心肌梗死(MI)發(fā)生后會引起局部心臟組織迅速啟動一系列復雜且相互關(guān)聯(lián)的病理生理反應(yīng),其中炎癥在MI的進展中起著關(guān)鍵作用。免疫細胞會釋放炎性細胞因子,引起活性氧(ROS)的大量生成,炎癥與ROS之間形成惡性循環(huán),進一步損害心肌細胞并破壞心肌微血管功能,加劇心肌缺血和壞死。植入式治療方法(如水凝膠和心臟貼片)已在心肌梗死治療中展現(xiàn)出顯著療效。然而,開胸手術(shù)作為高侵入性治療手段,不僅會造成廣泛組織損傷,還需依賴體外循環(huán)支持,對患者生理功能影響顯著。在現(xiàn)階段臨床實踐中,藥物治療仍是主要治療手段,硝酸酯類藥物常用來緩解急性心肌梗死癥狀,這類藥物通過靜脈注射或口服給藥,但現(xiàn)有問題是:藥物在循環(huán)系統(tǒng)中流速過快,難以在心臟部位有效滯留,導致藥物利用率偏低。糖分子能夠模擬細胞膜表面的糖萼結(jié)構(gòu),從而有效降低單核吞噬細胞系統(tǒng)的清除速率。近年來,基于糖與蛋白質(zhì)相互作用的糖基化靶向策略,利用天然糖分子與細胞表面受體之間的高親和力實現(xiàn)精準遞送。由于糖鏈的空間位阻,糖基化修飾可能會影響功能基團的敏感性,進而影響載體的響應(yīng)釋放性能。因此,基于糖的納米載體在多功能集成領(lǐng)域亟需取得重大突破。
2025年9月浙江大學和浙江大學醫(yī)學院邵逸夫醫(yī)院團隊合作在《Advanced Functional Materials》(IF:19.0)發(fā)表了題為Sialylated Macrophage Nano-Decoys Mitigate Inflammatory-ROS Microenvironment and Reprogram Endothelial Function in Myocardial Infarction的研究文章。研究團隊本開發(fā)了一種經(jīng)N-乙酰神經(jīng)氨酸(唾液酸,SA)修飾的ROS清除型聚氨酯納米誘餌(PTSA),可通過便捷的靜脈注射治療MI。由于SA對巨噬細胞具有高親和力,PTSA能更好地實現(xiàn)免疫*裝,避免被快速清除,從而在受損心肌組織中實現(xiàn)長期滯留。負載的尼可地爾(NIC)可響應(yīng)ROS環(huán)境加速釋放,進而清除ROS并減輕炎癥反應(yīng)在ROS清除與NIC釋放的協(xié)同作用下,內(nèi)皮細胞功能得以重編程,促進血管化進程。

PTSA與納米誘餌(NDs)的合成及表征
研究人員采用兩步聚合反應(yīng)合成了含有不飽和雙鍵和硫酮鍵的聚氨酯(PTSU)。通過巰基-烯點擊反應(yīng)將巰基丙酸接枝到PTSU上,得到PTSH。最終,通過偶聯(lián)唾液酸(SA)制得PTSA。研究人員通過多個實驗證實了SA的成功接枝,PTSA表現(xiàn)出更高的溶脹程度和親水性,對所有類型氧化劑均表現(xiàn)出高效清除能力,尤其在較高濃度條件下。
PTSA的心臟靶向能力
研究人員體外實驗發(fā)現(xiàn),與RAW264.7小鼠單核巨噬細胞共培養(yǎng),PTSA納米誘餌更易被細胞內(nèi)吞。然而,H9C2心肌細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)對PTSH納米顆粒和PTSA納米誘餌的攝取量無顯著差異,這表明PTSA納米誘餌對巨噬細胞具有特異性靶向作用。同時,研究人員采用小鼠靜脈注射模型驗證了SA修飾能顯著增強NDs在心臟組織的富集與滯留。這些說明PTSA NDs能增強對受損心肌中浸潤巨噬細胞的親和力,從而改善納米誘餌型PTSA NDs的心臟靶向能力。
PTSA的抗氧化與抗炎活性
研究人員考察了NIC@PTSA納米誘餌對氧化應(yīng)激損傷細胞的抗氧化活性。本研究采用*(H?O?)刺激H9C2心肌細胞構(gòu)建氧化應(yīng)激損傷模型。實驗結(jié)果顯示,在2.5至50 μg/mL的濃度范圍內(nèi),PTSA和NIC@PTSA納米誘餌均未表現(xiàn)出細胞毒性。H?O?刺激后,心肌細胞內(nèi)ROS水平顯著升高。PTSA和NIC@PTSA組均顯著降低了細胞內(nèi)ROS水平。此外,得益于協(xié)同的ROS清除作用和NIC釋放,NIC@PTSA在抗氧化應(yīng)激方面表現(xiàn)出*顯著的效果。
