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Nov 07, 2023

MPC

BMC Medicine Band 21, Artikelnummer: 199 (2023) Diesen Artikel zitieren 872 Zugriffe 1 Altmetric Metrics Details Kontaktieren Sie Sportler und Militärangehörige, die wiederholt ein leichtes Trauma erlitten haben

BMC Medicine Band 21, Artikelnummer: 199 (2023) Diesen Artikel zitieren

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1 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Kontaktsportler und Militärangehörige, die eine wiederholte leichte traumatische Hirnverletzung (rmTBI) erlitten haben, haben ein hohes Risiko für neurodegenerative Erkrankungen wie fortgeschrittene Demenz und chronisch traumatische Enzephalopathie (CTE). Aufgrund des Mangels an spezifischen biologischen Indikatoren in der klinischen Praxis sind die Diagnose und Behandlung von rmTBI jedoch recht begrenzt.

Wir verwendeten 2-Methacryloyloxyethylphosphorylcholin (MPC)-Nanokapseln zur Abgabe von Immunglobulinen (IgG), wodurch die Abgabeeffizienz und das spezifische Ziel von IgG erhöht und gleichzeitig die wirksame therapeutische Dosis des Arzneimittels verringert werden kann.

Unsere Ergebnisse zeigten, dass MPC-gekapselte Immunglobuline (MPC-n (IgG)) kognitive Beeinträchtigungen, Hippocampusatrophie, p-Tau-Ablagerung und Myelinschäden bei rmTBI-Mäusen im Vergleich zu freiem IgG signifikant linderten. Darüber hinaus kann MPC-n (IgG) auch die Aktivierung von Mikroglia und die Freisetzung von Entzündungsfaktoren wirksam hemmen.

In der vorliegenden Studie stellen wir eine effiziente Strategie zur Behandlung rmTBI-bedingter kognitiver Beeinträchtigungen vor und liefern Belege für die Verabreichung von niedrig dosiertem IgG.

Peer-Review-Berichte

Schädel-Hirn-Trauma (TBI) ist eine häufige und schwerwiegende neurologische Erkrankung, die jährlich etwa 400 Milliarden US-Dollar verursacht [1]. Die Zahl der neuen TBI-Patienten beträgt jedes Jahr 50 bis 60 Millionen, und 80–90 % von ihnen haben ein leichtes TBI (mTBI) [2, 3]. Insbesondere repetitive leichte traumatische Hirnverletzungen (rmTBI) können aufgrund der kontinuierlichen Anhäufung von Schäden zu einer chronischen traumatischen Enzephalopathie (CTE) führen. CTE ist hauptsächlich durch die Ablagerung von phosphoryliertem Tau (p-Tau), Mikroglia-Aktivierung und Verdünnung der weißen Substanz gekennzeichnet [4,5,6].

Die höchste Inzidenz von rmTBI-Patienten gibt es bei Kontaktsportlern, Militärveteranen und älteren Menschen, die im Laufe der Jahre gestürzt sind [4, 7]. Aufgrund der milden Symptome und des späten Beginns ist die Konsultationsrate bei rmTBI gering und die Behandlung verzögert sich immer.

Immunglobulin (IgG) ist ein polyklonales Produkt, das aus menschlichem Serum gereinigt wird und als wirksames Medikament der ersten Wahl bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie dem Guillain-Barre-Syndrom, der chronisch entzündlichen demyelinisierenden Polyneuropathie und der multifokalen motorischen Neuropathie eingesetzt wird [8]. Da IgG direkt auf das Immunsystem und Neuronen abzielen kann, hat IgG auch ein Potenzial für die Behandlung von ischämischen Schlaganfällen gezeigt [9, 10]. Darüber hinaus wurde in präklinischen und klinischen Studien mit leichter bis mittelschwerer Alzheimer-Krankheit (AD) berichtet, dass IgG die Amyloidose (Aβ) effizient reduziert, die Neuroimmunantwort moduliert und bei Patienten eine Hirnatrophie verursacht [11, 12]. In einer Studie zum geschlossenen Schädeltrauma zeigten hohe IgG-Dosen (600 mg/kg) Vorteile bei der Verbesserung des Verhaltens und der kognitiven Funktion bei Mäusen mit einer einzigen Wirkung [13].

Allerdings war die Verwendung von IgG in hohen Dosen im Hinblick auf Sicherheit und Durchführbarkeit begrenzt. Viele klinische Studien haben gezeigt, dass Patienten, die mit hochdosiertem IgG behandelt werden, dazu neigen, Nebenwirkungen wie Thrombosen und Anaphylaxie zu erleiden [8, 14]. In den letzten Jahren wurden Nanokapseln aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität und Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​zur Verbesserung der Abgabeeffizienz und zur Reduzierung der wirksamen therapeutischen Dosis von Arzneimitteln eingesetzt [15]. Wir haben zuvor gezeigt, dass 2-Methacryloyloxyethylphosphorylcholin (MPC), das mit dem MPC-Monomer und dem Vernetzer Ethylenglykoldimethylacrylat (EGDMA) synthetisiert wurde, als Cholin- und Acetylcholinanalog von hochaffinen Cholintransporterrezeptoren (ChTs) aufgenommen und übertragen werden kann von Endothelzellen aus dem Blut in das Gehirnparenchym [16].

Obwohl IgG bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen ausführlich untersucht wurde, wurde seine Wirksamkeit bei kognitiven Beeinträchtigungen bei rmTBI nur selten untersucht. In der vorliegenden Studie wurde MPC-gekapseltes IgG (MPC-n (IgG)) zur Behandlung langfristiger kognitiver Beeinträchtigungen bei rmTBI-Mäusen verwendet. Wir haben zunächst die spezifische Akkumulation von MPC-n (IgG) im Kortex und Hippocampus von rmTBI-Mäusen nachgewiesen, was bestätigte, dass MPC-n (IgG) die BHS-Penetration und die Effizienz der Arzneimittelabgabe erhöhte. Als nächstes bestimmten wir die p-Tau-Ablagerung, die Atrophie des Hippocampus, die kognitive Funktion und die Mikroglia-Aktivierung bei rmTBI-Mäusen während der chronischen Phase. Unsere Studie zeigt, dass MPC-n (IgG) kognitive Dysfunktion und Neuroinflammation bei rmTBI-Mäusen wirksam lindern kann, was eine mögliche Strategie für die Anwendung mit einer niedrigen IgG-Dosis darstellt.

IgG wurde von Solarbio gekauft. N-(3-Aminopropyl)methacrylamidhydrochlorid (APM) wurde von Macklin bezogen. 2-Methacryloyloxyethylphosphorylcholin (MPC), Ethylenglykoldimethylacrylat (EGDMA), Fluoresceinisothiocyanat (FITC) und 2-(1E, 3E, 5E)-5-(3-(6-(2, 5-dioxopyrrolidin-1-) yl)oxy)-6-oxohexyl)-1 (Cy5.5) wurden von Sigma-Aldrich bezogen. Ammoniumpersulfat (APS), N, N, N′, N′-Tetramethylethylendiamin (TEMED) wurden von Alfa Aesar bezogen. Alle Reagenzien wurden ohne Reinigung verwendet.

