文獻(xiàn)信息
吉林大學(xué)第一醫(yī)院骨科等團(tuán)隊(duì)的研究成果“A biomimetic multimodal nanoplatform combining neutrophil-coated two-dimensional metalloporphyrinic framework nanosheet and exendin-4 to treat obesity-related osteoporosis”（一種結(jié)合親脂蛋白包被的二維金屬卟啉骨架納米片和exendin-4的仿生多模態(tài)納米平臺(tái)治療肥胖相關(guān)的骨質(zhì)疏松癥）在學(xué)術(shù)期刊《Materials Today Bio》（IF：10.2）上發(fā)表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的小鼠股骨圖像和定量分析結(jié)果。

文獻(xiàn)摘要
背景資料：肥胖導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥是肥胖人群中常見的并發(fā)癥，傳統(tǒng)的抗骨質(zhì)疏松藥物往往缺乏治療特異性，并可能加重脂質(zhì)代謝紊亂。因此，確定合適的藥物干預(yù)肥胖引起的骨質(zhì)疏松癥，闡明其潛在的生物學(xué)機(jī)制，并開發(fā)納米藥物遞送系統(tǒng)與增強(qiáng)的生物相容性和靶向輸送仍然是重大的挑戰(zhàn)。

研究方法：本研究揭示肥胖導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制主要是由過度的線粒體自噬驅(qū)動(dòng)的。值得注意的是，Exendin-4（Ex-4）已被證明可以改善線粒體自噬并減輕肥胖導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥。納米復(fù)合材料DSPE-PEG-ALN（DPA）@ Neuronium membrane（NM）@ Cu-TCPP（Zn）/ Ex-4（CTZE）具有高生物相容性和活性氧（ROS）響應(yīng)性，有效靶向骨組織，降低ROS水平，并調(diào)節(jié)Cu²⁺、Zn²⁺、Ex-4和阿侖膦酸鹽（ALN）的釋放。該復(fù)合物通過泰特甲基胞嘧啶雙加氧酶2（TET 2）/ PTEN誘導(dǎo)的推定激酶蛋白1（PINK 1）/ Parkin（E3 ubiquitin-protein ligase parkin）通路干擾B細(xì)胞淋巴瘤2（BCL 2）- Beclin 1（BECN 1）結(jié)合，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和礦化。該納米遞送平臺(tái)的安全性和有效性在肥胖誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥的小鼠模型中得到驗(yàn)證。

結(jié)論：綜上所述，作者的研究表明，過度的線粒體自噬在肥胖性骨質(zhì)疏松癥中起著至關(guān)重要的作用，而且DPA@NM@CTZE在精確治療肥胖性骨質(zhì)疏松癥、減輕Ex-4的副作用和改善骨微環(huán)境方面具有重要的潛力。

實(shí)驗(yàn)方法
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
將小鼠飼養(yǎng)在溫度范圍為20-25 ℃且相對(duì)濕度水平為40 - 70%的受控環(huán)境中。在第一個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，15只雄性C57BL/6J小鼠（8周）進(jìn)行為期一周的適應(yīng)期，然后隨機(jī)分為三組：Sham組（n = 5），接受維持飲食;喂食HFD的HFD組（n = 5）和接受補(bǔ)充有Ex - 4的HFD的HFD + Ex - 4組（n = 5）。后兩組給予HFD 8周，然后在安樂死前接受腹膜內(nèi)Ex - 4注射10周。在第二動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，作者獲得雄性C57 BL/6 J小鼠（n = 60，8周）。從中隨機(jī)選擇25只小鼠進(jìn)行安樂死，并收獲其雙側(cè)股骨用于NM浸提。一周后，將其他35只小鼠隨機(jī)分配到各組中：假手術(shù)組（喂食維持飲食，n = 5），HFD組（HFD，n = 5），HFD + Ex - 4組（HFD與Ex - 4，n = 5），HFD + CTZ組（HFD + CTZ，n = 5），HFD + DPA@NM@CTZE組（HFD + DPA@NM@CTZE，n = 5），HFD + DPA@NM@CTZE + LV - NC組（HFD + DPA@NM@CTZE + LV - NC，n = 5）和HFD + DPA@NM@CTZE + LV-shTet 2（泰特甲基胞嘧啶雙加氧酶2）組（HFD + DPA@NM@CTZE + LV - shTet 2，n = 5）。HFD 8周后，每?jī)芍芡ㄟ^注射器將LV - shNC/LVshTet 2（25 μl）注射到髓腔中，靶向骨骺股骨遠(yuǎn)端區(qū)。將小鼠安樂死，并收集兩個(gè)股骨用于顯微計(jì)算機(jī)斷層掃描。

