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背景介绍

类风湿关节炎（RA）是一种慢性自身免疫性疾病，以严重滑膜炎、不可逆骨破坏和软骨侵蚀为特征，晚期可致残疾。近年研究表明，滑膜巨噬细胞的异常活化在RA发病和进展中发挥关键作用——炎性关节通常表现出显著的M1巨噬细胞浸润，触发强烈的促炎反应，表现为ROS产生、炎性细胞因子释放和一氧化氮（NO）生成。同时，RA滑膜组织中巨噬细胞的线粒体常处于氧化应激状态，导致过量ROS产生和免疫稳态破坏。因此，将炎性巨噬细胞重编程为促再生表型代表了RA治疗的一种可行策略。辅酶Q10（CoQ10）作为线粒体呼吸链的脂溶性电子载体，能够支持电子传递和ATP合成，同时稳定线粒体膜电位并优化线粒体自噬，但其高分子量和差水溶性使其难以实现细胞靶向递送。

研究思路

针对上述挑战，重庆大学胡燕教授、蔡开勇教授、罗忠教授团队开发了一种可注射离子配位仿生润滑剂（HALZ），基于动态脂质体水凝胶实现RA治疗。该体系首先制备了大黄酸（Rh）修饰的PEG化脂质体用于负载CoQ10（LipQ10-Rh），通过Rh与TLR4的特异性结合实现炎性滑膜巨噬细胞的主动靶向递送。随后将LipQ10-Rh嵌入由氧化透明质酸（OHA）和己二酸二酰肼修饰透明质酸（HA-ADH）通过酰腙键和Zn²⁺配位交联形成的动态水凝胶基质中。得益于动态键网络的内在可逆性，HALZ润滑剂可轻松注入RA受累关节腔，通过生物润滑提供即时缓解；同时，LipQ10-Rh脂质体和Zn²⁺离子从动态水凝胶中逐步释放并被滑膜巨噬细胞摄取，其中Zn²⁺激活抗炎代谢通路，CoQ10缓解线粒体ROS应激以恢复其修复功能，两者协同将炎性滑膜巨噬细胞重编程为促再生表型。相关内容以Intra-Articularly Injectable Ion-Coordinated Bionic Lubricants Improve Rheumatoid Arthritis Recession via Pro-Regenerative Reprogramming of Synovial Macrophages发表在ACS Nano！

图片解析

图1. LipQ10-Rh的制备与表征： (A) 脂质体制备流程示意图。(B) LipQ10-Rh的代表性TEM图像，呈均匀球形。(C-D) DLS粒径分布（189.48±6.43 nm）和PDI（0.11±0.05）。(E) Zeta电位（-42.79±5.48 mV）。(F) LipQ10-Rh在PBS中37°C下的水合粒径稳定性。(G) UV-vis光谱确认CoQ10成功负载（275 nm特征峰）。(H-I) DiI标记LipQ10和LipQ10-Rh的巨噬细胞靶向效果及流式定量，Rh修饰显著增强M1巨噬细胞摄取。

图2. 可注射HALZ水凝胶的配方与理化表征： (A) HA、HAL和HALZ冻干水凝胶的SEM图像及HALZ对应元素面扫，HALZ呈现更致密有序结构。(B) HALZ的EDS分析。(C) HALZ的凝胶化过程（1分钟内成胶）。(D) 可注射性分析。(E) 不同组水凝胶的溶胀行为。(F) 动态剪切下HALZ和HA水凝胶的降解曲线。(G) PBS中加/不加透明质酸酶条件下HALZ在动态剪切下的Zn²⁺释放动力学。(H-J) 0.5%应变、25°C下频率依赖流变学性质（G'和G"），HALZ的G'显著高于HA和HAL。

图3. HALZ水凝胶的生物相容性与线粒体救援效应： (A) DCFH-DA染色显示不同处理组LPS刺激RAW 264.7细胞内ROS水平，HALZ组绿色荧光最弱。(B) 流式细胞术定量ROS阳性细胞比例。(C-D) JC-1染色及流式定量显示HALZ恢复线粒体膜电位（红/绿比值升高）。(E) MitoSOX染色显示HALZ抑制线粒体超氧化物产生。(F) 8-OHdG免疫荧光显示HALZ减轻氧化DNA损伤。(G) TFAM免疫荧光显示HALZ减少线粒体TFAM泄漏。(H) TEM显示HALZ保护线粒体嵴和膜完整性（LPS组线粒体空泡化和膜破裂）。(I) HALZ通过保护线粒体结构和功能缓解氧化应激的机制示意图。