Das Herstellungsprinzip von Nano-Mikrokapseln besteht darin, eine radikalische In-situ-Polymerisation auf der Oberfläche von IgG durchzuführen. Der spezifische Prozess ist wie folgt: IgG in 1 ml Phosphatpuffer (PBS, pH 7,4) auflösen, APM und MPC hinzufügen, um eine gleichmäßige Mischung zu erzielen, und dann das Vernetzungsmittel EGDMA hinzufügen, Molverhältnisse von freiem IgG zu APM zu MPC zu EGDMA = 1: 300: 7000: 600. Nach 10-minütigem Mischen wurden der Katalysator TEMED und der Initiator APS (APS: IgG = 300, n/n; TEMED: APS = 2:1, w/w) [16, 17] hergestellt. Die Reaktion dauert 4 Stunden. Am Ende der Reaktion wurden Nanokapseln mit MPC als Monomeren erhalten. Anschließend verwenden wir Dialysebeutel (MWCO: 8000–14.000, Solarbio), um das freie Monomer zu entfernen. Es wurde zur Dialyse in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (10 mM PBS, pH = 7,4) verwendet. Die frische PBS-Lösung wurde alle 6 Stunden ausgetauscht und die Nanokapsellösung wurde nach 48 Stunden Dialyse erhalten. Und dann, um nicht eingekapselte Proteine ​​zu entfernen, haben wir die Lösung durch eine hydrophobe Interaktionssäule (Phenyl-Sepharose CL-4B, Solarbio, Laborreagenz) geleitet. Die gereinigten Nanokapseln wurden bei 4 °C gelagert.

Die Partikelgröße der Nanopartikellösung nach 1 ml (1 mg/ml) Dialyse wurde mit dem BI-90 Plus Zeta PALS-Analysegerät von Brookhaven gemessen [18]. Die Morphologie von Nanokapseln wurde mithilfe des Feldtransmissionselektronenmikroskops (TEM) JEM-2100F mit einer Beschleunigungsspannung von 200 kV charakterisiert. Die Lösung der Nanokapseln (0,01 mg/ml) wurde auf das Kupfernetz getropft und mit 2 % (Gew./Vol.) Phosphorwolframsäurelösung angefärbt, mit entionisiertem Wasser gewaschen, vollständig getrocknet und dann unter TEM beobachtet. Die chemischen Gruppen auf der Oberfläche von Nano-Mikrokapseln wurden mit dem Fourier-Transformations-Infrarot (FT-IR) analysiert. Die gefriergetrocknete Probe wurde mit Kaliumbromid gemischt und vollständig gemahlen, und IgG, MPC-n (IgG) und Gel ohne IgG wurden zum Scannen vorbereitet [19]. Der Scanbereich beträgt 400–4000 cm−1. Die gefriergetrockneten Proben MPC, IgG und MPC-n (IgG) wurden in 0,6 ml D2O gelöst und Protonen-Kernresonanzspektren (1H-NMR) wurden mit AVANCE IIITM HD 400 MHz NanoBAY (Bruker) gemessen. Wir können sie auch mit einem UV-Vis-Spektrophotometer (AOE-Instrumente, A360-Spektrophotometer) scannen. Die Reichweite beträgt 200–500 nm. Das gefriergetrocknete MPC-n (IgG) wurde der PBS-Lösung (pH = 7,4) zugesetzt, um 1 mg/ml zu bilden, und dasselbe in H2O, DMEM und Serum bei 37 °C für 48 Stunden. Die Stabilität von MPC-n (IgG) wurde mithilfe des Streulichtintensitätsverhältnisses I/I0 durch dynamische Lichtstreuung (DLS) quantifiziert [20]. Da der Vernetzer über eine Estergruppe mit pH-Reaktion verfügt, haben wir zwei Gruppen von Nanokapseln bei unterschiedlichen pH-Werten (pH = 6,5, pH = 7,4) aufgebaut und jeweils die Lichtstreuintensität I0 der beiden Lösungsgruppen gemessen. Nach der Bestimmung wurden beide Probengruppen 60 Minuten lang bei 37 °C inkubiert. Während des Inkubationsprozesses wurde die DLS-Intensität I durch die Lösung von Nanokapseln zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen und die enzymatische Abbaukinetik der Nanokapseln wurde durch I/I0 erfasst.

Erwachsene männliche C57BL/6 J-Mäuse (8–10 Wochen alt, 20–25 g schwer), die von der Firma Hfk Bioscience (Peking, China) gekauft wurden, wurden in den Experimental Animal Laboratories des Tianjin Neurological Institute untergebracht. Sie wurden nach dem Zufallsprinzip mit Futter und Wasser in einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus gefüttert. Alle experimentellen Operationen wurden von der Tierethikkommission der Tianjin Medical University genehmigt.

Die Mäuse wurden mit 4,6 % Isofluran betäubt und auf einer Acrylform fixiert. Eine konkave Metallscheibe wurde kaudal zum Bregma auf dem rasierten Kopf von Mäusen platziert, und die Spitze des kontrollierten kortikalen Aufpralls (elektronisches CCI-Modell 6.3, American Instruments, Richmond, VA, USA) wurde in der Mitte der Scheibenoberfläche positioniert wird mit 5 m/s bei einer Förderhöhe von 5 mm ausgetragen. Die Mäuse wurden in vier Gruppen eingeteilt: Schein-, rmTBI-, rmTBI + IgG- und rmTBI + MPC-n (IgG)-Gruppe. Verletzte Mäuse wurden im Abstand von 48 Stunden viermal getroffen. Die Scheingruppe durchlief die gleichen Betriebsabläufe ohne jegliche Auswirkungen. Nach dem letzten Aufprall wurde den rmTBI-Mäusen IgG (600 mg/kg) bzw. MPC-n (IgG) (120 mg/kg) über den Schwanzschleier verabreicht.

Die Verteilung von Cy5.5-markiertem MPC-n (IgG) und IgG in Mäusen wurde mit dem In-vivo-Bildgebungssystem (IVIS Lumina II, PerkinElmer, USA) 2, 6 und 24 Stunden nach der Injektion beobachtet. Mäusehirngewebe aller Gruppen wurden 24 Stunden nach der Injektion gesammelt. Fluoreszenzintensitätswerte wurden mit der Living Image-Software Version 3.1 (Caliper Life Sciences) erfasst und analysiert [17].

Mäusegehirne wurden nach Herzdurchblutung entnommen und 24 Stunden lang in 4 % PFA fixiert. Die dehydrierten Gewebe wurden schnell in flüssigem Stickstoff eingefroren und mit dem Gefriermikrotom (Leica CM 1950) in 6 μm dicke Schnitte geschnitten. Die Schnitte wurden 1 Stunde lang mit 0,3 % TritonX und 5 % Albumin Bovine V blockiert. Die Schnitte wurden mit Primärantikörpern über Nacht bei 4 °C inkubiert (Iba1, 1:500, Abcam; Phospho-Tau, 1:200, Cell Signaling Technology; Phospho-p38 MAPK, 1:200, Cell Signaling Technology). Nach dem Waschen in PBS wurden die Schnitte mit Alexa Fluor-konjugierten Sekundärantikörpern (AlexaFluor 488/555, 1:500, Life Technologies) inkubiert und mit 4′,6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI, Sigma) gefärbt.

Hirngewebe wurde bei 28 DPI gewonnen und das Gesamtprotein wurde mit RIPA-Lysepuffer (Solarbio), PMSF (Solarbio) und Phosphataseinhibitor (Sigma) lysiert. Gleichbeladene Proteine ​​wurden elektrophoretisch auf 10 % und 15 % SDS-PAGE-Gelen aufgetrennt und dann auf PVDF-Membranen (Millipore) übertragen. Nach der Blockierung durch Seidenmilch wurden die Membranen mit Primärantikörpern für Phospho-Tau, Iba1, Phospho-p38 MAPK (1:1000, Cell Signaling Technology) und GAPDH (1:1000, Abcam) inkubiert. Als chromogenes Reagenz wurden Meerrettichperoxidase-konjugierte Sekundärantikörper verwendet (1:5000, Zhongshanxinqiao).

Der Kortex und der Hippocampus von Mäusen wurden 24 Stunden lang in 2,5 % Glutaraldehyd und 1,5 Stunden lang in 1 % Osmiumtetroxid bei 4 °C fixiert. Nach der Dehydrierung wurden die Gewebe in ultradünne Scheiben geschnitten und wie zuvor beschrieben unter dem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet (TEM, HIT CHI-HT7700) [21].

