Development of human serum albumin nanoparticles encapsulating recombinant human secretory leukocyte protease inhibitor against ischaemia/reperfusion-induced vascular endothelial cell injury

การพัฒนาอนุภาคนาโนซีรั่มอัลบูมินของมนุษย์ห่อหุ้มโปรตีนลูกผสมตัวยับยั้งเอนไซม์ชนิดซีครีโทรีลิวโคไซต์โปรตีเอสมนุษย์เพื่อลดการบาดเจ็บของเซลล์เยื่อบุหลอดเลือดจากภาวะขาดเลือด

Name: Chayanisa Phutiyothin

LCSH: Myocardium

LCSH: Myocardium -- Diseases

LCSH: Endarteritis

Abstract: Myocardial ischemia/reperfusion (I/R) is the pathophysiological cause of ischemic heart disease (IHD), which is a leading cause of death globally. I/R injury impacts and damages vascular endothelial cells as well as cardiomyocytes, leading to endothelial dysfunction and then worsening cardiac injury. Previous studies have shown that secretory leukocyte protease inhibitors (SLPI) could provide cardio- and vasculo-protective benefits against I/R injury. However, SLPI can be destroyed by circulating enzymes and has a short half-life, meaning there are clinical limitations to using SLPI as a therapeutic agent. To overcome these limitations, studies have been conducted on human serum albumin (HSA) nanoparticles for recombinant human SLPI delivery but not on vascular endothelial cells subjected to I/R injury. In this study, HSA nanoparticles were fabricated using the nanoprecipitation method. Subsequently, rhSLPI-HSA nanoparticles were generated by adding 150 µl of SLPI (1 µg/µl) to human serum albumin to produce particles. Then, the size and zeta potential of blank-HSA and rhSLPI nanoparticles were measured by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and dynamic light scattering (DLS). The results showed that the size of HSA-NPs and rhSLPI-HSA-NPs was 131.7 nm and 250.2 nm, respectively. The zeta potentials of blank-HSA nanoparticles and rhSLPI-nanoparticles were -15.27 mV and -13.83 mV, respectively. Afterward, the cytotoxicity of both types of nanoparticles was examined on human vascular endothelial cell lines (EA.hy 926) by an MTT assay. The results showed that there was no toxicity from either type of nanoparticle on the vascular endothelial cells. The percentage of HSA-NPs that encapsulated rhSLPI was 5.194%, and there was no released rhSLPI from rhSLPI-HSA-NPs, as determined by ELISA. In addition, the rhSLPI-HSA-NPs have been shown to inhibit the protease enzyme by the anti-trypsin activity assay. The optimal concentrations for rhSLPI-HSA-NPs were 1 µg/ml and 10 µg/ml, which could significantly increase cell survival from sI/R. In conclusion, this is the first study to demonstrate that rhSLPI-encapsulated human serum albumin nanoparticles provide a vasculo-protective effect against an in vitro simulated I/R-induced vascular endothelial cell injury.

Abstract: ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดแล้วมีเลือดกลับมาเลี้ยงซ้ำในหัวใจ (Myocardial ischemia/ reperfusion (I/R) เป็นสาเหตุทางพยาธิสรีรวิทยาของโรคหัวใจขาดเลือด ซึ่งเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้นๆ ของประชากรทั่วโลก การบาดเจ็บจาก I/R ส่งผลกระทบ และสร้างความเสียหายต่อเซลล์บุผนังหลอดเลือดและเซลล์คาร์ดีโอไมโอไซต์ ซึ่งนำไปสู่ความผิดปกติของเยื่อบุผนังหลอดเลือดและทำให้อาการบาดเจ็บของหัวใจเพิ่มมากขึ้น จากการศึกษาก่อนหน้า แสดงให้เห็นว่าตัวยับยั้งเอนไซม์ชนิดซีครีโทรีลิวโคไซต์โปรตีเอสมนุษย์ (SLPI) มีประโยชน์ทั้งป้องกันหัวใจและหลอดเลือดต่อการบาดเจ็บจาก I/R อย่างไรก็ตาม กลับพบว่า SLPI สามารถถูกทำลายได้โดยเอนไซม์และมีค่าครึ่งชีวิตที่สั้น ทำให้มีข้อจำกัดทางคลินิกในการใช้ SLPI รักษา และเพื่อเอาชนะข้อจำกัด มีการศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคนาโนจากซีรั่มอัลบูมินของมนุษย์ (HSA) สำหรับการนำส่ง SLPI ของมนุษย์แบบรีคอมบิแนนท์ แต่ก็ยังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้ในเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่ได้รับบาดเจ็บจาก I/R ในอนุภาคนาโนชนิดนี้ วิทยานิพนธ์นี้ได้สังเคราะห์อนุภาคนาโน HSA สามารถทำได้โดยใช้วิธีการตกตะกอนระดับนาโน ต่อจากนั้น อนุภาคนาโน rhSLPI-HSA ถูกสร้างขึ้น โดยการเติม SLPI 150 µl (1 µg/µl) ลงใน HSA เพื่อสร้างอนุภาคนาโน จากนั้นวัดขนาดและค่าศักย์ซีต้าของอนุภาคนาโนเปล่า (HSA-NPs) และอนุภาคนาโนที่มี rhSLPI (rhSLPI-HSA-NPs) โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิดฟิลด์อิมิชชั่น (FE-SEM) และเทคนิคการกระเจิงแสงแบบพลวัต (Dynamic light scattering (DLS) ผลการวิจัยพบว่าขนาดของ HSA-NPs และ rhSLPI-HSA-NPs คือ 131.7 นาโนเมตร และ 250.2 นาโนเมตร ตามลำดับ ค่าศักย์ซีต้าของ HSA-NPs และ rhSLPI-HSA-NPs คือ - 15.27 mV และ - 13.83 mV ตามลำดับ หลังจากนั้นจึงตรวจสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ของอนุภาคนาโนทั้งสองชนิดบนเซลล์บุผนังหลอดเลือดในมนุษย์ (EA.hy 926) ด้วยวิธี MTT cell viability assay พบว่าอนุภาคนาโนทั้งสองชนิดไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์บุผนังหลอดเลือด HSA-NPs สามารถห่อหุ้ม rhSLPI ได้ 5.194 เปอร์เซ็นต์ และ ไม่มีการหลั่ง rhSLPI จาก rhSLPI-HSA-NPs เมื่อตรวจวัดโดย ELISA นอกจากนี้ ผลการยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสของ rhSLPI-HSA-NPs พบว่ามีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอส ความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ rhSLPI-HSA-NPs คือ 1 µg/mL และ 10 µg/mL ซึ่งทำให้ร้อยละการรอดชีวิตของเซลล์จากภาวะขาดเลือดจำลองในหลอดทคลองเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยสรุปแล้ว นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่า HSA-NPs ที่ห่อหุ้ม rhSLPI (rhSLPI-HSA-NPs) นั้น สามารถลดการบาดเจ็บของเซลล์เยื่อบุหลอดเลือดจากภาวะขาดเลือดจำลองในหลอดทดลองได้

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Sarawut Kumphune

Role: Advisor

Created: 2023

Modified: 2567-07-22

Issued: 2023-12-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Biomedical Engineering

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	642635902.pdf	9.92 MB

ใช้เวลา

0.024691 วินาที