Localized Delivery of Cl-Amidine From Electrospun Polydioxanone Templates to Regulate Acute Neutrophil NETosis: A Preliminary Evaluation of the PAD4 Inhibitor for Tissue Engineering

doi:10.3389/fphar.2018.00289

.2018年3月28日：9:289。

doi:10.3389/fphar.2018.00289。 2018年eCollection。

从静电纺丝聚二氧六酮模板中定位释放氯脒调节急性中性粒细胞网络病：PAD4组织工程抑制剂的初步评价

艾利森·费茨¹, 英迪拉·内利², 卡里尔·巴丁顿^三, 罗伯特·W·里德^三 4, Matthew P Smeltzer公司⁵, Marko Z字根², 加里·L·鲍林¹

附属机构

¹美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学生物医学工程系。
²田纳西大学健康科学中心微生物、免疫学和生物化学系，田纳西州孟菲斯市，美国。
^三美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学动物护理设施。
⁴美国田纳西州孟菲斯市TriMetis生命科学公司。
⁵美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学公共卫生学院流行病学、生物统计学和环境卫生科。

采购管理信息： 29643810
PMCID公司：项目编号5883633
内政部： 10.3389/fphar.2018.00289

从静电纺丝聚二氧六酮模板中定位释放氯脒调节急性中性粒细胞网络病：PAD4组织工程抑制剂的初步评价

艾利森·费茨等。前沿药理学. 2018.

.2018年3月28日：9:289。

doi:10.3389/fphar.2018.00289。 2018年eCollection。

作者

艾利森·费茨¹, 英迪拉·尼利², 卡里尔·巴丁顿^三, 罗伯特·W·里德^三 4, 马修·普·斯莫策⁵, Marko Z字根², 加里·鲍林¹

附属机构

¹美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学生物医学工程系。
²田纳西大学健康科学中心微生物、免疫学和生物化学系，田纳西州孟菲斯市，美国。
^三美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学动物护理设施。
⁴美国田纳西州孟菲斯市TriMetis生命科学公司。
⁵美国田纳西州孟菲斯市孟菲斯大学公共卫生学院流行病学、生物统计学和环境卫生系。

采购管理信息： 29643810
PMCID公司：项目编号5883633
内政部： 10.3389/fphar.2018.00289

摘要

在相互作用后，中性粒细胞可能会在植入的电纺模板表面释放中性粒细胞外陷阱（NETs），这可能是植入式生物材料的一个重要预处理事件，但后果未知。在本研究中，我们研究了聚二氧六环酮模板作为Cl-amidine（肽基精氨酸酶脱氨基酶4（PAD4）抑制剂）递送载体的潜力，以及药物洗脱是否可以减弱植入模板附近PAD4介导的NETosis。用不同的结构、小直径（0.4μm）或大直径（1.8μm）纤维制备静电纺丝聚二氧六酮模板，并与0-5 mg/mL Cl-脒混合，以检测剂量依赖性效应。评估急性中性粒细胞模板相互作用在体外新分离的人类中性粒细胞和体内采用大鼠皮下埋植模型。这个在体外结果表明，与小直径模板相比，含有0 mg/mL氯脒的大直径模板能显著减轻NETosis。随着药物浓度的增加，小直径模板上的NETosis以剂量依赖性的方式显著降低。大直径模板的情况正好相反，这表明NETosis的多种机制可能是调节中性粒细胞模板预处理。观察到类似的结果体内，在生理环境中验证Cl-amidine洗脱模板对局部NETosis的抑制作用。重要的是，含有氯脒的大直径模板增强了中性粒细胞的侵袭和存活，支持长期调节组织整合和再生的潜力。本初步研究证明了一种新型的氯脒递送载体，可用于调节急性神经营养不良，作为先天免疫反应、炎症和模板引导组织再生之间的潜在关键联系。

关键词：氯脒；NETosis；生物材料；静电纺丝；中性粒细胞外陷阱；中性粒细胞；组织再生。

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数字

图1
将含有0–5 mg/mL Cl-Am的静电纺丝模板植入大鼠背部皮下。**（A）**每个皮下袋随机植入一个模板。此外，为了确定药物洗脱材料是否因扩散或对流而产生全身效应，**（B）**在含有5 mg/mL Cl-Am和**（C）**单独植入含有0 mg/mL Cl-Am的SD模板。

图2
接触HFP后，Cl-Am保持活性。HBSS和HFP暴露样品相对荧光的药物浓度图。车辆（Veh.）仅为HBSS。HFP暴露样本的四参数回归没有证据表明拟合不足(第页=0.28）。^*相对荧光显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 4).