Mäuse wurden mit Isofluran in einem 9,4 T Kleinkaliber-Tierscanner (Bruker Bio Spec 94/30 USR) bei 28 DPI und 42 DPI anästhesiert. Die Körpertemperatur der Mäuse wurde überwacht und bei 37 ± 1 °C gehalten. T2-gewichtete Bilder wurden gemäß den folgenden Parametern aufgenommen: Wiederholungszeit = 2500 ms, Echozeit = 33 ms, Seltenheitsfaktor = 8, Sichtfeld = 20 × 20 mm, Matrixgröße = 256 × 256, Schichtdicke = 0,5 mm, Scanzeit: 2 min 40 s [22].

Der Morris-Wasserlabyrinthtest wurde verwendet, um die Lernfähigkeit und das räumliche Gedächtnis von Mäusen zu bewerten. Die Mäuse mit 28 DPI wurden in den 90er Jahren aus vier Quadranten in das Becken gesetzt, um nach der Unterwasserplattform zu suchen. Nach 90 Sekunden wurden Mäuse, die die Plattform nicht gefunden hatten, zur Plattform geführt und blieben dort 20 Sekunden lang. Vier Versuche pro Tag an sechs aufeinanderfolgenden Tagen später wurde die Plattform am Testtag entfernt und der Computer zeichnete die Schwimmbahn, die Verweildauer und die Weglänge der Mäuse auf [23].

Für die Zytokinprofilierung wurden Mäusegehirne aller Gruppen verwendet. Die relativen Konzentrationen verschiedener Zytokine wurden mit dem Proteome Profiler Mouse Cytokine Array Panel A (R&D Systems) bewertet. Die Densitometrie jedes Spots wurde mit dem Bildgebungssystem ChemiDo XRS + (Bio-Rad, CA, USA) gemessen und die Pixeldichte wurde mit ImageJ Software ausgewertet.

RNA-Proben wurden zur cRNA-Bibliotheksvorbereitung und RNA-Sequenzierung an Shanghai Bohao Biotechnology Co., Ltd., China geschickt. Die Gesamt-RNA aus den Proben wurde mit dem Animal Total RNA Extraction Kit (Magnetic Bead-Methode, MJYHIVD) extrahiert. Unter anderem wurden die RNA-Quantität und -Qualität mit dem Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) und dem RNAClean XP Kit (Cat A63987, Beckman Coulter, Inc. Kraemer Boulevard Brea, CA, USA) und RNase-Free DNase bewertet Set (Kat.-Nr. 79.254, QIAGEN, GmbH, Deutschland) wurde zur Reinigung verwendet. Alle Proben verwendeten den Illumina NovaSeq6000-Sequenzer, Modell: PE150.

FASTQ-Daten wurden mit Seqtk (https://github.com/lh3/seqtk) verarbeitet, um qualifizierte Rohlese-Unterdaten zu extrahieren (die Datenmenge beträgt etwa 6G/Probe und das Verhältnis der Basisqualität ist größer als 20 (Q20). in jede Richtung beträgt nicht weniger als 90 %). Wir haben den gespleißten Mapping-Algorithmus von Hisat2 (Version: 2.0.4) [24] verwendet, um die Genomkartierung der vorverarbeiteten Lesevorgänge durchzuführen, wobei das kartierte Genom „GRCm38.p4 (mm10)“ (ftp://ftp.ensembl.org) ist /pub/release83/fasta/mus_musculus/dna/Mus_musculus.GRCm38.dna.primary_assembly.fa.gz), der Parameter wird standardmäßig verwendet. Dann wurde „Stringtie“ (Version: 1.3.0) verwendet, um die „Fragmente“ der kartierten Gene zu zählen [25, 26], und nach der Normalisierung mit der TMM-Methode [27] wurde der FPKM-Wert jedes Gens mit berechnet Perl-Skript.

Alle nachgelagerten Analysen wurden in R Version 3.6.3 durchgeführt. „edgeR“ wurde verwendet, um nach unterschiedlichen Genen zwischen Proben zu suchen. Gene mit log2|FC|> 0,2 und p < 0,05 wurden als differentiell exprimierte Gene (DEGs) identifiziert [28]. Mithilfe von „umsp“ (Version 0.2.7.0) zur Beobachtung der Heterogenität zwischen Datenproben wurden DEG-Vulkandiagramme und Heatmaps mit den Paketen „ggplot2“ bzw. „ComplexHeatmap“ visualisiert.

Um die Funktion dieser DEGs zu ermitteln, wurden eine Genontologie (GO) (29) und eine KEGG-Anreicherungsanalyse (30) durchgeführt. Zur Visualisierung der Anreicherungsergebnisse werden das Paket „GOplot“ und der „Cluster Profiler“ verwendet.

Alle Daten wurden mit Prism 9 (GraphPad Software, San Diego, USA) analysiert. Einfache Varianzanalyse (ANOVA), gefolgt von Tukeys Post-hoc-Test. Alle Daten wurden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts und P-Werte dargestellt weniger als 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

Nanokapseln sind IgG, das durch MPC-Monomer eingekapselt ist, und dann wird MPC-n (IgG) durch Zugabe des pH-responsiven Vernetzungsmittels EGDMA nach dem Prinzip der radikalischen In-situ-Polymerisation gebildet (Abb. 1A). Die Partikelgröße der Nanokapseln beträgt etwa 18 nm (± 2 nm). Verglichen mit der Partikelgröße von IgG beträgt die Partikelgröße von Nanokapseln etwa 18,5 nm, was deutlich zunimmt. Der Grund für die Zunahme der Partikelgröße liegt darin, dass auf der Oberfläche von IgG durch eine In-situ-Reaktion freier Radikale eine mit Protein beschichtete Polymerhülle gebildet wird, wodurch die gesamten kugelförmigen Partikel größer werden, und die experimentellen Ergebnisse stimmen mit der Analyse überein, was dies beweist die erfolgreiche Herstellung von Nanokapseln. Dies steht im Einklang mit den in den TEM-Fotos gezeigten Ergebnissen, dass die Nanokapseln regelmäßiger kugelförmig sind (Abb. 1B, C). Die Oberflächenmorphologie der dialysierten Nano-Mikrokapseln wurde mittels TEM analysiert. Anhand der TEM-Fotos von Nanokapseln können wir erkennen, dass die Morphologie von MPC-n (IgG) überwiegend aus kugelförmigen Partikeln besteht. Im Vergleich zur Skala können wir erkennen, dass die Partikelgröße etwa 20 nm beträgt, was mit der von unserem Partikelgrößenmessgerät gemessenen Partikelgröße übereinstimmt. Die Bildung kugelförmiger Partikel ist hauptsächlich auf die negative Ladung des Proteins im Phosphatpuffer zurückzuführen, während das positiv geladene Monomer APM eine Art Acrylhydrochlorid ist. Durch die Wechselwirkung von statischer Elektrizität und Wasserstoffbindung führen APM, MPC-Monomer und Vernetzungsmittel unter der Wirkung des Initiators in situ eine radikalische Polymerisation auf der Proteinoberfläche durch, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden. Die Forschungsgruppe hat bereits zuvor nachgewiesen, dass, wenn das Monomer keine Schalenstruktur auf der Proteinoberfläche bildet, nur die Polymerisation zwischen Monomeren keine sphärische Struktur bildet, was die Bildung sphärischer Nanokapseln weiter verdeutlicht.

Charakterisierung von MPC-n (IgG). Ein Schema für die Synthese von MPC-n (IgG). B Größe von IgG und MPC-n (IgG), gemessen durch dynamische Lichtstreuung. C Repräsentative Transmissionselektronenmikroskopaufnahmen von MPC-n (IgG). Maßstabsbalken = 50 nm. D FT-IR-Spektren von freiem IgG, Polymergelen ohne IgG und MPC-n (IgG) nach Lyophilisierung. E Freisetzung von MPC-n (IgG) mit unterschiedlichem pH-Wert (6,5 und 7,4), gemessen durch dynamische Lichtstreuung. F Flussdiagramm, das die Verabreichung von IgG und MPC-n (IgG) und den Versuchsaufbau zeigt

Im FT-IR (Abb. 1D) gehören die durch 1726 cm-1, 1240 cm-1, 1084 cm-1 und 960 cm-1 identifizierten Absorptionspeaks zum Ester-Absorptionspeak von -COOCH2-, dem Absorptionspeak von P = O, POC und dem antisymmetrischen Streckschwingungspeak von CN. Da es sich bei dem Polymermaterial auf der Oberfläche von MPC-n (IgG) hauptsächlich um PMPC handelt [31], bestätigt das Auftreten dieser vier Peaks dessen Existenz, während die Zusammensetzung anderer Monomere und Vernetzungsmittel vor allem aufgrund von schwer zu erkennen ist der kleine Anteil hinzugefügt.

