ROS响应型一氧化氮靶向递送系统：重塑线粒体稳态治疗心肌梗死

针对心肌梗死（MI）治疗中一氧化氮（NO）生物利用度低、活性氧（ROS）致有害过氧亚硝基（ONOO-）生成的难题，研究人员开发了CTP靶向肽-药物偶联物（PDCs）CTP-PBA-ISN。该PDCs通过ROS响应释放NO前药ISN，同步生成抗氧化剂4-羟基苯甲醇（HBA）清除ROS，显著抑制心肌凋亡、促进血管新生并恢复线粒体稳态。研究证实其可改善心脏功能、延缓不良重塑，为缺血性疾病治疗提供新策略。

　　

论文解读

心肌梗死（Myocardial Infarction, MI）作为全球首要死因，即使经皮冠状动脉介入治疗（PCI）后10年死亡率仍高达72.7%。一氧化氮（NO）虽具血管舒张和促血管新生潜能，但梗死区高活性氧（ROS）环境会将其氧化为毒性过氧亚硝基（ONOO^-），导致传统NO疗法失败。此外，药物靶向性不足和ROS-RNS恶性循环进一步限制疗效。为突破此困境，浙江大学医学院附属邵逸夫医院、浙江大学高分子科学与工程学系团队联合开发了一种新型ROS响应型肽-药物偶联物CTP-PBA-ISN，相关成果发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

研究通过四步合成法将NO前药单硝酸异山梨酯（ISN）与苯硼酸（PBA）连接，再通过正交反应偶联心肌靶向环肽CTP和含邻苯二酚的接头，形成明确结构的PDCs。该PDCs在水溶液中自组装为47 nm纳米粒，经尾静脉注射至左前降支（LAD）结扎的MI小鼠模型，结合离体荧光示踪、Western blot、流式细胞术及Seahorse线粒体功能分析，系统评估其靶向性、ROS响应机制及治疗效应。

研究结果

1. 合成与表征
   CTP-PBA-ISN在1 mM H₂O₂下24小时药物释放率达86%，且通过ABTS/DPPH验证其抗氧化能力（图1D-F）。自组装纳米结构增强体内循环滞留（图1B）。

2. 细胞氧化应激调控
   在H₂O₂刺激的H9c2细胞中，CTP-PBA-ISN同步提升NO水平（↑215%）并降低ROS/RNS（↓68%），下调炎症因子TNF-α和IL-6（图2）。相较之下，游离ISN因ROS介导的NO转化反致RNS升高。

3. 线粒体功能恢复
   CTP-PBA-ISN维持线粒体膜电位（JC-10红绿荧光比↑3.1倍），减少钙超载（Fluo-4荧光↓42%），ATP产量提升2.3倍（图3）。电镜显示其保护线粒体嵴结构，而游离ISN组线粒体肿胀崩解。

4. 内皮细胞保护与血管新生
   划痕实验显示CTP-PBA-ISN促进HUVEC迁移（愈合率↑82%），上调VEGF和p-eNOS表达（图4）。管形成实验中分支点数量增加2.5倍，印证NO生物活性恢复可有效激活促血管通路。

5. 体内治疗效果
   Cy5.5标记PDCs在梗死区富集强度较非靶向组高4.3倍（图5B）。治疗28天后：

• 心脏超声显示射血分数（EF）从35.6%升至52.3%（图6C）
• 梗死面积缩小47%，心肌纤维化减少60%（图6G-H）
• CD31⁺毛细血管密度增加2.1倍（图6K-M）
• 巨噬细胞表型向修复型M2（CD206⁺）极化（图6P-Q）

机制与结论

RNA-seq分析揭示CTP-PBA-ISN通过三重机制起效（图7）：

1. 靶向-响应协同：CTP肽引导PDCs蓄积梗死区，ROS触发硼酸酯水解释放ISN和HBA，打破ROS-ONOO^-恶性循环。
2. 线粒体稳态重建：通过激活cGMP-PKG通路和TCA循环关键酶（CS、IDH2、OGDH），恢复能量代谢，抑制铁死亡。
3. 血管微环境重塑：提高NO生物利用度促进eNOS磷酸化，驱动血管新生并抑制炎症浸润。

该研究首次将PDCs技术应用于心血管领域，解决了纳米药物结构不明确、批次差异大的痛点。临床转化潜力显著：CTP-PBA-ISN组分均为临床可用物质（ISN为心绞痛一线用药），且明确化学结构利于质控。研究不仅为MI治疗提供新工具，更揭示了"ROS清除-NO时序释放"的协同必要性，为缺血性疾病的靶向递药系统设计开辟新范式。