近期，武汉大学研究人员在国际知名期刊ACS NANO（IF:16.5）上在线发表文章Erythrocyte-Mimicking Nanovesicle Targeting Porphyromonas gingivalis for Periodontitis，该项研究设计并合成了一种模拟红细胞的纳米囊泡（GLR）。GLR可以靶向P. gingivalis并释放出镓卟啉扰乱P. gingivalis代谢。这可以抑制P. gingivalis活力，从而缓解牙周炎。其中DAPI（C3362）由APExBIO提供。

【研究背景】

牙周炎是一种慢性细菌感染性疾病，会导致牙周组织破坏和牙齿丧失。目前，传统的抗生素治疗效果并不理想，这主要与治疗后耐药和口腔微生物群失调等问题有关。牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）是慢性牙周炎的主要致病菌。P. gingivalis会侵袭并定植于上皮细胞，持续刺激牙周组织，引发宿主的免疫和炎症反应，导致严重的牙周组织破坏。考虑到P. gingivalis在牙周炎中的关键作用，其可能是治疗牙周炎的潜在靶点。

【研究工作】

GLR的合成与表征

先前的研究显示，P. gingivalis可以通过血凝素粘附红细胞，破坏红细胞膜，并利用和储存血红素。作者首先通过实验也证明了这一点。同时，已知镓可以通过代替铁进入细菌并扰乱细胞铁代谢，从而抑制细菌生长。因此，作者决定合成一个包载镓卟啉的，含红细胞的脂质体用于靶向P. gingivalis。

作者首先合成了载有镓卟啉的脂质体（GLP），进一步在脂质体制备过程中加入红细胞，制备得到含有红细胞的载药脂质体（GLR）。随后作者通过SDS-PAGE、紫外吸收光谱，动态光散射等实验对GLR进行了表征。

GLR可以粘附P. gingivalis并刺激ROS产生

作者通过电感耦合等离子体（ICP）、透射电镜（TEM）、高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）和流式分析发现，相比于其他组，GLR能更好的粘附P. gingivalis，并且GLR处理后的P. gingivalis中的镓离子含量更高。为了探索生理条件下GLR对P. gingivalis的粘附情况，作者将人龈下菌斑和P. gingivalis共培养构建生物膜，并用GLR进行处理。结果显示，GLR（红色荧光）仍然可以聚集到P. gingivalis（绿色荧光）上。这为GLR在体内复杂环境中靶向P. gingivalis提供了可能性。

接下来，作者继续研究GLR产生ROS的能力。结果显示，GLP和GLR产生细胞外ROS的能力没有显著差异，这可能是由于无论GLP还是GLR是否粘附在细菌表面，在蓝光下均能产生ROS。随后的流式分析显示，GLR处理后P. gingivalis细菌内中ROS的比例远高于其他组，包括GLP组。

已知P. gingivalis可以结合并降解红细胞，作者猜测GLR是否也会有类似的降解过程。电镜结果显示有P. gingivalis的存在下，GLR的确会被降解。同时镓离子检测实验则表明P. gingivalis可以摄取降解GLR中的镓离子。

GLR显著抑制P. gingivalis的体外活性

为了研究GLR对P. gingivalis的抗菌效果，作者分别用PBS、LP、LR、GLP或GLR处理P. gingivalis并通过碘化丙啶（PI）染色检测死细菌的比例。结果显示，GLP有一定的杀菌效果。如果用蓝光刺激，GLR的杀菌效果会大大加强。此外，作者还发现GLR处理的P. gingivalis对ROS的敏感性增加，即GLR和双氧水联合处理P. gingivalis的杀菌效果远远大于单用双氧水处理。

进一步用GLR处理龈下菌斑生物膜，与上述结果类似，即GLR可以显著破坏生物膜结构。

GLR扰乱P. gingivalis代谢并抑制其侵袭能力

研究表明铁卟啉对P. gingivalis具有重要意义，特别是在能量代谢、碳水化合物代谢和其他生物过程中。为了进一步探索GLR处理对P. gingivalis的影响，作者进行了RNA转录组分析，并对差异表达基因进行了GO和KEGG富集分析。结果显示，P. gingivalis的能量代谢和大分子生物合成过程等生物过程受到GLR处理的影响。这些发现证明GLR的确可以通过扰乱代谢抑制P. gingivalis的生长。

已知P. gingivalis可以通过侵袭甚至定植上皮细胞从而加重牙周炎病情，因此抑制P. gingivalis的侵袭对于抑制牙周炎进展至关重要。作者研究了不同处理的P. gingivalis对口腔上皮细胞的侵袭能力。结果显示GLR处理不仅显著抑制P. gingivalis对上皮细胞的侵袭，且大大降低P. gingivalis引起的上皮细胞内的ROS。生物透射电子显微镜观察结果也证明了这一点。

综上，这些结论都表明GLR可以粘附P. gingivalis并抑制其活性，从而防止P. gingivalis侵袭上皮细胞。

GLR显著抑制P. gingivalis的体外活性

最后，为了探究GLR对P. gingivalis的体内抑制效果，作者建立了一个大鼠牙周炎模型并进行不同处理。3D micro-CT和牙龈出血指数结果都表明GLR联合蓝光照射可以有效的抑制牙周炎。免疫荧光实验则表明GLR联合蓝光照射可以明显清除P. gingivalis并降低炎症反应。

总之，GLR可以有效改善牙周炎，这为牙周炎治疗提供了一个新的方向。

【研究结论】

简而言之，本项研究设计并合成了一种模拟红细胞的脂质体（GLR）用于靶向并抑制P. gingivalis。GLR能够精确靶向P. gingivalis，释放镓卟啉干扰其代谢，并在蓝光照射下产生大量ROS，协同杀灭细菌。体外和体内实验结果表明，GLR能够有效抑制P. gingivalis的生长，减少其对上皮细胞的侵袭，从而减缓牙周炎进展。该策略为牙周炎的精准治疗提供了新的思路。