河南中医药大学：益母草碱-熊果酸无载体自组装纳米粒，双重抑制TLR4/MyD8与NET轴，干预急性肺损伤
发布时间：
2026-08-27
急性肺损伤（ALI）是ICU高死亡率重症，临床一线药物缓解有限且副作用明显。TLR4激活启动炎症风暴，进而诱导中性粒细胞胞外陷阱（NET）过度形成，两者形成正反馈加剧肺损伤，但迄今无同时靶向这两条通路的药物。
中药单体益母草碱（LN）抗炎抗氧化、抑制中性粒细胞招募，却溶解度差、缺组织选择性；熊果酸（UA）呼吸疾病功底扎实，同样卡在低溶解度与生物利用度。更妙的是，LN的胍基与UA的羧基正好互补，能自发非共价自组装。
8月18日，河南中医药大学团队把LN与UA共组装成无载体纳米粒LUNP（载药量100%，吸入给药后可穿透黏液屏障、长效滞留炎症肺组织，通过抑制TLR4炎症轴与NOX4-PAD4-NET轴，缓解LPS诱导的ALI，且安全性优异。
文章信息
标题：Inhalable Carrier-Free Self-Assembled Leonurine-Ursolic Acid Nanoaggregates Ameliorate Acute Lung Injury by Suppressing TLR4/MyD88-NET Axis
译名：吸入型无载体自组装益母草碱-熊果酸纳米粒通过抑制TLR4/MyD88-NET轴改善急性肺损伤
影响因子：IF=11.0/Q1
期刊：Materials Today Bio
发表时间：2026年8月18日思路拆解
第一步：益母草碱-熊果酸无载体自组装纳米粒的制备与结构表征
针对两种天然活性分子成药缺陷，作者用再沉淀法构建无载体自组装纳米体系：
最优处方：筛选不同LN:UA摩尔比，确定1:1时粒径最小（208.57 nm）、ζ电位-26.07 mV、LN包封率最高（64%），HPLC定量载药LN 40%+UA 60%（图2A-E）。
形貌确认：SEM/TEM呈均匀球形纳米粒，晶格条纹间距0.285 nm对应LN-UA堆积；DLS平均粒径约208.57 nm、ζ电位-26.07 mV，胶体稳定（图2B-E）。
组装证据：紫外光谱中LN特征峰红移并出现324 nm新峰，提示π-π堆积；FTIR中LN胍基N-H（3344 cm⁻¹）与UA羧基（3394 cm⁻¹）合并为3359 cm⁻¹宽峰、C=O由1685→1689 cm⁻¹，证胍基-羧基氢键（图2F-G）。
晶型与核磁：PXRD中LN/UA尖锐结晶峰消失，表明共组装破坏原有晶序；1H-NMR中LN酚羟基信号下移、UA羧基质子峰消失；HRMS检测到m/z=766.5009，确证LN-UA复合物（图2H-I）。
黏膜穿透与释药：人工黏液穿透实验显示纳米粒借负电屏蔽LN正电、穿透吸收显著高于游离单药；透析显示pH 5.0比pH 7.4释放更快，呈酸响应释药（图2K-L）。
小结：成功构建无载体、100%载药的LUNP纳米粒，借LN胍基-UA羧基互补自组装实现球形稳定纳米粒、黏液穿透与酸响应释药。
图2
第二步：分子动力学与量子化学揭示自组装驱动力
从原子层面动态解析LN与UA自发组装的驱动力及稳定机制：
自发聚集：100 ns 分子动力学模拟显示LN与UA由随机分散→10 ns成小簇→40 ns大聚集体→80 ns形成稳定聚集体；均方根偏差（RMSD）在60 ns后平稳，LN-UA平均距离<1 Å（约2.8 Å），印证PXRD的21.82°衍射（图3A-C）。
氢键与疏水：模拟中平均每分子约0.57个氢键，溶剂可及表面积（SASA）下降，疏水作用驱动LN-UA簇集（图3D）。
结合能：密度泛函理论（DFT）算得LN阳离子-UA阴离子复合物结合能ΔE=-108.0783 kcal/mol，强静电盐桥主导，组装过程热力学自发（图3E）。
小结：LUNP由π-π堆积、氢键、范德华与静电盐桥共同驱动自发组装，结合能强、结构稳定。
图3
第三步：体外细胞摄取、抗屏障通透与抗迁移
纳米粒要起效，先得进得去细胞、守得住屏障。作者用16HBE人支气管上皮细胞验证：
高效摄取：香豆素-6（C6）标记的LUNP在30 min/1 h/2 h的胞内荧光与流式信号均显著高于游离C6，且呈时间依赖，证明纳米包裹促进内吞（图4A-C）。
护屏障：FITC-dextran通透性实验显示LPS刺激造成上皮屏障通透性升高，LUNP处理可以逆转屏障损伤，恢复细胞膜完整性（图4D-E）。
