam), Collagène I (1:1000, 14695-1-AP, Proteintech), Collagène I (1:1000, ab34710, Abcam) GAPDH (1:5000, AF1186, Beyotime), α-tubuline (1:5000, 11224-1-AP, Proteintech), Foxo3a (1:1000, AF7624, Affinity), CAT (1:2000, 66765-1-Ig), Nrf2 (1:1000, 16396-1-AP) et β-actine (1:5000, 66009-1-Ig) dans un diluant d'anticorps primaire (P0023A, Beyotime) à 4 °C pendant la nuit. Ensuite, les membranes ont été incubées avec des anticorps secondaires anti-lapin conjugués à la HRP (1: 5000, ab97051, Abcam) ou anti-souris IgG (1: 5000, BA1050, Boster) pendant 1 h à température ambiante. Les bandes immunoréactives ont été visualisées à l'aide du système d'imagerie ChemiDoc™ Touch (ChemiDoc™ Touch, Bio-Rad, CA, USA). Dans certaines expériences, l'anticorps primaire et l'anticorps secondaire précédents ont été retirés de la membrane PVDF avec un tampon de décapage (SW3022, Solarbio) pendant 30 min. Après avoir été rebloquée, la membrane a été réincubée avec un autre anticorps primaire à 4 ° C pendant la nuit. Les étapes suivantes étaient les mêmes que celles décrites ci-dessus. Quantifiés densitométriquement à l'aide du logiciel ImageJ et les niveaux d'expression des protéines ont été normalisés par rapport à GAPDH.

Les tissus hépatiques ont été trempés dans du formol à 10 % et inclus dans de la paraffine. Les tissus obtenus ont été prétraités, déshydratés et inclus dans de la paraffine. Les tissus hépatiques inclus en paraffine ont été coupés en sections de 4 µm. Après déparaffinage et hydratation, les coupes ont été colorées. H&E a été utilisé pour les évaluations pathologiques en fonction de la structure organisationnelle. La coloration de Masson a été utilisée pour évaluer les collagènes. Un microscope (ZEISS Axio Vert. A1) a été utilisé pour prendre des photographies de ces sections colorées dans des champs aléatoires.

Tous les tests ont été répétés plus de trois fois pour s'assurer que tous les résultats étaient exacts. Les données quantitatives ont été présentées sous forme de moyenne ± écart type (ET). Les données sont présentées sous forme de moyenne et analysées pour la comparaison de deux groupes par le test t de Student ou le test U de Mann-Whitney, respectivement. Tous les graphiques ont été dessinés à l'aide du logiciel GraphPad prism version 8. P < 0,05 a été reconnu comme étant statistiquement significatif.

De plus amples informations sur la conception de la recherche sont disponibles dans le résumé des rapports sur le portefeuille Nature lié à cet article.

Toutes les données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles dans l'article et ses fichiers d'informations supplémentaires (informations supplémentaires et données supplémentaires 1 à 3) ou auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable. Les données de séquence du transcriptome ont été soumises aux bases de données Sequence Read Archive (SRA) sous le numéro BioProject PRJNA916271.

Asrani, SK, Devarbhavi, H., Eaton, J. & Kamath, PS Fardeau des maladies du foie dans le monde. J. Hépatol. 70, 151-171 (2019).

Article PubMed Google Scholar

Pawlak, M., Lefebvre, P. & Staels, B. Mécanisme moléculaire de l'action de PPARα et son impact sur le métabolisme des lipides, l'inflammation et la fibrose dans la stéatose hépatique non alcoolique. J. Hépatol. 62, 720–733 (2015).

Article CAS PubMed Google Scholar

Kietzmann, T. Zonation métabolique du foie : le gradient d'oxygène revisité. Rédox Biol. 11, 622–630 (2017).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bellisola, G., Casaril, M., Gabrielli, GB, Caraffi, M. et Corrocher, R. Activité de la catalase dans le carcinome hépatocellulaire humain (CHC). Clin. Biochimie. 20, 415-417 (1987).

