银量子点增强NMN和二甲双胍的肝吸收和治疗效果

NMN和二甲双胍结合在称为银量子点的微观纳米晶体上,可在小鼠体内使用低得多的剂量来增强其代谢功能。 强调 ·   将NMN和二甲双胍附着在称为量子点的银纳米晶体…

NMN和二甲双胍结合在称为银量子点的微观纳米晶体上,可在小鼠体内使用低得多的剂量来增强其代谢功能。

强调

·   将NMN和二甲双胍附着在称为量子点的银纳米晶体上,可显着增强其对肝细胞的吸收。

·   量子点结合的NMN和二甲双胍可在更低的药物剂量下改善代谢反应,例如清除血糖。

支持健康的肝脏概念设计图

(Hunt et al。,2021 | ACS Nano) 口服量子点连接的NMN和二甲双胍显着增加了治疗剂对肝细胞的吸收并增强了其效力。将NMN和二甲双胍加载到银纳米晶体量子点上,并通过水口服。它们增强的肝细胞吸收能力和功效促进了血液中糖葡萄糖清除率的提高。

纳米医学是将纳米技术(处理小于100纳米的微小尺寸的技术)应用于治疗剂的应用。一些人认为,生物技术研究已经到达了“纳米医学炒作的终结之初”,这主要是由于缺乏纳米技术可用于治疗癌症的翻译。同时,由于80-95%的纳米材料在肝脏中积聚并被肝脏清除,因此其他人提出纳米药物在针对肝脏疾病和代谢紊乱方面具有广阔的前景。纳米技术在针对肝病和代谢紊乱的治疗方法中的应用是否能增强其有效性仍有待探索。

澳大利亚悉尼大学的Cogger及其同事在ACS Nano上发表了一项研究,证明将烟酰胺单核苷酸(NMN)和二甲双胍附着在称为量子点的银纳米晶体上,可以大大提高其在肝脏中的摄取。量子点结合药物还有助于改善对糖葡萄糖的代谢反应,表明代谢增强。具有量子点的增强的药物递送和效力可以转化为患有代谢或肝病的老年个体的改进的药物递送方法。

NMN和二甲双胍治疗的效果

NMN是重要分子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD +)的前体,该分子在细胞能量生成过程中具有重要作用。通过增加小鼠中NAD +的水平,NMN也可以驱动依赖于NAD +的蛋白(称为瑟土因)来促进蛋白质的活化,从而促进新陈代谢。

该研究中探索的另一种量子点缀合药物二甲双胍广泛用于2型糖尿病。通过添加分子标签并激活称为腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(AMPK)的酶,可延长动物模型的寿命。当细胞能量低时,AMPK会触发葡萄糖的摄取,从而增强新陈代谢。

NMN对瑟土因功能的刺激和二甲双胍对AMPK的激活均可以促进代谢功能的改善。为了确定NMN和二甲双胍与量子点的结合是否可通过水消耗来提高口服药的效力,Cogger及其同事测量了结合量子点的药物的细胞摄取以及血液中糖葡萄糖的清除率。

量子点增强二甲双胍对肝细胞的吸收

总部位于澳大利亚的研究小组首先对肝脏中量子点结合的二甲双胍的摄取进行了检查。他们发现口服后肝细胞中较高的细胞二甲双胍浓度会加快吸收。虽然单独服用二甲双胍在食用后八小时达到峰值,但量子点二甲双胍的峰值在大约两小时时达到了更快的峰值。量子点与二甲双胍的结合也增强了肝脏吸收的二甲双胍的总量。这些发现表明,量子点显着改善了治疗剂在肝脏中的吸收,并且吸收量更快。

二甲双胍装载到量子点上具有更快的肝细胞摄取量。左图显示了在24小时的时间过程中肝细胞二甲双胍量子点的吸收。二甲双胍量子点在大约两个小时(红线)处以峰值水平大量增加。二甲双胍单独显示在约八小时的峰值水平(黑线)。灰线表示未附着二甲双胍的量子点吸收。右图显示了二甲双胍量子点肝脏细胞的总吸收量(红色条形)与单独的量子点(灰色条形)和自身的二甲双胍(黑条形)相比。将二甲双胍附着到量子点上可加快吸收速度,并具有更高的吸收水平。

量子点清除血糖所需的NMN和二甲双胍较少

Cogger及其同事随后发现,与量子点缀合的药物在对糖的耐受性测试中可显着降低血糖水平,该测试可测量人体清除糖的能力。葡萄糖耐量测试可在摄入葡萄糖溶液后测量血糖浓度,而2型糖尿病患者通常无法清除血糖。为了在小鼠中获得相同的葡萄糖耐量测试结果,量子点所需的二甲双胍剂量比单独的二甲双胍剂量少100倍。尽管NMN在诱导葡萄糖清除方面不那么有效,但与单独使用NMN相比,其所需剂量要少一千倍。这些发现表明,量子点极大地增强了治疗剂的吸收,因此量子点需要大大减少剂量的药物。

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(Hunt等人,2021 | ACS Nano) NMN和二甲双胍附着在量子点上增强了药物的效力。二甲双胍清除葡萄糖的最佳剂量为100 mg / kg(实心黑线,A),而量子点二甲双胍的最佳剂量为2.4 mg / kg(实心红线,B)。剂量曲线表明从血液中清除葡萄糖所需的量子点二甲双胍减少100倍(C)。当以相同剂量(D)给药时,二甲双胍量子点清除葡萄糖的量要比二甲双胍单独清除的量大。NMN自身最佳清除血糖的剂量为6000 mg / kg(深绿色实线,E)。量子点连接的NMN能够以7.8 mg / kg的最佳清除葡萄糖血液水平(深蓝线,F)。剂量曲线表明,与单独的NMN相比,量子点共轭NMN所需的NMN要少1000倍,以清除血糖(G)。当以相同剂量服用时

网格蛋白蛋白介导细胞量子点摄取。

为了了解量子点如何改善摄取,Cogger及其同事研究了细胞如何吸收这些化合物。他们发现肝细胞利用细胞吸收机制,利用蛋白质产生的小囊来吸收称为网格蛋白介导的内吞作用的量子点。这些药物可以绕过通常会吸收它们的细胞转运蛋白,而被网格蛋白介导的内吞作用吸收。例如,转运蛋白OCT1自己吸收二甲双胍,但抑制OCT1并不能减少量子点结合的二甲双胍的吸收。这表明,量子点共轭药物可以通过避开其典型的吸收转运蛋白而更好地吸收,随着年龄的增长,吸收转运蛋白可能会恶化。

Cogger及其同事在论文中说:“与单独使用药物相比,我们发现[量子点]-二甲双胍和[量子点] -NMN显着提高了肝脏的生物利用度,并使代谢作用提高了100到1000倍。

肝功能异常的未来纳米医学研究

根据他们的发现,研究小组说量子点是纳米治疗发展的理想选择。由于肝脏吸收并清除了大多数纳米药物,因此应将更多的工作用于开发针对肝脏而不是其他器官的纳米疗法。

作者: 我爱NMN

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