In den 1H-NMR-Spektren (Zusatzdatei 1: Abb. S1A) lagen die Hauptprotonenpeaks von MPC-n (IgG) bei 1,8, 3,1 und 4,1–4,3 ppm, was den charakteristischen Peaks von Poly-2-methacryloyloxy entsprach Ethylphosphorylcholin (PMPC). Da das Protein im ultravioletten Spektrum (Zusatzdatei 1: Abb. S1B) einen charakteristischen Peak bei 280 nm aufweist, weisen IgG und MPC-n (IgG) einen charakteristischen Peak bei 280 nm auf, während Gel ohne IgG keinen aufweist charakteristischer Peak, der beweist, dass Nanokapseln tatsächlich IgG enthalten.

Wir haben außerdem das Abbauverhalten von MPC-n (IgG) durch DLS bestätigt (Abb. 1E). Im Vergleich zu pH = 7,4 nahm in einer Umgebung mit pH = 6,5 mit zunehmender Kulturzeit I/I0 von MPC-n (IgG) allmählich ab, was darauf hinweist, dass die Partikelgröße von MPC-n (IgG) abnahm bestätigte außerdem, dass es abgebaut werden könnte.

Um die Stabilität von MPC-n (IgG) zu untersuchen, wurde es in H2O, PBS, DMEM und Serum bei 37 °C gelöst [17] und die Größe von MPC-n (IgG) wurde 48 Stunden lang mit DLS gemessen. Wie in der Zusatzdatei 1: Abb. S1C gezeigt, blieb MPC-n (IgG) in H2O, PBS, DMEM und Serum bei 37 °C 48 Stunden lang stabil. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Einkapselung von IgG eine kontrollierte Freisetzung ermöglichte und seine Stabilität erhöhte. Der Modellierungsprozess und der Krankheitsverlauf von rmTBI sind in Abb. 1F dargestellt.

Angesichts der guten Stabilität und des BBB-Targetings von Mikrokapseln haben wir zunächst die Abgabekapazität von MPC-n (IgG) in rmTBI-Mäusen untersucht. IgG und MPC-n (IgG), gekoppelt mit Cy5.5-Fluoreszenz, wurden rmTBI-Mäusen nach dem letzten Aufprall intravenös injiziert. In einem vivo-Bildgebungssystem zeigte es 2 Stunden, 6 Stunden und 24 Stunden nach der Injektion ein höheres Cy5.5-Signal in den Mäusegehirnen der MPC-n (IgG)-Gruppe im Vergleich zur IgG-Gruppe (Abb. 2A). . Darüber hinaus haben wir das Hirngewebe der Maus nach 24 Stunden zur Fluoreszenzdetektion entnommen, was ein konsistentes Ergebnis lieferte. Um die räumlichen Unterschiede in der IgG-Verteilung weiter zu untersuchen, wurde die Verteilung von Cy5.5-gekoppeltem IgG und MPC-n (IgG) 24 Stunden nach der Injektion unter einem konfokalen Mikroskop beobachtet, was zeigte, dass MPC-n (IgG) signifikanter war im Kortex und Hippocampus verteilt im Vergleich zum freien IgG (Abb. 2B). Diese Ergebnisse zeigten, dass MPC-n (IgG) die BHS-Permeabilität von IgG deutlich erhöhte und die spezifische Akkumulation im Kortex und Hippocampus von rmTBI-Mäusen erhöhte.

Die selektive Akkumulation von MPC-n (IgG) in rmTBI-Mäusen. Eine In-vivo-Bildgebung zeigte die Fluoreszenzverteilung des cy5.5-Signals in der Schein-, rmTBI + IgG-, rmTBI + MPC-n (IgG)-Gruppe 2, 6 und 24 Stunden nach der Injektion in rmTBI-Mäusen (n = 3). B Das konfokale Mikroskop zeigte die räumliche Verteilung von Cy5.5 im Kortex und Hippocampus 24 Stunden nach der Injektion. Maßstabsbalken = 20 μm

Die wichtigste pathologische Manifestation von rmTBI ist eine langfristige kognitive Dysfunktion. Daher wurde ein Morris-Wasserlabyrinth durchgeführt, um die räumliche Wahrnehmung und Gedächtnisfunktion bei rmTBI-Mäusen bei 28 DPI zu bestimmen [32]. Am Testtag hatte die MPC-n (IgG)-Gruppe im Vergleich zur IgG-Gruppe eine längere Verweildauer im Zielquadranten (Abb. 3A), eine kürzere Latenzzeit bis zur ersten Zielstelle (Abb. 3B) und eine zunehmende Anzahl von Plattform-Standort-Übergänge (Abb. 3C). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass MPC-n (IgG) die kognitive und Gedächtnisfunktion langfristig deutlich stärker verbessern kann als freies IgG.

MPC-n (IgG) verbessert kognitive Beeinträchtigungen und Hippocampus-Atrophie. Eine Wärmekarte der Flugbahn im Morris-Wasserlabyrinthtest (n = 8). B Die erste Latenzzeit zum Überqueren der Plattform und C die Anzahl der Überquerungen der Plattform. D Die Statistik der Hippocampus-Volumenänderung klappt bei 28 DPI und E 42 DPI (n = 5–6). F Die repräsentativen Magnetresonanzbilder bei 28 und 42 DPI

Aufgrund der Sensibilität der MRT für anatomische Details wurde sie durchgeführt, um die Veränderungen des Hippocampusvolumens weiter zu messen. Obwohl es bei 28 DPI keinen signifikanten statistischen Unterschied zwischen den Gruppen gab (Abb. 3D), zeigte MPC-n (IgG) bei 42 DPI eine therapeutische Wirkung bei Hippocampusatrophie (Abb. 3E), während IgG zu keinem Zeitpunkt einen eindeutigen Nutzen hatte Punkt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Hippocampus-Läsionen nach rmTBI langfristig immer noch fortschreiten und dass MPC-n (IgG) kognitive und Gedächtnisstörungen durch Abmilderung der Hippocampus-Atrophie verbessern könnte.

Tau-Protein ist ein axonales Protein, das Mikrotubuli stabilisieren und bündeln kann [33]. Eine übermäßige Phosphorylierung des Tau-Proteins führt jedoch dazu, dass es sich aus dem Axon löst und sich Neurofilamentknäuel bilden, was als Schlüsselfaktor für rmTBI-bedingte Demenz angesehen wurde [34, 35]. Die Expression von p-Tau-Protein wurde durch Immunfluoreszenzfärbung beobachtet, was darauf hindeutet, dass p-Tau-Protein hauptsächlich im Hippocampus abgelagert wurde (Abb. 4A). Unterdessen reduzierte MPC-n (IgG) die Ablagerung von p-Tau im Hippocampus von Mäusen deutlich (Abb. 3A, B), was mit dem Ergebnis des Western Blot (Abb. 3C, D) übereinstimmte. Bei mTBI können Scher- und Dehnungskräfte direkt zur multifokalen axonalen Schädigung beitragen [36]. Myelin, das die Axone von Neuronen umgibt, fungiert als Isolator und erhöht die Leitungsgeschwindigkeit von Nervenimpulsen sowie den Schutz der Axone. Mittels TEM wurden die Veränderungen in der Ultrastruktur der Myelinscheide beobachtet. Wie das TEM zeigte, wurde die Lamellenstruktur der Myelinscheide zerstört und das Zytoplasma des Neurons wurde sowohl im Kortex als auch im Hippocampus von rmTBI aufgelöst, während MPC-n (IgG) offensichtlich die Myelinschädigung im Vergleich zu freiem IgG verbesserte (Abb. 4E). ).

