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Targeted delivery of NO donor and ROS scavenger for synergistic treatment of rheumatoid arthritis - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116540 
Rongrong Luo a, Jingjing Su a, Wenying Zhang a, Wenguang Huang a, Qianqian Zhou a, Pengchao Sun a, b, c, , Yongxing Zhao a, b, c, d,
a School of Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, PR China 
b Henan Key Laboratory of Nanomedicine for Targeting Diagnosis and Treatment, Henan Province, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, PR China 
c Key Laboratory of Advanced Drug Preparation Technologies, Ministry of Education of China, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, PR China 
d State Key Laboratory of Esophageal Cancer Prevention and Treatment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, PR China 

Corresponding authors at: School of Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, PR China.School of Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou UniversityZhengzhou450001PR China

Abstract

Rheumatoid arthritis (RA) is characterized by high level of reactive oxygen species (ROS) and proinflammatory cytokines, which facilitate the activation of the inflammatory signaling such as NF-κB pathway and exacerbate the development of inflammation. Herein, we designed a nanodrug by encapsulating the NO donor S-nitrosoglutathione (GSNO) into an emulsion and coating the surface with a polydopamine (PDA) layer to yield GSNO@PDA, which simultaneously scavenged the extra ROS and suppressed NF-κB signaling for potent RA treatment. To enhance the cellular uptake and NO generation efficiency, dextran sulfate (DS) and Cu2+ were anchored on the surface of GSNO@PDA to obtain the final formulation GSNO@PDA@DS. Our results demonstrated that GSNO@PDA@DS were successfully prepared and the modification of DS effectively boosted the cellular uptake of GSNO@PDA@DS. Moreover, GSNO@PDA@DS lowered cellular ROS and elevated intracellular NO, resulting in a decrease of M1 phenotype, inhibition of NF-κB pathway and down-regulation of proinflammatory cytokine tumor necrosis factor-α (TNF-α). Further in vivo studies confirmed that GSNO@PDA@DS significantly relieved symptoms and bone erosion by regulating the microenvironment of RA, highlighting the potential of GSNO@PDA@DS for RA therapy through ROS scavenging and NO-mediated suppression of inflammatory signaling.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




 : 

GSNO@PDA@DS scavenged the extra ROS and promoted the polarization of macrophages from M1 phenotype (marker: iNOS, CD86) into M2 phenotype (marker: CD206). Simultaneously, the released GSNO elevated cellular NO and suppressed NF-κB signaling by down-regulating the phosphorylated proteins.


GSNO@PDA@DS scavenged the extra ROS and promoted the polarization of macrophages from M1 phenotype (marker: iNOS, CD86) into M2 phenotype (marker: CD206). Simultaneously, the released GSNO elevated cellular NO and suppressed NF-κB signaling by down-regulating the phosphorylated proteins.

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Highlights

GSNO@PDA@DS elevated NO with the catalysis of Cu2+ and inhibited NF-κB pathway.
The PDA layer of GSNO@PDA@DS was responsible for eliminating cellular ROS.
Both GSNO and PDA suppressed the polarization of macrophages into the M1 phenotype.
GSNO@PDA@DS relieved symptoms and bone erosion by regulating RA microenvironment.

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Keywords : S-nitrosoglutathione, Polydopamine, ROS scavenging, NO, Rheumatoid arthritis


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Vol 174

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