阳离子脂质体与细胞膜相互作用的基本过程
瑞禧生物2025-04-14   作者:ws   来源:
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阳离子脂质体表面带正电荷,能与核酸的磷酸根通过静电作用,将分子包裹入内,形成脂-复合体,也能被表面带负电荷的细胞膜吸附,再通过融合或细胞内吞作用偶尔也通过渗透作用,将传递进入细胞形成包涵体或进入溶酶体。

脂质体 

(一)静电吸引

1. 原理

阳离子脂质体表面带有正电荷,而细胞膜表面主要由磷脂双分子层组成,其外层含有带负电荷的磷脂酰丝氨酸等成分,这使得阳离子脂质体与细胞膜之间存在天然的静电吸引力。这种静电吸引是两者相互作用的起始步骤,促使脂质体接近细胞膜。

以基因递送为例,阳离子脂质体可以通过静电作用与带负电荷的核酸分子(如 DNA 或 RNA)形成复合物。当这种复合物接近细胞膜时,同样会因为脂质体与细胞膜之间的静电吸引而被拉近到细胞表面。

2.影响因素

脂质体电荷密度:较高的电荷密度会增强静电吸引力,但过高的电荷密度可能导致非特异性吸附和细胞Poison 性。例如,在实验中发现,当阳离子脂质体的正电荷密度过高时,会引起细胞膜的过度吸附和损伤。

细胞膜电荷分布:不同细胞类型的细胞膜电荷分布存在差异。例如,tumour细胞的细胞膜表面电荷分布可能由于糖蛋白和糖脂的异常表达而有所改变,这会影响阳离子脂质体与tumour细胞之间的静电吸引程度。

 

(二)膜融合

1. 原理

当阳离子脂质体与细胞膜靠近后,在一定条件下会发生膜融合。脂质体的磷脂双分子层与细胞膜的磷脂双分子层相互融合,形成连续的双层膜结构。这一过程涉及脂质分子的重排和混合,使得脂质体中的内容物(如化合物或基因)能够直接进入细胞质。

从分子层面看,膜融合的启动可能与脂质体和细胞膜上的特定脂质成分的相互作用有关。这些脂质成分能够降低膜的表面张力,促进膜的融合。

2. 影响因素

脂质组成:阳离子脂质体的脂质组成对膜融合有明显影响。例如,含有不饱和脂肪酸链的磷脂在膜融合过程中表现出更好的柔韧性,更有利于与细胞膜融合。同时,胆固醇的存在与否及含量也会调节膜的流动性,进而影响膜融合。

膜的流动性:细胞膜的流动性同样是膜融合的关键因素。温度、膜上蛋白质和脂质的组成等都会影响细胞膜的流动性。在生理温度下,细胞膜具有一定的流动性,有利于与阳离子脂质体发生融合。但如果细胞膜的流动性因某些因素受到抑制,膜融合的效率也会降低。

 

(三)内吞作用

1. 原理

除了膜融合,阳离子脂质体还可以通过细胞的内吞作用进入细胞。内吞作用是一个细胞主动摄取外界物质的过程,包括网格蛋白介导的内吞、小窝蛋白介导的内吞和巨胞饮等多种方式。

对于阳离子脂质体,当它与细胞膜表面的受体结合后,会触发细胞内的信号通路,诱导细胞膜内陷形成内吞小泡,将脂质体包裹在其中。然后,内吞小泡与溶酶体融合,在溶酶体的作用下,脂质体可能被降解,或者在某些情况下,其内容物被释放到细胞质中发挥作用。

3. 影响因素

脂质体粒径和形状:较小的粒径和合适的形状有利于阳离子脂质体通过内吞作用进入细胞。例如,粒径在 100-200nm 的脂质体更容易被细胞内吞,因为这个尺寸范围与细胞内吞小泡的大小相匹配。

细胞膜受体:细胞膜上特定受体的存在与否以及其表达水平会影响阳离子脂质体的内吞。如果脂质体能够与细胞膜上高表达的受体特异性结合,那么通过这种受体-配体相互作用介导的内吞作用就会更加高效。