急性肾损伤（acute kidney injury, AKI）是一种以肾功能急剧下降为特征的综合征，伴有肾小球滤过率显著下降和血液中含氮代谢产物增加。目前针对 AKI 的治疗方法主要集中在支持或替代疗法上，迄今为止还没有针对 AKI 的明确靶向疗法。因此，探索安全有效的治疗策略以改善 AKI 并阻止其发展为慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）具有重要的临床意义。大量的证据表明，p38是急性肾损伤中被高度激活的关键因子。然而，由于传统p38抑制剂的效率低、肾脏靶向能力差等原因导致其在AKI中的应用相当有限。
2024年5月22日，来自陆军军医大学第二附属医院的赵景宏/黄英辉团队与北京大学生命科学学院顾军团队合作在Advanced Healthcare Materials杂志发表题为“Self-assembling P38 Peptide Inhibitor Nanoparticles Ameliorate the Transition from Acute to Chronic Kidney Disease by Suppressing Ferroptosis”的工作，该研究设计开发了一种新型自组装P38肽抑制剂纳米颗粒（TMNPs），通过协同性地清除活性氧和激活SLC7A11/GPX4信号通路而抑制肾小管上皮细胞铁死亡，从而改善 AKI 及其向 CKD 的转变。
在这项工作中，作者将具有p38结合序列的丝裂原活化蛋白激酶激酶3b（mitogen-activated protein kinase kinase 3b, MKK3b）片段与细胞穿膜肽TAT序列共轭，并通过酪氨酸酶氧化自组装形成纳米颗粒（TMNPs）。为评估 TMNPs 的治疗潜力，研究人员构建了缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury, IRI）诱导的AKI小鼠模型，并通过尾静脉注射TMNPs。通过小动物成像系统和激光共聚焦显微镜观察到TMNPs主要蓄积于肾脏，并靶向肾小管上皮细胞。同时，给予TMNPs能抑制P38激活，缓解肾小管损伤，进而改善AKI（图1）。
图1 TMNPs选择性靶向靶向肾小管上皮细胞并缓解AKI
随后，作者通过透射电子显微镜观察意外发现，IRI诱导的AKI小鼠的线粒体萎缩、膜破裂和嵴数量显著减少，这是铁死亡的典型特征；有趣的是，TMNPs的使用减轻了线粒体损伤，包括线粒体嵴的恢复、线粒体体积的增加和线粒体萎缩的减少。进一步的实验表明， TMNPs显著降低了脂质过氧化的最终产物4-羟基壬烯醛（4-HNE）和丙二醛（MDA）水平，同时增强了IRI诱导的AKI小鼠中谷胱甘肽（GSH）的产生。在缺氧复氧（H/R）诱导的HK-2细胞中，TMNPs还显著缓解了GSH水平的降低、MDA的积累以及ROS和脂质ROS的升高。这些发现共同提示TMNPs减轻了IRI诱导的AKI中的铁死亡（图2）。
图2 TMNPs通过抑制铁死亡减轻IRI诱导的AKI
为进一步探讨TMNPs靶向肾小管上皮细胞靶向的潜在机制。研究人员发现，当TMNPs与小鼠血浆共同孵育时， TMNP表面有一层清晰的蛋白质冕（protein corona, PC）。PC对于纳米颗粒的组织靶向性至关重要，PC中蛋白质的数量和类型的变化使它们具有靶向不同组织的能力。随后的实验显示TMNPs能够特异性的吸附白蛋白。进一步的研究发现，TMNPs可通过与位于肾小管上皮细胞（RETCs）表面的megalin受体相互作用增强RETCs对TMNPs的摄取。这些发现表明，TMNPs通过形成特异性白蛋白冕并与megalin受体相互作用，这种相互作用显著增强了TMNPs的肾脏靶向效率，为肾脏特异性药物递送提供了一种有前途的方法（图3）。
图3 TMNPs通过形成白蛋白冕与megalin受体相互作用靶向肾小管上皮细胞
综上，这项工作设计了具有良好生物安全性的新型自组装肽纳米颗粒TMNPs，该纳米颗粒能够通过形成PC选择性地靶向肾小管上皮细胞并抑制AKI小鼠肾脏的p38活性。从机理上，TMNPs通过协同性地清除活性氧（ROS）和SLC7A11/ GPX4信号通路来抑制肾小管上皮细胞铁死亡，从而改善AKI及其向CKD的转变(图4)。因此，这种自组装肽 p38 抑制剂纳米颗粒的肾脏靶向、ROS 清除和铁死亡缓解能力来治疗AKI及其向CKD的转变，具有巨大的临床应用潜力。
图4 TMNPs靶向治疗AKI to CKD的作用机制模式图
该研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金优青基金等课题资助。陆军军医大学第二附属医院赵景宏教授、黄英辉副教授和北京大学生命科学学院顾军教授为本文共同通讯作者，陆军军医大学第二附属医院辛旺、龚水琴和陈银为共同第一作者。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202400441