A Bioinspired Manganese‐Organic Framework Ameliorates Ischemic Stroke through its Intrinsic Nanozyme Activity and Upregulating Endogenous Antioxidant Enzymes

SOD2 活性氧 抗氧化剂 神经保护 化学 细胞生物学 氧化应激 内生 药理学 胞浆 冲程(发动机) 生物化学 超氧化物歧化酶 医学 生物 工程类 机械工程
作者
Jian Wang,Yang Wang,Xiakeerzhati Xiaohalati,Qiangfei Su,Jingwei Liu,Bo Cai,Wen Yang,Zheng Wang,Lin Wang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:10 (20) 被引量:28
标识
DOI:10.1002/advs.202206854
摘要

Abstract Following stroke, oxidative stress induced by reactive oxygen species (ROS) aggravates neuronal damage and enlarges ischemic penumbra, which is devastating to stroke patients. Nanozyme-based antioxidants are emerging to treat stroke through scavenging excessive ROS. However, most of nanozymes cannot efficiently scavenge ROS in neuronal cytosol and mitochondria, due to low-uptake abilities of neurons and barriers of organelle membranes, significantly limiting nanozymes’ neuroprotective effects. To overcome this limitation, a manganese-organic framework modified with polydopamine (pDA-MNOF), capable of not only mimicking catalytic activities of natural SOD2's catalytic domain but also upregulating two endogenous antioxidant enzymes in neurons is fabricated. With such a dual anti-ROS effect, this nanozyme robustly decreases cellular ROS and effectively protects them from ROS-induced injury. STAT-3 signaling is found to play a vital role in pDA-MNOF activating the two antioxidant enzymes, HO1 and SOD2. In vivo pDA-MNOF treatment significantly improves the survival of middle cerebral artery occlusion (MCAo) mice by reducing infarct volume and more importantly, promotes animal behavioral recovery. Further, pDA-MNOF activates vascular endothelial growth factor expression, a downstream target of STAT3 signaling, thus enhancing angiogenesis. Taken together, the biochemical, cell-biological, and animal-level behavioral data demonstrate the potentiality of pDA-MNOF as a dual ROS-scavenging agent for stroke treatment.
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