中国一个研究团队发现,世界上最丰富的稀土元素之一可能为痛风提供一种全面、持久的治疗方法。这种极其痛苦的炎症性关节炎折磨人类已有数千年之久。
“没有哪种疼痛比这更剧烈,不是铁螺钉,不是绳索,不是匕首的伤口,也不是燃烧的火”——这是古希腊医生阿雷泰乌斯在公元二世纪对这种疾病的描述。
根据美国健康数据,2020年全球有超过5500万人患有痛风,预计到2050年这一数字将增加70%。这种疾病始于血液中尿酸水平升高,即高尿酸血症。持续的高尿酸会导致关节晶体形成,引发剧烈、突然的疼痛发作。
如果不加以治疗,这种单钠尿酸盐(MSU)晶体的积累可能导致关节畸形、肾脏损伤以及心血管疾病风险增加。
上海交通大学药学院的研究人员现在带来了希望,他们基于稀土氧化物纳米颗粒开发出一种药物,可以针对痛风的病因并缓解其剧烈疼痛。
研究团队表示,动物研究表明,这种药物不仅能降低尿酸水平,还能减少痛风晶体的形成、减轻炎症,并抑制破骨细胞或骨骼破坏活动,从而解决痛风性关节炎(GA)的所有疼痛症状。这是现有治疗方法从未实现的壮举。
该研究本周在线发表在接受同行评审的期刊《生物材料》上,印刷版将于2027年2月出版。
通讯作者、该校副研究员王寅在论文中写道:“人们相信,这项工作为痛风性关节炎治疗建立了一种全面的多阶段干预策略,并为管理其他炎症性疾病提供了见解。”
王寅及其团队开发了一种多功能“清道夫”药物,其核心结构由中空纳米级氧化铈(最常见的稀土元素)构成。
世界上最大的稀土矿——位于中国北方的白云鄂博矿床——是一个轻稀土矿床,主要由氟碳酸铈矿物组成。
这种新研发的药物由球形纳米颗粒组成,具有核心或内层和外层,总直径约为100纳米。
每一层都可以添加不同的药物成分,纳米尺寸使其能够在体内缓慢释放。
对于核心层,上海团队使用了尿酸氧化酶——一种分解尿酸的酶——将其保护在中空氧化铈纳米颗粒内。
这种保护壳使尿酸氧化酶能够安全地清除尿酸,而不会被蛋白酶(即专门分解蛋白质的酶)破坏。
外层由改性硫酸软骨素制成,这是一种旨在捕获过量一氧化氮的化合物。
动物试验表明,通过中和一氧化氮,这种外层保护层有助于减轻疼痛性炎症。此外,它还能抑制MSU晶体的生长并提供关节润滑。
在合成纳米颗粒后,团队在实验室培养物中确认了其功效,然后在大鼠身上进行测试。
他们根据人类疾病的病理发作建立了急性痛风大鼠模型,并将药物直接注射到关节腔中。
团队写道,其抗炎效果优于单独使用尿酸氧化酶、硫酸软骨素或其改性化合物邻苯二胺,并且与直接注射激素用于痛风紧急止痛的效果相当。
此外,这种药物可以在关节腔中停留长达五天,实现激素疗法无法实现的持久局部效果。
与未治疗的大鼠对照组相比,该药物减少了肾脏中的晶体积累,但并未完全清除。
然而,关节炎症和软骨损伤几乎完全愈合,治疗组大鼠的组织恢复到接近正常水平。
这表明该药物可以在急性痛风发作期间减少炎症和晶体形成,从而保护骨骼。但试验也显示出局限性。
由于药物直接注射到关节中,进入血液的吸收极少,因此无法有效治疗全身的高尿酸水平。
在安全性方面,研究人员报告称,这种纳米药物对细胞无毒,对血液安全,并且在动物试验中未引起肝脏或肾脏问题。
王寅写道,该药物“独特的优势是单靶点药物无法比拟的”,并为“设计下一代结晶抑制剂提供了合理基础”。
他总结道:“除了痛风性关节炎,这种多靶点、级联清道夫为其他晶体性疾病……或炎症性疾病提供了一种多功能治疗策略。”