Article CAS PubMed Google Scholar

Nath, B. & Szabo, G. Hypoxie et facteurs inductibles par l'hypoxie : divers rôles dans les maladies du foie. Hépatologie 55, 622–633 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Iglesias-de la Cruz, MC et al. Le peroxyde d'hydrogène augmente l'ARNm de la matrice extracellulaire par l'intermédiaire du TGF-β dans les cellules mésangiales humaines. Rein Int. 59, 87–95 (2001).

Article CAS PubMed Google Scholar

Ghatak, S. et al. Le stress oxydatif et l'activation des cellules stellaires hépatiques sont des événements clés dans la fibrose hépatique induite par l'arsenic chez la souris. Toxicol. Appl. Pharmacol. 251, 59-69 (2011).

Article CAS PubMed Google Scholar

Roth, KJ & Copple, BL Rôle des facteurs inductibles par l'hypoxie dans le développement de la fibrose hépatique. Cellule. Mol. Gastro-entérol. Hépatol. 1, 589-597 (2015).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Guzy, RD et al. Le complexe mitochondrial III est nécessaire à la production de ROS induite par l'hypoxie et à la détection de l'oxygène cellulaire. Cellule Metab. 1, 401–408 (2005).

Article CAS PubMed Google Scholar

Vergara, R., Parada, F., Rubio, S. & Pérez, FJ L'hypoxie induit la production de H2O2 et active le système de défense antioxydant dans les bourgeons de la vigne par la médiation de H2O2 et d'éthylène. J. Exp. Bot. 63, 4123–4131 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bleier, L. & Dröse, S. Génération de superoxyde par le complexe III : Des justifications mécanistes aux conséquences fonctionnelles. Biochim. Biophys. Acta 1827, 1320-1331 (2013).

Article CAS PubMed Google Scholar

Li, HS et al. HIF-1α protège contre le stress oxydatif en ciblant directement les mitochondries. Rédox Biol. 25, 101109 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hara-Chikuma, M., Tanaka, M., Verkman, AS & Yasui, M. Inhibition de l'aquaporine-3 dans les macrophages par un anticorps monoclonal comme traitement potentiel des lésions hépatiques. Nat. Commun. 11, 5666 (2020).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shao, M. et al. De la fibrose hépatique à l'hépatocarcinogenèse : Rôle de l'excès d'H2O2 hépatique et ciblage des nanothérapies. Bioact. Mater. 23, 187–205 (2023).

Article CAS PubMed Google Scholar

Goyal, MM & Basak, A. Catalase humaine : à la recherche d'une identité complète. Cellule protéique 1, 888–897 (2010).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dong, Y., Qu, Y., Xu, M., Wang, X. & Lu, L. La catalase améliore la fibrose hépatique en inhibant l'activation des cellules étoilées hépatiques. Devant. Biosci. 19, 535–541 (2014).

Article CAS Google Scholar

Shin, SK, Cho, HW, Song, SE & Song, DK Catalase et stéatose hépatique non alcoolique. Pflug. Cambre. 470, 1721-1737 (2018).

Article CAS Google Scholar

Awad, H., Nolette, N., Hinton, M. & Dakshinamurti, S. AMPK et FoxO1 régulent l'expression de la catalase dans le muscle lisse artériel pulmonaire hypoxique. Pédiatre Pulmonol. 49, 885–897 (2014).

Article PubMed Google Scholar

Shin, MH et al. L'accumulation de H2O2 par la réduction de la catalase modifie la signalisation MAP Kinase dans la peau humaine âgée in vivo. Stagiaire J. Gen. Méd. 20, 221-229 (2005).

