看灵芝大“变身”！Adv Sci：口服靶向 + 离子交换，灵芝“改造囊泡”双向调铜，破解威尔逊病合并生殖难题

铜是人体必需的微量元素，但当铜代谢失衡时，可能引发严重疾病。威尔逊病（WD）就是一种典型的铜代谢障碍性疾病，因ATP7B基因突变导致脑内铜离子（Cu²⁺）异常蓄积，不仅损伤神经元功能，还会累及生殖系统，引发生殖功能障碍。目前临床常用铜螯合剂治疗，虽能暂时降低细胞内铜水平，却无法阻止细胞外铜持续进入细胞，治疗效果欠佳。

近日，发表在Adv Sci上的一项研究Oral Engineered Extracellular Vesicles Based on Ion Exchange Strategy for Multipronged Management of Wilson's Disease Complicated with Reproductive Dysfunction Therapy，为WD合并生殖功能障碍的治疗带来了新突破。

研究团队开发了一种基于离子交换策略的口服工程化灵芝来源细胞外囊泡（CZGE），实现了对细胞内、外铜的协同调控。CZGE由富含β-葡聚糖的灵芝来源细胞外囊泡（GEVs）与负载锌-姜黄素（Zn-Cur）复合物的靶向纳米胶束（ZCNs）融合而成，且ZCNs表面修饰了kisspeptin-10。这种设计使CZGE口服后能有效穿透肠道和血脑屏障，精准靶向下丘脑神经元。

图1：工程化灵芝来源细胞外囊泡的合成及其在威尔逊病合并生殖功能障碍治疗中的应用示意图

进入细胞后，CZGE释放的Zn-Cur通过离子交换作用，与过量Cu²⁺结合形成铜-姜黄素（Cu-Cur），同时释放锌离子（Zn²⁺）。Cu-Cur可通过Nrf2/NLRP3通路降低细胞内铜水平并减轻神经炎症；而Zn²⁺能激活锌转运体1，抑制细胞外铜内流。在WD小鼠模型中，CZGE显著减轻了下丘脑铜沉积，激活ERK1/2磷酸化，通过调控下丘脑-垂体-睾丸轴修复了生殖功能障碍。

从临床指标来看，WD合并生殖功能障碍患者的血清铜蓝蛋白水平显著降低，脑部MRI显示特征性铜沉积信号，促性腺激素释放激素（GnRH）、促卵泡生成素（FSH）、促黄体生成素（LH）和睾酮（T）水平大幅下降，精子活力降低，NLRP3水平升高而PKC水平降低，尿铜排泄在锌剂治疗期间先升后稳。这些都表明铜代谢异常与生殖功能障碍密切相关，也验证了CZGE设计的合理性。

CZGE的合成与表征显示，Zn-Cur具有良好的水溶性，与Cu²⁺的配位能力强于Zn²⁺，为离子交换提供了基础。ZCNs修饰kisspeptin-10后与GEVs融合形成的CZGE，粒径约143.4 nm，稳定性良好，锌-姜黄素负载率达78.18%。体外实验证实，CZGE借助β-葡聚糖与肠道M细胞的Dectin-1受体结合，高效穿透肠上皮屏障和血脑屏障，通过kisspeptin-10与GnRH神经元表面的GPR54受体结合被高效内吞。在高铜环境中，CZGE发生离子交换，生成的Cu-Cur降低细胞内铜水平、清除活性氧、改善线粒体功能、抑制炎症因子释放，促进小胶质细胞向抗炎表型转化；释放的Zn²⁺通过激活ZnT1阻断细胞外铜内流。同时，CZGE上调PKC和ERK1/2磷酸化水平，恢复GnRH分泌，通过下丘脑-垂体-睾丸轴促进FSH、LH和睾酮分泌，改善生殖功能。

图2：CZGE 的体外穿透能力和离子交换效率

体内实验中，CZGE在胃肠道环境中稳定性良好，半衰期达4.12小时，能通过口服靶向递送至下丘脑，在下丘脑中富集度最高。对WD小鼠治疗后，CZGE显著降低下丘脑铜沉积，改善脑部炎症微环境，下调细胞焦亡相关蛋白表达，上调Nrf2表达，恢复GnRH、FSH、LH和睾酮水平，提高精子存活率和膜完整性，且长期治疗效果稳定，生物相容性良好。转录组学分析进一步证实，CZGE通过调控铜通道、炎症小体、氧化应激相关基因，以及MAPK、GnRH信号通路等，发挥治疗作用。

图3：CZGE在威尔逊病小鼠中的治疗机制评估

这项研究首次提出基于离子交换的靶向纳米药物，实现了对细胞内、外铜的多维度管理，为WD合并生殖功能障碍的治疗提供了极具前景的策略。CZGE的高效性和安全性使其在未来临床应用中潜力巨大，有望为更多WD患者带来福音，改善他们的生活质量，让铜代谢失衡不再成为困扰患者健康和生活的难题。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Wang T, Lu W, Cheng Z, et al. Oral Engineered Extracellular Vesicles Based on Ion Exchange Strategy for Multipronged Management of Wilson's Disease Complicated with Reproductive Dysfunction Therapy. Adv Sci (Weinh). Published online July 17, 2025. doi:10.1002/advs.202501689