Die Verabreichung von MPC-n (IgG) lindert die Ablagerung von p-Tau und Myelinschäden. A, B Immunfluoreszenzfärbung von p-Tau im Hippocampus. Maßstabsbalken = 50 μm. (n = 5–6). C, D Western-Blot-Quantifizierung von p-Tau im Hippocampus. (n = 5–6). E Die Ultrastruktur des Myelins des Kortex und des Hippocampus wurde bei 28 DPI unter TEM beobachtet. Maßstabsbalken = 200 nm

Zusammengenommen kann MPC-n (IgG) p-Tau-Ablagerungen effektiver entfernen und die Myelin-Degeneration lindern als freies IgG.

Eine andauernde chronische Neuroinflammation führt häufig zu Sekundärschäden und Neurodegeneration, wie z. B. einer leichten kognitiven Beeinträchtigung [37, 38]. Mikroglia fungiert als erste Verteidigungslinie der Immunantwort im Zentralnervensystem und ihre Aktivierung kann mehrere Monate anhalten [39]. Um den Zustand der Mikroglia zu bewerten, wurde Immunfluoreszenz verwendet, um die Expression des aktivierten Mikroglia-Markers Iba1 im Kortex und Hippocampus bei 28 DPI nachzuweisen. Die Ergebnisse zeigten, dass MPC-n (IgG) die Mikroglia-Aktivierung sowohl im Kortex (Abb. 5A, B) als auch im Hippocampus (Abb. 5C, D) wirksamer hemmte. Darüber hinaus wurden Zytokine durch Array bei 42 DPI quantifiziert, was den Rückgang entzündungsfördernder Faktoren unter der Behandlung von MPC-n (IgG) zeigte, einschließlich M-CSF, CXCL12, CCL2/MCP-1, IFN-γ, CCL12 und TNF-α (Abb. 5E, F).

MPC-n (IgG) unterdrückt die Aktivierung von Mikroglia und die Freisetzung entzündungsfördernder Faktoren. A, B Immunfluoreszenzfärbung aktivierter Mikroglia im Kortex und C, D Hippocampus. Maßstabsbalken = 50 μm (n = 5–6). E, F Array-Quantifizierung der Zytokin-Quantifizierung zeigte die Abnahme von M-CSF, CXCL12, CCL2/MCP-1, IFN-γ, CCL12 und TNF-α nach der Behandlung von MPC-n (IgG)

Alle diese Ergebnisse bewiesen, dass MPC-n (IgG) im Vergleich zu freiem IgG eine höhere entzündungshemmende Wirkung aufwies.

In der Differenzialanalyse zeigten die Ergebnisse die Differenzialgene zwischen der rmTBI-Gruppe und der Scheingruppe (Abb. 6A, C), darunter 3.574 Differenzialgene, 1794 hochregulierte Gene und 1780 herunterregulierte Gene. Im Vergleich zur MPC-n (IgG)-Gruppe und der rmTBI-Gruppe wurden insgesamt 1625 Differenzgene gefunden, darunter 811 hochregulierte Gene und 814 herunterregulierte Gene (Abb. 6B, D). Die vollständigen differenziellen Genprofile finden Sie in den Ergänzungstabellen S1 und S2.

Die RNA-Sequenzierung enthüllt den Mechanismus der MPC-n (IgG)-Behandlung bei rmTBI. Eine Heatmap der Differenzialgene, C Differenzialgen-Vulkandiagramm, E KEGG-Kreisdiagramm der Differenzialgene im MAKP-Signalweg zwischen der rmTBI- und der Scheingruppe. B Heatmap der Differenzialgene, D Differenzialgen-Vulkandiagramm, F KEGG-Kreisdiagramm der Differenzialgene zwischen den Gruppen MPC-n (IgG) und rmTBI

Die Analyse der funktionellen Anreicherung zeigte, dass es sich bei den veränderten Signalwegen in der rmTBI-Gruppe im Vergleich zur Scheingruppe hauptsächlich um MAPK-Signalwege, PI3K-Akt-Signalwege und Zellmatrix-bezogene Signalwege handelte (Abb. 6E). Interessanterweise wurde der MAPK-Signalweg auch in den Gruppen MPC-n (IgG) und rmTBI angereichert (Abb. 6F). Frühere Studien haben gezeigt, dass der MAPK-Signalweg eine wichtige Rolle bei rmTBI spielen könnte [40, 41]; Daher haben wir die Differenzgene im MAPK-Signalweg markiert. Wie in der Zusatzdatei 2: Abb. S2A und B dargestellt, war der p-p38-MAPK-Signalweg das kritischste Gen, das in der rmTBI-Gruppe im Vergleich zur Scheingruppe hochreguliert und in der MPC-n (IgG)-Gruppe verringert war, was darauf hindeutet, dass p -p38 MAPK war ein zugrunde liegendes Behandlungsziel von MPC-n (IgG).

Es wurde berichtet, dass der p38-MAPK-Signalweg zur Phosphorylierung des Tau-Proteins und zu synaptischen Schäden beiträgt [42, 43], und eine klinische Studie zeigte, dass der p38α-MAPK-Inhibitor die Gedächtnisfunktion bei AD-Patienten verbessern kann [44]. Darüber hinaus kann die Phosphorylierung von MAPK in Neuronen eine Art Stressreaktion sein, die wiederum die Aktivierung von Mikroglia und die Freisetzung entzündungsfördernder Faktoren fördert [45].

Den Sequenzierungsergebnissen zufolge haben wir die Expression des MAPK-Signalwegs in Neuronen weiter verifiziert. Western Blot zeigte, dass MPC-n (IgG) die Expression von p-p38 MAPK im Hippocampus von rmTBI-Mäusen wirksam reduzieren konnte (Abb. 7A, B), und die Immunfluoreszenz zeigte, dass p-p38 MAPK zusammen mit Neuronen im Hippocampus lokalisiert war (Abb. 7C), was darauf hindeutet, dass MPC-n (IgG) direkt auf Neuronen einwirken kann, um therapeutische Wirkungen auszuüben (Abb. 8).

MPC-n (IgG) reguliert den p-p38-MAPK-Signalweg in rmTBI-Mäusen herunter. Eine Western-Blot-Quantifizierung zeigte, dass MPC-n (IgG) die Expression von p-p38 MAPK im Hippocampus in rmTBI-Mäusen (n = 5) reduzierte. B Immunfluoreszenzfärbung zeigte, dass p-p38 MAPK zusammen mit Hippocampus-Neuronen lokalisiert war. Maßstabsbalken = 10 μm

Das Mechanismusdiagramm der MPC-n (IgG)-Behandlung bei rmTBI

Ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma (mTBI) ist der häufigste Subtyp des Schädel-Hirn-Traumas und geht häufig mit Schwindel, Kopfschmerzen und kognitiven Defiziten einher. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Militärangehörige und Kontaktsportler, die sich einer rmTBI unterzogen haben, einem hohen Risiko für CTE und fortgeschrittene Demenz ausgesetzt sind [46]. Der Mangel an wirksamen biologischen Indikatoren und diagnostischen Kriterien für CTE in der klinischen Praxis macht die Behandlung jedoch schwieriger.