Google Scholar

Toyama, T. et al. Les ligands PPARα activent les enzymes antioxydantes et suppriment la fibrose hépatique chez le rat. Biochimie. Biophys. Rés. Commun. 324, 697–704 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Mormone, E., Lu, Y., Ge, X., Fiel, MI et Nieto, N. La fibromoduline, un protéoglycane sensible au stress oxydatif, régule la réponse fibrogénique aux lésions hépatiques chez la souris. Gastroentérologie 142, 612–621.e615 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Sahu, A., Jeon, J., Lee, MS, Yang, HS & Tae, G. Cellules souches mésenchymateuses imprégnées de nanozyme pour le soulagement des lésions d'ischémie-reperfusion hépatique. ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 25649–25662 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Casals, G. et al. Les nanoparticules d'oxyde de cérium : un nouvel outil thérapeutique dans les maladies du foie. Antioxydants 10, 660 (2021).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, X. et al. Nanozymes MoS2 auto-cascade pour une antioxydation intracellulaire efficace et une thérapie de la fibrose hépatique. Nanoscale 13, 12613–12622 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Córdoba-Jover, B. et al. Les nanoparticules d'oxyde de cérium améliorent la régénération du foie après une lésion hépatique induite par l'acétaminophène et une hépatectomie partielle chez le rat. J. Nanobiotechnologie. 17, 112 (2019).

Article Google Scholar

Li, X., Li, X., Huang, N., Liu, R. et Sun, R. Une revue complète et des perspectives sur la pharmacologie et la toxicologie des saikosaponines. Phytomédecine 50, 73–87 (2018).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sakaida, I. et al. Phytothérapie Sho-saiko-to (TJ-9) prévient la fibrose hépatique et les lésions enzymatiques altérées dans la cirrhose du foie de rat induite par un régime alimentaire défini en acides L-aminés déficient en choline. J. Hépatol. 28, 298–306 (1998).

Article CAS PubMed Google Scholar

Chen, C. et al. Études sur les changements des comportements pharmacocinétiques des composés phytochimiques et l'influence sur les métabolites endogènes après la combinaison de Radix Bupleuri et Radix Paeoniae Alba basées sur la pharmacocinétique et la métabolomique multi-composants. Devant. Pharmacol. 12, 630970 (2021).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Que, R. et al. Effets dépendants du récepteur des œstrogènes-β de la saikosaponine-d sur la suppression de l'activation des cellules étoilées hépatiques induite par le stress oxydatif chez le rat. Int. J. Mol. Méd. 41, 1357-1364 (2018).

CAS PubMed Google Scholar

Ebrahimkhani, MR et al. La naltrexone, un antagoniste des récepteurs opioïdes, atténue la fibrose hépatique chez les rats ligaturés des voies biliaires. Intestin 55, 1606 (2006).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Amin, A. & Mahmoud-Ghoneim, D. Zizyphus spina-christi protège contre la fibrose hépatique induite par le tétrachlorure de carbone chez le rat. Chimie alimentaire. Toxicol. 47, 2111-2119 (2009).

Article CAS PubMed Google Scholar

Montorfano, I. et al. Le stress oxydatif médie la conversion des cellules endothéliales en myofibroblastes via une voie dépendante du TGF-β1 et du TGF-β2. Laboratoire. Investir. 94, 1068-1082 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Michaeloudes, C., Sukkar, MB, Khorasani, NM, Bhavsar, PK & Chung, KF TGF-β régule l'expression de Nox4, MnSOD et de la catalase, et la libération d'IL-6 dans les cellules musculaires lisses des voies respiratoires. Suis. J. Physiol. Cellule pulmonaire. Mol. Physiol. 300, L295–L304 (2010).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu, R.-M. & Desai, LP Régulation réciproque du TGF-β et des espèces réactives de l'oxygène : un cycle pervers pour la fibrose. Rédox Biol. 6, 565–577 (2015).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vivar, R. et al. Rôle de FoxO3a comme régulateur négatif de la conversion des myofibroblastes cardiaques induite par le TGF-beta1. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 1867, 118695 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zhu, H. et al. Antioxydants et enzymes de phase 2 dans les macrophages : régulation par la signalisation Nrf2 et protection contre le stress oxydatif et électrophile. Exp. Biol. Méd. 233, 463–474 (2008).