研究人員采用LPS和干擾素-γ(IFN-γ)誘導的RAW264.7巨噬細胞炎癥模型,考察了NIC@PTSA納米誘餌的體外抗炎潛力。LPS和IFN-γ刺激顯著上調(diào)了細胞促炎因子(包括腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-1β)和白細胞介素-6(IL-6))的表達,這些因子與巨噬細胞M1極化相關(guān)。NIC可輕微逆轉(zhuǎn)促炎因子的表達,而NIC@PTSA則顯著降低了這些因子的水平。相反,LPS和IFN-γ刺激抑制了抗炎因子白細胞介素-10(IL-10)的表達,而與NIC@PTSA共孵育后,IL-10表達顯著上調(diào)。NIC@PTSA增強的抗炎活性可歸因于PTSA增強的細胞攝取和ROS清除功能,以及NIC的響應(yīng)釋放,這些作用共同抑制了促炎介質(zhì)的分泌。
NIC@PTSA重塑細胞功能
研究表明經(jīng)NIC@PTSA NDs孵育的心肌細胞顯著緩解了H?O?誘導的線粒體膜電位降低與ATP產(chǎn)量減少,相較于游離NIC與PTSA NDs,NIC@PTSA NDs能更有效保護ROS環(huán)境下心肌組織的線粒體功能。NIC@PTSA NDs還能有效保護Cx43,從而維持細胞間通訊。
研究人員采用構(gòu)建了炎癥-氧化應(yīng)激循環(huán)模型,結(jié)果顯示 NIC@PTSA納米誘餌的抗氧化和抗炎聯(lián)合治療使細胞存活率顯著提高(>95%),揭示了其在阻斷炎癥-氧化應(yīng)激循環(huán)方面的巨大潛力。研究人員通過與人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)共培養(yǎng)來探究其細胞遷移能力,其中載藥納米誘餌NIC@PTSA組在傷口愈合實驗中表現(xiàn)*優(yōu)。又進一步通過Transwell實驗驗證HUVECs與不同物質(zhì)共培養(yǎng)后的遷移能力,NIC@PTSA組細胞數(shù)達每視野342 ± 13個(圖4H),為各組*高,該結(jié)果與傷口愈合實驗結(jié)論相一致。內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)主要由內(nèi)皮細胞表達,是維持血管穩(wěn)態(tài)、抑制細胞凋亡、促進細胞增殖和血管生成的關(guān)鍵信號分子。與對照組相比,NIC@PTSA組細胞分泌的eNOS水平顯著升高。除此之外,研究人員還測定了納米誘餌(NDs)與人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)共孵育對細胞血管生成的影響。與對照組相比,NIC組、PTSA組和NIC@PTSA組的血管生成程度更高。其中,NIC@PTSA組的毛細血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)*為密集。
NIC@PTSA體內(nèi)治療效果評估
為探究 NIC@PTSA NDs 在體內(nèi)的治療效果,研究人員在小鼠中建立了心肌梗死模型。結(jié)果表明,NIC、PTSA 和 NIC@PTSA 這三種治療均減少了 M1 巨噬細胞,其中 NIC@PTSA 對 M2 巨噬細胞的增加作用*為顯著。定量的 M2/M1 比值表明,NIC 組和 PTSA 組均能在一定程度上抑制炎癥進程,而 NIC@PTSA 組的比值*高,因此其對炎癥的調(diào)節(jié)效果*為有效。性。在建模后第 5 天,假手術(shù)組正常組織中的成熟完整血管表現(xiàn)出連續(xù)的信號表達。
為評估 NIC@PTSA 的體內(nèi)治療效果,在心肌損傷后 24 和 72 小時,通過尾靜脈向心肌梗死模型小鼠靜脈注射 NIC@PTSA。超聲心動圖結(jié)果顯示,NIC@PTSA顯著改善左心室射血分數(shù)和短軸縮短率。研究還發(fā)現(xiàn),給予 NIC@PTSA NDs 能顯著減小梗死面積并維持室間隔厚度,促進梗死交界區(qū)的血管新生。
總 結(jié)
綜上所述,作者研究的納米醫(yī)學藥物遞送系統(tǒng)在保護心臟功能、逆轉(zhuǎn)纖維化進程及促進血管新生方面具有顯著優(yōu)勢,且展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
該文獻使用了尚恩生物 HUVEC-SV40細胞(人臍靜脈內(nèi)皮細胞永生化)(SNL-503)
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