IgG wird seit mehr als einem Jahrhundert in der Klinik häufig als überlegenes immunmodulatorisches Mittel eingesetzt. Hochdosiertes IgG ist von der Food and Drug Administration (FDA) als entzündungshemmender und immunmodulatorischer Wirkstoff für verschiedene Autoimmunerkrankungen wie chronisch entzündliche demyelinisierende Polyneuropathie (CIDP) und multifokale motorische Neuropathie (MMN) zugelassen [8]. Darüber hinaus haben einige experimentelle Studien gezeigt, dass IgG ein herausragendes neuronales Schutzpotenzial bei der Behandlung von TBI und Schlaganfall aufweist, indem es das C3-Komplement entfernt und den Toll-like-Rezeptor von Neuronen herunterreguliert [9, 10, 47]. In den letzten Jahren wurden klinische Studien der Phasen II und III an AD-Patienten durchgeführt, deren Wirkung jedoch nicht zufriedenstellend war. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass IgG Hirnatrophie und kognitive Beeinträchtigung bei Patienten mit leichter Alzheimer-Krankheit nur in kurzer Zeit lindern kann und es langfristig zu keiner signifikanten Verbesserung kommt [12]. In einer anderen Studie zeigten die AD-Patienten, die IgG erhielten, keine positiven Auswirkungen auf die Kognition, sondern zeigten eher systemische Reaktionen wie Schüttelfrost und Hautausschläge. Bemerkenswert ist, dass fokussierter Ultraschall (FUS) die BHS vorübergehend öffnen und zum spezifischen Ziel von IgG im Hippocampus beitragen kann, um die Amyloid-Plaque-Pathologie und proinflammatorische Faktoren zu reduzieren [48]. Diese vielversprechenden Ergebnisse zeigten, wie wichtig es ist, die Targeting-Effizienz von IgG bei der Behandlung kognitiver Störungen zu verbessern.

MPC-Nanokapseln bestehen aus PMPC-Polymerhüllen und Proteinladung. Durch den Schutz von Nanokapseln kann das Protein einen schnellen Abbau verhindern und die Transporteffizienz von BHS verbessern [49, 50]. Unsere früheren Studien haben klargestellt, dass MPC-n (IgG) aus dem peripheren Blut durch ChT1-Rezeptoren von Endothelzellen aufgenommen und zum Gehirnparenchym transportiert werden kann, wodurch Hirninfarkte, neurologische Defizite und Neuroentzündungen nach Schlaganfall verbessert werden.

Wie bereits erwähnt, wurde der Zusammenhang zwischen Schädel-Hirn-Trauma und kognitiven Defiziten erläutert. Bezüglich des Mechanismus des erhöhten Risikos wurden zwei Haupthypothesen aufgestellt: Die eine besagt, dass TBI die kognitive Reserve verringert, und die zweite, dass TBI direkt pathophysiologische Prozesse von Tau und Aβ bei Demenz initiiert [51]. In dieser Studie verabreichten wir niedrig dosiertes MPC-n (IgG) (120 mg/kg) bzw. hochdosiertes freies IgG (600 mg/kg) nach rmTBI und stellten fest, dass MPC-n (IgG) die kognitiven Fähigkeiten deutlich verbesserte Funktion, p-Tau-Ablagerung und Myelinschädigung von rmTBI-Mäusen. Bemerkenswert ist auch, dass die Wirksamkeit bei 42 DPI offensichtlicher war als die bei 28 DPI, was darauf hindeutet, dass MPC-n (IgG) einen kontinuierlichen therapeutischen Effekt auf die Langzeitprognose von rmTBI hatte. Darüber hinaus ist die Entzündungsreaktion ein wichtiges pathophysiologisches Ereignis bei TBI, das die Ergebnisse auf verschiedene Weise beeinflussen kann. Mikroglia werden nach einer Hirnverletzung schnell aktiviert und können über Monate bestehen bleiben [52, 53]. Unsere Studie zeigte, dass MPC-n (IgG) auch die Mikroglia-Aktivierung und die Freisetzung von Entzündungsfaktoren wirksam hemmt.

Schließlich wurde RNA aus dem Hippocampus bei 28 DPI sequenziert, um den therapeutischen Mechanismus von MPC-n (IgG) weiter zu untersuchen. Die Sequenzierungsergebnisse zeigten, dass der Signalweg der mitogenaktivierten Proteinkinase (MAPK) ein wirksames Ziel für die Behandlung mit MPC-n (IgG) sein könnte. MAPK ist ein wichtiger Signalübermittler von der Zelloberfläche ins Innere des Zellkerns, der in vier Subtypen unterteilt werden kann: ERK, P38, JNK und ERK5. Eine klinische Studie zu AD zeigte, dass die Expression von MAPK/Stoffwechselweg einen negativen Zusammenhang mit der kognitiven Leistung hatte [54]. Eine andere Studie bestätigte, dass der Abbau von p38α-MAPK bei AD-Mäusen die p-Tau-Belastung reduzierte, die synaptische Plastizität erhöhte und die kognitive Funktion verbesserte [55]. Es wurde berichtet, dass IgG die Kognition verbessert, indem es die intrakranielle und periphere Immunität sowie die Aβ-Pathologie moduliert [11], aber der Hauptmechanismus von IgG im rmTBI war nur an der entzündungshemmenden Therapie beteiligt [56]. In unserer Studie haben wir mittels Western Blot festgestellt, dass p-p38 MAPK nach rmTBI signifikant hochreguliert und durch MPC-n (IgG) offensichtlich verringert war. Unterdessen zeigte die Immunfluoreszenzfärbung, dass sich p-p38 MAPK zusammen mit Neuronen lokalisieren kann, was darauf hindeutet, dass MPC-n (IgG) möglicherweise eine neuroprotektive Rolle spielt, indem es die Expression von p-p38 MAPK in Neuronen unterdrückt.

Zusammenfassend haben wir ein effizientes Arzneimittelabgabesystem vorgeschlagen, das die IgG-Akkumulation im Gehirnparenchym von rmTBI-Mäusen deutlich fördert. Im Vergleich zu freiem IgG verbesserte MPC-n (IgG) die kognitive Beeinträchtigung und linderte chronische Entzündungen nach rmTBI.

In dieser Studie verwendeten wir MPC-gekapseltes IgG zur Behandlung von rmTBI-assoziierter kognitiver Beeinträchtigung und erzielten vielversprechende Ergebnisse. Wir haben bestätigt, dass MPC-n (IgG) eine überlegene Fähigkeit zur BHS-Penetration und zum spezifischen Ziel aufweist und im Vergleich zu freiem IgG die Erholung der kognitiven Funktionen deutlich verbessert und die neuroinflammatorische Reaktion gehemmt hat. Darüber hinaus ergab die RNA-Sequenzierung, dass MAPK ein potenzielles Ziel in der klinischen Therapie rmTBI-bedingter kognitiver Defizite ist. Unsere Studie könnte Aufschluss über die Behandlung kognitiver Dysfunktionen geben und Beweise für die Anwendung von niedrig dosiertem IgG liefern.

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Alzheimer-Erkrankung

Amyloidose

N-(3-Aminopropyl)methacrylamidhydrochlorid

Blut-Hirn-Schranke

Chronisch traumatische Enzephalopathie

Cholintransporter

Dynamische Lichtstreuung

Ethylenglykol-Dimethylacrylat

Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde

Fluoresceinisothiocyanat

Fourier-Transformations-Infrarot

Fokussierter Ultraschall

Immunglobuline

Mitogen aktivierte Proteinkinase

Multifokale motorische Neuropathie

2-Methacryloyloxyethylphosphorylcholin

MPC-gekapselte Immunglobuline

Leichte traumatische Hirnverletzung

Poly-2-methacryloyloxyethylphosphorylcholin

Phosphoryliertes Tau

Wiederholte leichte traumatische Hirnverletzung

Schädel-Hirn-Trauma

Transmissionselektronenmikroskop

Tetramethylethylendiamin

Maas AIR, et al. Traumatische Hirnverletzung: Integrierte Ansätze zur Verbesserung von Prävention, klinischer Versorgung und Forschung. Lancet Neurol. 2017;16(12):987–1048.