Article CAS Google Scholar

Zhang, C. et al. Une nanoplateforme amplifiée auto-supplémentaire en O2 et circulant en oxygène réactif via la séparation H2O/H2O2 pour l'imagerie tumorale et la thérapie photodynamique. Adv. Fonct. Mater. 27, 1700626 (2017).

Article Google Scholar

Chen, QW et al. Inhibition de la progression tumorale par le couplage de la respiration bactérienne avec le métabolisme tumoral. Angew. Chim. Int. Éd. angl. 59, 21562–21570 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Li, W. et al. BBB pathophysiologie–livraison indépendante d'ARNsi dans les lésions cérébrales traumatiques. Sci. Adv. 7, eabd6889 (2021).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sun, T. et al. Méthode de chromatographie en phase liquide supercritique ultra-haute performance pour la séparation et la quantification des saikosaponines en phytothérapie. J.Pharm. Biomédical. Anal. 199, 114039 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Bottger, R. et al. Technologies de nanoparticules à base de lipides pour le ciblage du foie. Adv. Déliv. Rév. 154-155, 79-101 (2020).

Article PubMed Google Scholar

Sun, K. et al. Les nanoparticules biomimétiques membranaires macrophages chargées de saikosaponine D ciblent la signalisation angiogénique pour le traitement du cancer du sein. Appl. Mater. Aujourd'hui 18, 100505 (2020).

Article Google Scholar

Hao, Y. et al. Nanoplateforme multifonctionnelle pour la thérapie photodynamique améliorée du cancer et l'imagerie par résonance magnétique. Colloïdes Surf. B Biointerfaces 151, 384–393 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Yang, H., Li, C. et Zhang, J. Détermination des rôles des potentiels de surface mesurés in situ des nanostructures de MnO2 synthétisées à phase contrôlée pour l'adsorption superficielle. Appl. Le surf. Sci. 513, 145752 (2020).

Article CAS Google Scholar

Lui, X. et al. Complexes de ruthénium à fluorescence monocouche MnO2 désactivés par nanofeuille pour la détection sensible du fer ferreux. RSC Adv. 6, 79204–79208 (2016).

Article CAS Google Scholar

Zhang, W., Wang, H., Yang, Z. et Wang, F. Promotion de l'activité de décomposition de H2O2 sur les catalyseurs de nanotige β-MnO2. Colloïdes Surf. Physicochem. Ing. Aspic. 304, 60-66 (2007).

Article CAS Google Scholar

Li, XQ et al. Saïkosaponines : un examen des effets pharmacologiques. J. Asiatique Nat. Prod. Rés. 20, 399-411 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Bates, J. et al. L'inhibition de l'acétyl-CoA carboxylase perturbe la reprogrammation métabolique lors de l'activation des cellules étoilées hépatiques. J. Hépatol. 73, 896–905 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Trivedi, P., Wang, S. & Friedman, SL Le pouvoir de la régulation plasticité-métabolique des cellules étoilées hépatiques. Cellule Metab. 33, 242-257 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Fan, JX et al. Bioréacteur bactérien conçu pour le traitement des tumeurs via une réaction de type fenton avec génération localisée de H2O2. Adv. Mater. 31, e1808278 (2019).

Article PubMed Google Scholar

Sonavane, G., Tomoda, K. & Makino, K. Biodistribution des nanoparticules d'or colloïdal après administration intraveineuse : effet de la taille des particules. Colloïdes Surf. B. Biointerfaces 66, 274–280 (2008).

Article CAS PubMed Google Scholar

Blanco, E., Shen, H. et Ferrari, M. Principes de conception de nanoparticules pour surmonter les barrières biologiques à l'administration de médicaments. Nat. Biotechnol. 33, 941–951 (2015).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dat, NQ et al. La cytoglobine humaine recombinante marquée à l'hexa histidine désactive les cellules étoilées hépatiques et inhibe la fibrose hépatique en éliminant les espèces réactives de l'oxygène. Hépatologie 73, 2527–2545 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Meng , XM , Nikolic-Paterson , DJ & Lan , HY TGF-β : le maître régulateur de la fibrose . Nat. Rév. Néphrol. 12, 325–338 (2016).

