在日常生活中，您或身邊的人是否曾被關節疼痛所困擾？尤其是中老年人，上下樓梯時膝關節的痠痛、陰雨天關節的不適感，都可能是骨關節炎（Osteoarthritis，OA）在作祟。OA作為一種常見的退行性關節疾病，嚴重影響著患者的生活質量。目前，OA的治療手段有限，常規的手術和藥物治療不僅存在副作用，且效果難以令人滿意。
近期，ACS Nano雜誌上發表了一項極具突破性的研究Microalgae-Derived Extracellular Vesicles Synergize with Herbal Hydrogel for Energy Homeostasis in Osteoarthritis Treatment。該研究為OA的治療開闢了新方向，有望給眾多患者帶來新希望。
OA的病理過程十分複雜，涉及炎症反應、氧化應激、軟骨細胞凋亡以及能量代謝紊亂等多個方面。其中，能量代謝失衡在OA的發展中起著關鍵作用，會導致關節軟骨的加速退化。此前研究發現，天然來源的細胞外囊泡（EVs）和水凝膠藥物遞送系統在疾病治療方面展現出獨特優勢。基於此，本研究團隊開發出一種新型複合體系——由大黃酸（Rhein，Rh）水凝膠負載鈍頂螺旋藻來源的細胞外囊泡（SP-EVs），即Rh Gel@SP-EVs，用於OA的治療。
圖 1：用於治療骨關節炎的自組裝微藻細胞外囊泡 / 大黃酸水凝膠
研究人員對SP-EVs進行深入分析後發現，其富含多種與細胞代謝和能量產生相關的生物活性物質，這意味著SP-EVs在調節能量代謝、促進關節軟骨修復方面具有巨大潛力。而Rh水凝膠作為載體，不僅能有效負載SP-EVs，還具備pH響應性，在OA微環境的弱酸性條件下，可實現藥物的緩慢、持續釋放，從而延長藥物作用時間，提高治療效果。
細胞實驗結果令人振奮。Rh Gel@SP-EVs展現出良好的生物相容性，幾乎無細胞毒性，且SP-EVs能高效被軟骨細胞攝取。更重要的是，它能顯著降低細胞內ROS水平，減輕線粒體損傷，提升線粒體膜電位，促進ATP合成，有效改善細胞的能量代謝狀態。同時，Rh Gel@SP-EVs還能調節炎症因子和代謝相關基因的表達，抑制炎症反應，促進軟骨細胞外基質的合成，抑制其降解，維持軟骨細胞的穩態。
圖 2：Rh Gel@SP-EVs對ROS、線粒體功能障礙和細胞能量代謝的保護作用
圖 3：Rh Gel@SP-EVs對細胞外基合成代謝和分解代謝平衡調節的影響
在動物實驗中，研究人員分別建立了DMM和MIA誘導的OA小鼠模型。實驗結果表明，Rh Gel@SP-EVs能有效減輕小鼠關節疼痛，顯著改善關節軟骨和骨結構的損傷。透過微CT和組織學染色分析發現，其可減少軟骨的降解，增加軟骨厚度和GAG含量，降低OARSI評分，同時抑制炎症因子IL-6的表達，促進軟骨合成相關蛋白COL II和ACAN的表達。而且，Rh Gel@SP-EVs在體內具有良好的生物安全性，對血液和組織均無明顯不良影響。
總的來說，這項研究成功製備了Rh Gel@SP-EVs複合體系，它不僅能有效調節能量代謝、減輕炎症反應，還能促進軟骨修復，延緩OA的進展。這種新型治療策略將天然微藻來源的EVs與自組裝大黃酸水凝膠相結合，為OA的治療提供了一種安全、有效的新途徑。雖然目前該研究成果還處於實驗階段，但相信在不久的將來，經過進一步的研究和最佳化，有望轉化為臨床應用，為廣大骨關節炎患者帶來切實的治療方案，幫助他們擺脫病痛的折磨，重新恢復關節的健康與活力。
參考文獻：
Liang F, Zheng Y, Zhao C, et al. Microalgae-Derived Extracellular Vesicles Synergize with Herbal Hydrogel for Energy Homeostasis in Osteoarthritis Treatment. ACS Nano. Published online February 21, 2025. doi:10.1021/acsnano.4c1608
點選下方「閱讀原文」，前往生物谷官網查詢更多生物相關資訊~