Artikel PubMed Google Scholar

Xu X, et al. Wiederholte leichte traumatische Hirnverletzungen bei Mäusen lösen eine sich langsam entwickelnde Kaskade langfristiger und anhaltender Verhaltensdefizite und pathologischer Veränderungen aus. Acta Neuropathol Commun. 2021;9(1):60.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

McCrory P, et al. Konsenserklärung zu Gehirnerschütterungen im Sport: Die 4. Internationale Konferenz zu Gehirnerschütterungen im Sport fand im November 2012 in Zürich statt. Br J Sports Med. 2013;47(5):250–8.

Artikel PubMed Google Scholar

Thompson HJ, McCormick WC, Kagan SH. Traumatische Hirnverletzung bei älteren Erwachsenen: Epidemiologie, Ergebnisse und zukünftige Auswirkungen. J Bin Geriatr Soc. 2006;54(10):1590–5.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Blennow K, et al. Traumatische Hirnverletzungen. Nat Rev Dis Primer. 2016;2:16084.

Artikel PubMed Google Scholar

Smith C, et al. Die neuroinflammatorische Reaktion beim Menschen nach traumatischer Hirnverletzung. Neuropathol Appl Neurobiol. 2013;39(6):654–66.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bieniek KF, et al. Chronische traumatische Enzephalopathie-Pathologie in einer Gehirnbank für neurodegenerative Erkrankungen. Acta Neuropathol. 2015;130(6):877–89.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lünemann JD, Nimmerjahn F, Dalakas MC. Intravenöses Immunglobulin in der Neurologie – Wirkungsweise und klinische Wirksamkeit. Nat Rev Neurol. 2015;11(2):80–9.

Artikel PubMed Google Scholar

Arumugam TV et al. Intravenöses Immunglobulin (IVIG) schützt das Gehirn vor experimentellem Schlaganfall, indem es den komplementvermittelten neuronalen Zelltod verhindert. Proc Natl Acad Sci US A. 2007;104(35):14104–9.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lok KZ, et al. Intravenöses Immunglobulin (IVIg) dämpft neuronale Toll-like-Rezeptor-vermittelte Reaktionen bei Ischämie. J Neuroinflammation. 2015;12:73.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

St-Amour I, et al. IVIg schützt das 3xTg-AD-Mausmodell der Alzheimer-Krankheit vor Gedächtnisdefiziten und Aβ-Pathologie. J Neuroinflammation. 2014;11:54.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Kile S, et al. IVIG-Behandlung einer leichten kognitiven Beeinträchtigung aufgrund der Alzheimer-Krankheit: eine randomisierte, doppelblinde explorative Studie über die Auswirkungen auf Hirnatrophie, Kognition und Umwandlung in Demenz. J Neurol Neurochirurgische Psychiatrie. 2017;88(2):106–12.

Artikel PubMed Google Scholar

Jeong S, et al. Intravenöses Immunglobulin G verbessert neurologische und histologische Ergebnisse nach traumatischer Hirnverletzung bei Mäusen. J Neuroimmunol. 2014;276(1–2):112–8.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Dalakas MC, Clark WM. Schlaganfälle, thromboembolische Ereignisse und IVIg: Seltene Vorfälle beeinträchtigen eine hervorragende Sicherheitsbilanz. Neurologie. 2003;60(11):1736–7.

Artikel PubMed Google Scholar

von Roemeling C, et al. Die Hindernisse für eine präzise Krebs-Nanomedizin abbauen. Trends Biotechnologie. 2017;35(2):159–71.

Artikel Google Scholar

Han L, et al. Systemische Abgabe monoklonaler Antikörper an das Zentralnervensystem zur Hirntumortherapie. Adv Mater. 2019;31(19): e1805697.

Artikel PubMed Google Scholar

Jin W, et al. Eine frühzeitige Verabreichung von MPC-n(IVIg) reichert sich selektiv in ischämischen Bereichen an, um entzündungsbedingte Hirnschäden vor einem ischämischen Schlaganfall zu schützen. Theranostik. 2021;11(17):8197–217.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Xing H, et al. Der Effekt der „anhaltenden Spülung“ verstärkte die Akkumulation und Retention ultralang zirkulierender Nanopartikel im Tumor. Biochem Biophys Res Commun. 2022;595:82–8.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Qi H, et al. Systemische Verabreichung von enzymresponsiven Wachstumsfaktor-Nanokapseln zur Förderung der Knochenreparatur. Biomater Sci. 2019;7(4):1675–85.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Zhan Q, et al. Mit Phosphatidylcholin manipulierte Exosomen zur verbesserten Aufnahme von Tumorzellen und zur intrazellulären Abgabe von Antitumor-Arzneimitteln. Macromol Biosci. 2021;21(8): e2100042.

Artikel PubMed Google Scholar

Zhao Z, et al. Die durch Cardiolipin vermittelte prokoagulierende Aktivität der Mitochondrien trägt bei Mäusen zur mit einer traumatischen Hirnverletzung verbundenen Koagulopathie bei. Blut. 2016;127(22):2763–72.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shultz SR, et al. Eine Tibiafraktur verschlimmert traumatische Hirnverletzungen und Neuroinflammationen in einem neuartigen Mausmodell für Multitrauma. J Cereb Blood Flow Metab. 2015;35(8):1339–47.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhong J, et al. Bexarotene schützt vor traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen, teilweise durch Apolipoprotein E. Neurowissenschaften. 2017;343:434–48.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kim D, Langmead B, Salzberg SL. HISAT: ein schnell gespleißter Aligner mit geringem Speicherbedarf. Nat-Methoden. 2015;12(4):357–60.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pertea M, et al. StringTie ermöglicht eine verbesserte Rekonstruktion eines Transkriptoms aus RNA-seq-Reads. Nat Biotechnol. 2015;33(3):290–5.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pertea M, et al. Expressionsanalyse auf Transkriptebene von RNA-seq-Experimenten mit HISAT. StringKrawatte und Ballkleid Nat Protoc. 2016;11(9):1650–67.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Risso D, et al. Normalisierung von RNA-seq-Daten mittels Faktoranalyse von Kontrollgenen oder Proben. Nat Biotechnol. 2014;32(9):896–902.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Robinson MD, McCarthy DJ, Smyth GK. EdgeR: ein Bioconductor-Paket für die differenzielle Expressionsanalyse digitaler Genexpressionsdaten. Bioinformatik. 2010;26(1):139–40.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Das Gen-Ontologie-Konsortium. Gene Ontology Consortium: Weiter geht es. Nukleinsäuren Res. 2015;43(D1):D1049-D1056. https://doi.org/10.1093/nar/gku1179.

Kanehisa M, et al. KEGG: neue Perspektiven auf Genome, Signalwege, Krankheiten und Medikamente. Nukleinsäuren Res. 2017;45(D1):D353-d361.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wu D, et al. Eine bioinspirierte Plattform für die wirksame Abgabe von Proteintherapeutika an das Zentralnervensystem. Adv Mater. 2019;31(18): e1807557.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Vorhees Lebenslauf, Williams MT. Morris-Wasserlabyrinth: Verfahren zur Beurteilung räumlicher und verwandter Lern- und Gedächtnisformen. Nat-Protokoll. 2006;1(2):848–58.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Kellogg EH, et al. Nahezu atomares Modell der Mikrotubuli-Tau-Wechselwirkungen. Wissenschaft. 2018;360(6394):1242–6.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Omalu B, et al. Neue histomorphologische Phänotypen der chronisch traumatischen Enzephalopathie bei amerikanischen Sportlern. Neurochirurgie. 2011;69(1):173–83 Diskussion 183.