Article CAS PubMed Google Scholar

Odajima, N. et al. Le rôle de la catalase dans la fibrose pulmonaire. Respir. Rés. 11, 183 (2010).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Na, J. et al. L'omique intégrative révèle une altération métabolique et transcriptomique de la stéatose hépatique non alcoolique chez les souris knock-out pour la catalase. Biomol. Là. 27, 134-144 (2019).

Article CAS Google Scholar

Liu, Q. et al. Les saikosaponines et les métabolites déglycosylés exercent un effet de guidage des méridiens hépatiques par l'inhibition de PXR/CYP3A4. J. Ethnopharmacol. 279, 114344 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Li, Z.-Y., Sun, H.-M., Xing, J., Qin, X.-M. & Du, G.-H. Comparaison chimique et biologique des Radix Bupleuri crus et cuits au vinaigre. J. Ethnopharmacol. 165, 20-28 (2015).

Article CAS PubMed Google Scholar

Peng, M. et al. Initiateur thermosensible ciblant les mitochondries avec une efficacité anticancéreuse améliorée. ACS Appl. Bio Mater. 2, 4656–4666 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Yi, XQ et al. L'invention concerne des micelles de promédicaments polymères autoguidés avec deux photosensibilisateurs à émission induite par agrégation pour une thérapie chimio-photodynamique améliorée. ACS Nano 15, 3026–3037 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Télécharger les références

Nous remercions le Dr Tao Su pour son soutien à la lignée cellulaire étoilée de foie de rat HSC-T6. Ce travail a été soutenu financièrement par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (nos 52003246, 81922073 et 81973481) ; le projet de fonds de recherche scientifique clé sur la médecine traditionnelle chinoise de la province du Zhejiang (n° 2018ZY004, 2022ZQ032 et 2021ZZ009) ; et le programme de sciences naturelles pour les jeunes de l'Université de médecine chinoise du Zhejiang (2021JKZKTS007A).

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Mengyun Peng, Meiyu Shao.

École de pharmacie, Université de médecine chinoise du Zhejiang, 310053, Hangzhou, République populaire de Chine

Mengyun Peng, Meiyu Shao, Hongyan Dong, Xin Han, Min Hao, Qiao Yang, Qiang Lyu, Kuilong Wang, Haodan Kuang et Gang Cao

Département des sciences et de l'éducation, Premier hôpital affilié de l'Université de médecine chinoise de Guiyang, 550001, Guiyang, Chine

Dongxin Tang

Département de gastro-entérologie, Premier hôpital affilié, École de médecine de l'Université du Zhejiang, 310003, Hangzhou, Chine

Zhe Shen

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

MP et GC ont conçu l'étude et tous les auteurs ont participé à la conception de l'expérience. QL, MH et KW étaient responsables des expériences HPLC et LC-MS. MS, HD et XH ont géré des expériences in vitro. QY a assisté la construction de modèles animaux et l'injection intraveineuse. HK a fourni une assistance professionnelle. DT et ZS ont fourni des échantillons cliniques. MP et MS ont rédigé ce manuscrit et GC a révisé le manuscrit.

Correspondance à Gang Cao.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Communications Biology remercie les relecteurs anonymes pour leur contribution à la relecture par les pairs de ce travail. Rédacteurs en chef de la manipulation principale : Robert DeLong et Joao Valente. Les rapports des pairs examinateurs sont disponibles.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International License, qui permet l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur n'importe quel support ou format, tant que vous donnez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Peng, M., Shao, M., Dong, H. et al. Nanodrug sauve la fibrose hépatique via une thérapie synergique avec un appauvrissement en H2O2 et une libération prolongée de Saikosaponine b1. Commun Biol 6, 184 (2023). https://doi.org/10.1038/s42003-023-04473-2

Télécharger la citation

Reçu : 13 juin 2022

Accepté : 11 janvier 2023

Publié: 16 février 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s42003-023-04473-2

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.

Blog