基于miR-10a脂质体重编程巨噬细胞线粒体代谢与表观遗传以治疗动脉粥样硬化

本研究针对动脉粥样硬化中巨噬细胞表型动态失衡导致的慢性炎症难题，开发了红细胞膜修饰的透明质酸靶向性脂质体纳米颗粒（miR-10a@H-MNP），通过恢复线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能增加组蛋白乙酰化（H3K9Ac），重塑染色质可及性，成功将促炎型巨噬细胞重编程为抗炎表型，显著减轻小鼠动脉粥样硬化进展，为代谢性表观遗传调控治疗提供了新策略。

　　

在血管壁深处，一场持续的免疫拉锯战正悄然推动着动脉粥样硬化的进展。巨噬细胞作为这场战役的核心参与者，本应在促炎（M1）和抗炎（M2）表型间灵活转换以维持血管稳态，但动脉粥样硬化斑块内的慢性炎症环境却让这些细胞陷入了"记忆固化"的困境——它们如同被长期训练的士兵，始终保持着高度激活的促炎状态，即使外界刺激消失也难以恢复平衡。这种表型转换障碍的背后，隐藏着更深的机制：持续的炎症刺激导致巨噬细胞染色质结构紧缩，表观遗传层面上的"锁闭"使得重编程难以实现。

以往研究表明，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的过度活跃会抑制基因表达，而线粒体功能受损导致的乙酰辅酶A（Ac-CoA）供应不足，进一步限制了组蛋白乙酰化修饰的可能。这提示我们：能否通过恢复线粒体代谢来打开表观遗传的"锁"，重新启动巨噬细胞的重编程程序？来自四川大学的研究团队在《Nature Communications》上发表的最新研究，正是从这一科学问题出发，展开了一场从代谢到表观遗传的跨维度探索。

研究人员首先通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析人冠状动脉斑块数据，确认M1型巨噬细胞中HDAC1、HDAC2和HDAC3表达显著高于M2型，且组蛋白H3K9乙酰化（H3K9Ac）水平降低。同时，线粒体能量代谢关键基因（如MT-CO1、MT-CYB等）表达下调，表明表观遗传沉默与线粒体功能障碍并存。通过筛选炎症巨噬细胞中差异表达的miRNA，团队发现机械敏感性miR-10a不仅能促进线粒体生物发生和氧化磷酸化，还能增加组蛋白乙酰化水平。为实现靶向递送，他们设计了红细胞膜修饰的透明质酸靶向脂质体（miR-10a@H-MNP），该纳米颗粒可逃避网状内皮系统清除，特异性靶向斑块内CD44高表达的促炎巨噬细胞，并在活性氧（ROS）丰富的病灶环境中释放miR-10a。

在技术方法层面，研究团队主要运用了以下关键技术：首先利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析人类动脉粥样硬化斑块样本（来源为心脏移植受者）的免疫细胞图谱；通过Seahorse线粒体压力测试评估线粒体呼吸功能；采用红细胞膜融合和透明质酸修饰技术构建仿生纳米递送系统；使用免疫荧光染色和Western blot分析表观遗传修饰变化；通过流式细胞术检测巨噬细胞表型转化；并建立ApoE^-/-小鼠动脉粥样硬化模型进行体内治疗效果评估。

表观遗传沉默与线粒体功能障碍的关联验证

研究人员发现动脉粥样硬化斑块中的M1型巨噬细胞不仅线粒体呼吸功能受损，其组蛋白乙酰化水平也显著降低。通过抑制脂肪酸氧化（FAO）通路，他们证实线粒体功能与组蛋白乙酰化存在直接因果关系——当使用埃托莫西尔（etomoxir）抑制脂肪酸氧化时，miR-10a诱导的H3K9Ac上调被完全阻断。

miR-10a通过恢复线粒体功能重塑表观遗传

体外实验显示，miR-10a转染可显著提升M1型巨噬细胞的基线呼吸、ATP产量和最大呼吸能力，同时上调线粒体生物发生相关基因（Sirt1、Ppargc1b）和氧化磷酸化相关基因（Idh3a、Ogdh）表达。更重要的是，miR-10a能通过增加乙酰辅酶A供应，提高H3K9Ac水平，而组蛋白乙酰转移酶（HAT）抑制剂安娜卡酸（anacardic acid）可逆转这一效应，证实表观遗传重塑是miR-10a驱动巨噬细胞重编程的关键机制。

仿生纳米递送系统的构建与靶向性验证

研究团队开发的miR-10a@H-MNP具有145nm的均匀粒径和ROS响应释放特性。体外实验表明，红细胞膜修饰可显著降低巨噬细胞对纳米颗粒的非特异性摄取，而透明质酸修饰则增强了其对LPS诱导的M1型巨噬细胞的靶向能力。在ApoE^-/-小鼠模型中，miR-10a@H-MNP表现出长达6.2小时的血液循环半衰期，并能高效富集于动脉斑块内的CD86阳性巨噬细胞区域。

体内治疗效果与机制验证

经过4周治疗，miR-10a@H-MNP组小鼠主动脉斑块面积降至4.91%，显著低于阿托伐他汀组（9.08%）和普通miR-10a@NP组（8.83%）。组织学分析显示，治疗组斑块纤维帽厚度增加，胶原含量升高，坏死核心缩小。流式细胞术进一步证实，miR-10a@H-MNP能显著降低主动脉组织中CD86阳性M1型巨噬细胞比例，同时提高CD206阳性M2型巨噬细胞比例。血清炎症因子（IL-1β、TNF-α、IL-6）水平也同步下降。

安全性评估

重要器官组织学检查和血液生化指标分析显示，miR-10a@H-MNP治疗未引起显著毒性反应，表明该纳米系统具有良好的生物相容性。

这项研究的重要意义在于首次将线粒体代谢调控与表观遗传重塑有机结合，提出了"代谢-表观遗传轴"作为动脉粥样硬化治疗的新靶点。与传统他汀类药物相比，miR-10a@H-MNP不仅能更有效地缓解斑块进展，还能通过重塑免疫微环境实现疾病修饰作用。该策略的创新性体现在三个方面：一是利用内源性miR-10a同时调控代谢和表观遗传两个关键环节；二是通过仿生纳米技术实现细胞特异性靶向递送；三是构建ROS响应型释药系统，确保药物在病灶部位精准释放。尽管该研究在动物模型中展现出显著疗效，但作者也指出将其推向临床仍需解决人类斑块异质性、长期安全性等问题。未来研究方向可能包括联合递送其他抗炎因子、拓展至其他慢性炎症疾病应用等。这项研究为基于代谢性表观遗传调控的动脉粥样硬化治疗提供了概念验证，展示了纳米生物材料在精准医疗中的巨大潜力。