抗迁移：划痕实验证明LUNP抑制LPS诱导的上皮细胞异常迁移（图4F-H）。
小结：LUNP能被肺上皮细胞高效摄取，并有效保护细胞屏障功能，抑制炎症刺激下的细胞过度迁移。
图4
第四步：体内药效与TLR4/MyD88/NF-κB炎症轴调控
开展体内动物实验，评价吸入LUNP治疗效果：
剂量筛选：致死剂量LPS生存实验显示3.25 mg/kg全死、7.5 mg/kg死亡率降至20%、15 mg/kg反升至60%，选定7.5 mg/kg为标准吸入剂量（补充图）。
整体疗效：LUNP显著降低BALF炎症细胞数、炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ）、ROS释放，维持肺泡结构完整，优于各单药、混合物与阳性药NAC（图5B-E）。
通路抑制：WB显示LUNP最显著下调肺组织TLR4、MyD88、p-p65，p-p65/p65比值低于LN+UA，证明自组装纳米粒优于游离小分子（图5F-I）。
靶点对接：分子对接+MD显示，LN、UA结合TLR4/MD2的LPS结合口袋，占据关键氨基酸残基，空间阻断LPS二聚化；RMSD证明复合物构象稳定（图5J-O）。
小结：体内吸入LUNP强效抗炎，保护肺组织结构；LN、UA直接结合TLR4/MD2抑制LPS识别，阻断下游MyD88/NF‑κB炎症信号激活。
图5
第五步：抑制NOX4-PAD4介导的NET形成
探究LUNP对中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成的抑制作用：
NET标志物：LPS模型中，MPO-DNA复合物与cfDNA升高、肺组织MPO与CitH3显著共定位，LUNP处理显著降低，优于抗氧化剂NAC与LN+UA混合组（图6B-F）。
通路蛋白：WB显示LUNP显著下调NOX4与PAD4，而游离单药、LN+UA混合物对PAD4几乎无变化（图6G-I）。
结合验证：分子对接与MD显示LN、UA均能竞争结合NOX4酶的FAD辅因子口袋，结合能分别为-13.42、-11.34 kcal/mol；RMSD稳定（图6J-O）。
活体滞留：吸入LUNP-IR780后1 h肺内荧光快速累积，4–12 h维持高位、约12 h达峰，24 h仍有可观滞留；游离IR780入肺慢、清除快（图6P-Q）。
离体分布：24 h离体脏器显示LUNP-IR780肺荧光远高于游离IR780，心肝脾肾几乎无信号，证明选择性肺富集与低脱靶（补充图）。
小结：LUNP通过抑制NOX4-PAD4通路阻断NET过度生成，吸入给药实现肺部长效滞留，降低全身暴露。
图6
第六步：肺组织转录组学与生物安全性评价
转录组：RNA-seq鉴定567个差异基因（349↑、218↓）；KEGG显示细胞因子-受体、PI3K-Akt、TLR、mTOR、TNF等炎症免疫通路，GO富集指向趋化因子与中性粒细胞趋化；LUNP下调中性粒细胞趋化因子（Cxcl10、Cxcl9、Ccl20等，图7）。
细胞安全：CCK-8显示16HBE细胞在最高40 μM浓度下存活率仍>90%；溶血实验各浓度上清清亮、溶血率<0.05%（图8B-C）。
体内安全：健康小鼠吸入LUNP后血常规/生化指标与PBS组无差异，心肝脾肺肾H&E未见病理损伤，系统毒性极低（图8D-E）。
小结：LUNP在转录组层面系统重编程肺部炎症免疫网络，并在细胞与整体动物展现优异生物安全性。
图7
图8
研究亮点
- 材料设计：以益母草碱胍基与熊果酸羧基互补自发组装成100%载药纳米粒，简化工艺、规避辅料毒性。
- 递送巧妙：吸入给药直抵炎症肺、借负电穿透黏液屏障、酸响应释药、长效滞留且低脱靶，把局部高效+全身低毒做成实证。
- 双轴机制：同时阻断TLR4/MyD88/NF-κB炎症轴与NOX4-PAD4-NET形成轴，用占据TLR4/MD2口袋+竞争NOX4的FAD口袋双靶点结构证据支撑。
- 证据链完整：从材料制备与表征→自组装机制→体内外药效→双靶点结合机制→转录组验证机制→安全性，层层递进、首尾闭环。
- 转化清晰：双天然单体、吸入便捷、安全数据完备，是具临床前转化潜力的ALI吸入纳米候选。
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