Micro-CT分析
將小鼠股骨保存在10%福爾馬林中，隨后使用Micro-CT設(shè)備（平生醫(yī)療科技有限公司，NEMO，NMC-200）進(jìn)行樣品掃描。使用圖像處理軟件Avatar（版本2.0.12.5）進(jìn)行圖像的重建和數(shù)據(jù)分析。采用FDK算法重建圖像，重建像素大小為0.008 mm，三維組織形態(tài)學(xué)圖像的掃描區(qū)域定義為股骨遠(yuǎn)端生長(zhǎng)板近端5 mm，骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析在遠(yuǎn)端生長(zhǎng)板近端1 mm處進(jìn)行，目標(biāo)是0.5 mm處的骨小梁區(qū)域。分析的參數(shù)包括骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV，%）、骨小梁厚度（Tb. Th，μm）、骨表面積/BV，%）、骨小梁分離度（Tb. Sp，μm）、骨小梁數(shù)目（Tb.N，1/mm）和骨礦物質(zhì)密度（BMD，g/cm 3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
Micro-CT結(jié)果顯示，Sham組骨小梁連續(xù)且均勻分布。相反，HFD組顯示骨量和骨小梁連續(xù)性顯著降低。Ex-4給藥使BMD增加至0.5 mg/cm 3，TB. N增加至3.8 mm−1，顯著降低骨折風(fēng)險(xiǎn)（圖1B）。對(duì)骨形態(tài)參數(shù)的進(jìn)一步分析顯示，與Sham組相比，HFD組的BV/TV、BS/BV和Tb. Th明顯降低，而Tb. Sp增加，用Ex-4處理改善了這些狀況（圖1 E）。結(jié)果表明成功地建立了肥胖誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥模型，肥胖主要影響髓腔內(nèi)骨的小梁結(jié)構(gòu)。

圖1 在肥胖誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥模型中，Ex-4顯示出顯著的治療骨質(zhì)疏松癥的效果。（B）HFD和Ex-4治療后小鼠股骨遠(yuǎn)端的顯微CT圖像。測(cè)量尺度為1 mm。（E）骨形態(tài)學(xué)參數(shù)：骨密度（BMD）、骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV）、骨表面積/骨量（BS/BV）、骨小梁數(shù)（Tb.N），小梁厚度（Tb.Th）和小梁分離度（Tb.Sp）。

Micro-CT分析顯示HFD組骨量丟失明顯，Ex-4或DPA@NM@CTZE單獨(dú)治療可改善骨量和骨小梁連續(xù)性，但DPA@NM@CTZE和LV-shTet 2聯(lián)合治療效果更好，骨參數(shù)定量分析顯示DPA@NM@CTZE和LV-shTet 2治療可顯著提高BMD（0.54 mg/cm 3）、BV/TV（16.9%）和BS/BV（58%），以及Tb. N（4.8 mm-1）和Tb. Th（74 mm-1）。此外，這些治療降低了Tb. Sp（218 μm），降低了骨折風(fēng)險(xiǎn)（圖9 B和E）。

圖9 DPA@NM@CTZE可以增強(qiáng)代謝功能并促進(jìn)肥胖誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥的修復(fù)。（B）和（E）它提供了尾靜脈內(nèi)施用DPA@NM@CTZE后的代表性micro-CT圖像。評(píng)價(jià)了以下指標(biāo)：BMD、BV/TV、BS/BV、Tb.N、Tb.Th和Tb. Sp。

使用結(jié)論
總之，該研究創(chuàng)建了DPA@NM@CTZE生物模擬納米平臺(tái)來解決肥胖相關(guān)的骨質(zhì)疏松癥，確定該病癥主要是由成骨細(xì)胞中的脂質(zhì)代謝紊亂和過度活躍的線粒體自噬引起的。DPA@NM@CTZE可以通過釋放ALN，Cu²⁺，Zn²⁺和Ex-4來緩解高ROS環(huán)境。此外，抑制TET 2/PINK 1/Parkin通路增強(qiáng)BCL 2-BECN 1結(jié)合，對(duì)抗高脂環(huán)境的影響。這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究探索了肥胖導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的生物學(xué)機(jī)制，并成功開發(fā)了安全、精確的生物模擬納米治療平臺(tái)，在改造Ex-4藥物的劑型、為肥胖導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松患者提供更有效的治療方案，具有重要的臨床潛力。

使用設(shè)備

 Micro CT (型號(hào)：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
 影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）