图4. HALZ促进巨噬细胞表型重编程： (A-B) LPS刺激RAW 264.7细胞经HA、HAL或HALZ处理后的CD86（红色）和CD206（绿色）CLSM图像，HALZ显著降低CD86、升高CD206。(C) 不同水凝胶处理后NO产量，HALZ降低33.87%。(D-E) ELISA检测IL-6和IL-10分泌，HALZ降低IL-6约15.58%、升高IL-10约42.24%。(F-I) RT-qPCR分析M1标志物（iNOS、TNF-α）和M2标志物（Arg1、Fizz1）mRNA表达，HALZ下调iNOS 76.24%、TNF-α 55.00%，上调Arg1 5.85倍、Fizz1 10.07倍。(J-N) Western blot及定量分析显示HALZ抑制iNOS和p-p65表达、上调Arg1。(O) HALZ促进M1向M2巨噬细胞复极化的治疗机制示意图。

图5. RNA测序分析： (A) Control与HALZ组之间DEGs数量的韦恩图（1179个DEGs）。(B) Control和HALZ组基因表达的小提琴图。(C) Control与HALZ组DEGs的火山图（733个上调、446个下调）。(D) 总DEGs及巨噬细胞表型和线粒体相关DEGs的热图，M1标志物（Ly96、Trem1等）下调，M2标志物（Socs3、Socs1等）和线粒体/抗氧化基因（Acod1、Irgm1、Idp、Gpx1）上调。(E) 关键基因间相关性的热图，M1炎性调节因子与M2抗炎基因及线粒体/抗氧化基因呈强负相关。(F-G) GO和KEGG富集分析显示负调控免疫应答、ROS响应、IL-10产生及PPAR信号通路、脂肪酸代谢、AMPK信号通路显著富集。(H-J) GSEA显示HALZ抑制炎症应答、诱导耐受和ROS相关通路。

图6. 水凝胶缓解RA相关症状： (A) CIA大鼠治疗方案。(B) 治疗后后爪代表性照片和红外热像，HALZ组后爪形态接近健康对照。(C) 热成像读数总结热图，HALZ组后爪温度约29.4°C（CIA组32.4°C）。(D) 后爪厚度定量分析，HALZ组降至7.06 mm。(E) 关节炎严重程度评分分析。(F) Micro-CT骨组织图像。(G-I) Micro-CT衍生参数（Tb.N、Tb.Th、BV/TV），HALZ组显著改善骨参数并恢复骨小梁结构。

图7. HALZ水凝胶的体内免疫调节： (A) 后爪踝关节H&E染色、Masson染色、TNF-α和IL-10免疫组化及CD86/CD206免疫荧光。HALZ显著减少炎性细胞浸润和骨侵蚀、减轻滑膜增生、增强胶原沉积、降低TNF-α、升高IL-10。(B-C) CD86和CD206平均荧光强度定量分析，HALZ降低CD86、升高CD206。(D) HALZ治疗机制示意图——Zn²⁺和CoQ10协同促进M1向M2巨噬细胞复极化，阻断滑膜巨噬细胞介导的自身免疫反应。

结论

本研究成功开发了基于动态脂质体水凝胶的关节腔注射HALZ生物润滑剂，用于RA治疗。得益于酰腙键和Zn²⁺配位交联的动态网络，HALZ可轻松注入关节腔并通过生物润滑提供即时缓解，同时通过自发降解逐步释放Zn²⁺和CoQ10负载的TLR4靶向脂质体。Zn²⁺激活滑膜巨噬细胞中多条抗炎免疫信号通路，CoQ10救援氧化应激炎性滑膜巨噬细胞中功能失调的线粒体——恢复线粒体膜电位、减少mtDNA泄漏和ROS产生、保护线粒体超微结构。两者协同将M1样巨噬细胞高效重编程为促再生M2样表型（Arg1上调5.85倍、Fizz1上调10.07倍、iNOS下调76.24%），通过阻断滑膜巨噬细胞介导的自身免疫反应消除RA相关关节损伤。RNA测序揭示HALZ通过负调控免疫应答、ROS响应和PPAR/AMPK信号通路发挥作用。在CIA大鼠模型中，HALZ显著减轻关节肿胀、降低局部温度（从32.4°C降至29.4°C）、恢复骨微结构（BV/TV、Tb.N、Tb.Th均显著改善），同时诱导滑膜巨噬细胞从M1向M2复极化并减轻软骨破坏。该研究为RA的稳健持久治疗提供了一种微创策略。

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