图3
低浓度和高浓度的PDO静电纺丝与Cl-Am。具有代表性的SEM（A）SD和**（B）**含0–5 mg/mL Cl-Am的LD模板（比例尺=20μm）。对于所有药物浓度，所有SD和所有LD模板在统计上具有等效性**（C）**光纤和**（D）**孔径；然而，在每种药物浓度下，SD模板都显著较小**（C）**光纤和**（D）**孔径大于大直径模板。^*显著差异(第页< 0.05). （平均值±标准偏差。，n个>250用于纤维直径分析和n个=60，用于孔径分析）。

图4
SD和LD模板在5天内洗脱Cl-Am。从0分钟到6小时**（A）**SD模板洗脱的药物明显多于**（B）**LD模板。在6小时到5天内观察到这种趋势**（C）**SD和**（D）**LD模板。^*0 mg/mL Cl-Am模板中2.5 mg/mL Cl-Am和5 mg/mL Cl_Am之间的显著差异(第页< 0.05).^**5 mg/mL Cl-Am与0 mg/mL Cl-Am模板之间的显著差异(第页< 0.05).⁺使用5 mg/mL Cl-Am的SD和LD模板之间存在显著差异(第页< 0.05).⁺⁺2.5 mg/mL和5 mg/mL Cl-Am的SD和LD模板之间存在显著差异(第页< 0.05).⁺⁺⁺所有SD和LD模板之间的显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 6).

图5
与Cl-Am洗脱模板相互作用的中性粒细胞在3小时时表现出不同程度的NETosis（A）SD和**（B）**LD模板根据药物含量指示不同程度的NETosis（比例尺=100μm）。蓝色是DAPI。绿色表示SG。

图6
与Cl-Am洗脱模板相互作用的中性粒细胞在6小时时表现出同等程度的NETosis（A）SD和**（B）**LD模板根据药物含量（比例尺=100μm）显示接近等效的NETosis程度。蓝色是DAPI。绿色表示SG。

图7
Cl-Am显著降低SD模板上的NETosis。模板的BG比率**（A）**3和**（B）**6 h表明模板结构调节NETosis。此外，Cl-Am的洗脱在3小时时显著影响NETosis，在6小时时影响最小。^*显著差异(第页< 0.05).⁺3小时和6小时之间的显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 4).

图8
Cl-Am显著降低SD模板上的模板绑定CitH3。模板绑定CitH3（A）3和**（B）**6 h表明模板结构和Cl-Am浓度调节NETosis。^*显著差异(第页< 0.05).^**SD和LD模板之间的显著差异(第页< 0.05).⁺3小时和6小时之间的显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 4).

图9
Cl-Am洗脱电纺模板调节中性粒细胞行为体内H&E染色切片的代表性光学显微镜图像**（A）**SD和**（B）**1天后移除LD模板（比例尺=100μm）。

**图10**
Cl-Am洗脱模板调节细胞行为体内.从失明兽医病理学家处获得的组织学分数**（A）**表面DNA的存在，**（B）**侵入模板，以及**（C）**植入1天后中性粒细胞变性程度。^*显著差异(第页< 0.05).⁺SD和LD模板之间的显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 3).

**图11**
PDO模板洗脱Cl-Am调节NETosis体内.Cl-Am在SD模板上减弱CitH3所示的NETosis，而在LD模板上增加NETosis。^*显著差异(第页< 0.05).⁺SD和LD模板之间的显著差异(第页<0.05）（平均值±标准偏差。，n个= 3).

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