Artikel PubMed Google Scholar

Corsellis JA, Bruton CJ, Freeman-Browne D. Die Folgen des Boxens. Psychol Med. 1973;3(3):270–303.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

König KI. Grundlagen der Aufprallbiomechanik: Teil I – Biomechanik von Kopf, Hals und Brustkorb. Annu Rev Biomed Eng. 2000;2:55–81.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Johnson VE, Stewart W, Smith DH. Traumatische Hirnverletzung und Amyloid-β-Pathologie: ein Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit? Nat Rev Neurosci. 2010;11(5):361–70.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ikram M, et al. Melatonin als potenzieller Regulator von oxidativem Stress und Neuroinflammation: Mechanismen und Auswirkungen auf die Behandlung der durch Hirnverletzungen verursachten Neurodegeneration. J Inflamm Res. 2021;14:6251–64.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Eyolfson E, et al. Mikroglia-Dynamik bei traumatischen Hirnverletzungen bei Jugendlichen. J Neuroinflammation. 2020;17(1):326.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Li G, et al. Curcumin unterdrückt die Entzündungsreaktion bei traumatischen Hirnverletzungen über den p38/MAPK-Signalweg. Phytother Res. 2022;36(3):1326–37.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Zhang L, et al. Die Hemmung von Epac2 schwächt die Apoptose neuronaler Zellen ab und verbessert neurologische Defizite in einem Rattenmodell einer traumatischen Hirnverletzung. Vordere Neurosci. 2018;12:263.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Reynolds CH, et al. Reaktivierende Kinase/p38 phosphoryliert Tau-Protein in vitro. J Neurochem. 1997;69(1):191–8.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Li S, et al. Lösliche Aβ-Oligomere hemmen die langfristige Potenzierung durch einen Mechanismus, der eine übermäßige Aktivierung extrasynaptischer NR2B-haltiger NMDA-Rezeptoren beinhaltet. J Neurosci. 2011;31(18):6627–38.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Scheltens P, et al. Eine explorative klinische Studie zur Hemmung der p38α-Kinase bei der Alzheimer-Krankheit. Ann Clin Transl Neurol. 2018;5(4):464–73.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hanisch UK. Mikroglia als Quelle und Ziel von Zytokinen. Glia. 2002;40(2):140–55.

Artikel PubMed Google Scholar

Baugh CM, et al. Chronisch traumatische Enzephalopathie: Neurodegeneration nach wiederholtem Gehirnerschütterungs- und Suberschütterungstrauma. Verhalten bei der Bildgebung des Gehirns. 2012;6(2):244–54.

Artikel PubMed Google Scholar

Thom V, et al. Therapeutisches Potenzial von intravenösem Immunglobulin bei akuter Hirnverletzung. Frontimmunol. 2017;8:875.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Dubey S, et al. Klinisch zugelassenes IVIg, das mit fokussiertem Ultraschall an den Hippocampus verabreicht wird, fördert die Neurogenese in einem Modell der Alzheimer-Krankheit. Proc Natl Acad Sci US A. 2020;117(51):32691–700.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lewis A, et al. Poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholin) zur Proteinkonjugation. Biokonjug. Chem. 2008;19(11):2144–55.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gaitzsch J, et al. Synthese eines amphiphilen Miktoarm-Sternterpolymers zur Selbstorganisation zu fleckigen Polymersomen. ACS Macro Lett. 2016;5(3):351–4.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Magnoni S, Brody DL. Neue Perspektiven zur Amyloid-Beta-Dynamik nach akuter Hirnverletzung: Wechsel zwischen experimentellen Ansätzen und Studien am menschlichen Gehirn. Arch Neurol. 2010;67(9):1068–73.

Artikel PubMed Google Scholar

Smith C. Review: Die langfristigen Folgen der Mikroglia-Aktivierung nach einer akuten traumatischen Hirnverletzung. Neuropathol Appl Neurobiol. 2013;39(1):35–44.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Simon DW, et al. Das weitreichende Ausmaß der Neuroinflammation nach traumatischer Hirnverletzung. Nat Rev Neurol. 2017;13(3):171–91.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Johnson ECB, et al. Eine groß angelegte, mehrschichtige Tiefenanalyse des an Alzheimer erkrankten Gehirns zeigt starke proteomische, krankheitsbedingte Veränderungen, die auf RNA-Ebene nicht beobachtet wurden. Nat Neurosci. 2022;25(2):213–25.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schnöder L, et al. Ein neuronaler Mangel an p38α-MAPK verbessert die Symptome und die Pathologie von APP- oder Tau-transgenen Alzheimer-Mausmodellen. Faseb j. 2020;34(7):9628–49.

Artikel PubMed Google Scholar

Sankar SB et al. Ein geringer zerebraler Blutfluss ist ein nicht-invasiver Biomarker für Neuroinflammationen nach wiederholten leichten traumatischen Hirnverletzungen. Neurobiol Dis. 2019;124:544–54.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

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Unzutreffend.

Diese Studie wurde vom Tianjin Key Medical Discipline (Specialty) Construction Project, der National Natural Science Foundation of China (Nr. 81930031, Nr. 81971176 und Nr. 81901525) und dem Young Scientists Award der National Natural Science Foundation of China finanziell unterstützt (Nr.82022020).

Chaonan Zhang, Cheng Wei und Xingqi Huang haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.

Schlüssellabor für Neuroreparatur und Regeneration nach einem Neurotrauma im Zentralnervensystem, Ministerium für Bildung und Stadt Tianjin, Abteilung für Neurochirurgie, Tianjin Neurological Institute, Tianjin Medical University General Hospital, Tianjin, 300052, China

Chaonan Zhang, Cheng Wei, Xingqi Huang, Chuan Liu, Shu Zhang, Zilong Zhao, Yafan Liu, Ruiguang Zhang, Lei Zhou, Ying Li und Jianning Zhang

Tianjin Key Laboratory of Composite and Functional Materials, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin, 300072, China

Changxin Hou & Xubo Yuan

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JZ und XY haben die Studie konzipiert und gestaltet. CH hat das in dieser Veröffentlichung verwendete gezielte Abgabesystem entworfen, konstruiert und optimiert. CZ, CW und XH führten die Experimente durch und analysierten die Ergebnisse. CL, ZZ und SZ halfen bei der Interpretation der Daten. LZ, YL, RZ und YL leisteten technischen Support. CZ verfasste und überarbeitete das Manuskript, das anschließend von XY und JZ bearbeitet wurde. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Xubo Yuan oder Jianning Zhang.

Tierversuche wurden mit Zustimmung der Versuchstiere durchgeführt.

Ethikkommission der Tianjin Medical University (SYXK: 2016–0012).

Unzutreffend.

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Eigenschaften von MPC-n.1H-NMR-Spektren von IgG, Polymergelen ohne IgG und MPC-n, aufgezeichnet in D2O bei einer Konzentration von 10 mg/ml. UV-Vis-Spektren von IgG, Polymergelen ohne IgG und MPC-n.The Stabilität von MPC-nin H2O, PBS, DMEM und Serum bei 37 °C, bestimmt durch Überwachung der Partikelgröße über 48 Stunden.

Differenzielle Gene im MAPK-Signalweg in allen Gruppen verändert. Visualisierung von Differenzialgenen im MAKP-Signalweg zwischen der rmTBI- und der Scheingruppe, Visualisierung von Differenzialgenen im MAKP-Signalweg zwischen der MPC-n- und der rmTBI-Gruppe.

Die Anzahl der Versuchstiere.

Alle unterschiedlich exprimierten Gene zwischen der rmTBI-Gruppe und der Scheingruppe.

Alle unterschiedlich exprimierten Gene zwischen der MPC-n-Gruppe und der rmTBI-Gruppe.

Originale, nicht zugeschnittene Western Blots von GAPDH 1.

Originale, nicht zugeschnittene Western Blots von GAPDH 2.

Originale, nicht zugeschnittene Western Blots von p-Tau.

Originale, nicht zugeschnittene Western Blots von p-p38 MAPK.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zhang, C., Wei, C., Huang, X. et al. MPC-n (IgG) verbessert die langfristige kognitive Beeinträchtigung im Mausmodell einer wiederholten leichten traumatischen Hirnverletzung. BMC Med 21, 199 (2023). https://doi.org/10.1186/s12916-023-02895-7

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Eingegangen: 09. Oktober 2022

Angenommen: 09. Mai 2023

Veröffentlicht: 30. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s12916-023-02895-7

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