线粒体移植增强巨噬细胞修复能力改善心肌梗死后心脏重塑

这篇研究开创性地提出通过线粒体移植（MT）改造巨噬细胞（MTMs）的新策略，证明其能促进巨噬细胞向修复型M2表型极化（CD206+），增强迁移、侵袭和吞噬功能，并通过线粒体转移至心肌细胞双重机制，显著改善心肌梗死（MI）后的心功能（LVEF提升23.4%）和心室重构（纤维化减少、血管新生增加）。该研究为缺血性心脏病治疗提供了新型工程化巨噬细胞疗法。

　　

线粒体移植赋能巨噬细胞：心肌修复的新范式

2.1 MT促进巨?细胞向M2样表型转化

研究团队建立了一套精密的线粒体转移系统，从C57BL/6J小鼠心脏分离出具有正常膜电位（TMRE检测证实）的功能性线粒体。通过实时活细胞成像发现，当骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）与8×10⁴个线粒体共培养时，在8小时达到最佳内化效率。共聚焦显微镜下可见外源性线粒体（红色标记）与内源性线粒体（绿色标记）的共定位，同时BMDMs形态由圆形转变为典型的M2型梭形。qPCR检测显示M2标志物CD206、CD163、Arg-1和抗炎因子IL-10表达显著上调，而M1标志物iNOS、CD80及促炎因子TNF-α、IL-1β则明显下调。流式和Western blot进一步证实，MT组M2型巨噬细胞（CD206⁺CD86^-）比例及Arg-1/CD206蛋白表达达到与IL-4诱导组相当的水平。

2.2 MT增强巨噬细胞修复功能

Transwell实验显示，经线粒体处理的BMDMs迁移数量增加10倍（330 vs 30 cells/field），侵袭能力提升5倍。划痕实验证实其条件培养基可加速内皮细胞迁移，24小时细胞移动率显著提高。在凋亡红细胞吞噬实验中，MT组的吞噬效率（CFDA⁺细胞比例）和吞噬指数（荧光强度）均显著优于对照组，表明线粒体移植全面增强了巨噬细胞的三大修复功能。

2.3 MTM疗法改善MI后心功能

在心肌梗死小鼠模型中，静脉注射MTMs（2×10⁶ cells/mL）使左室射血分数（LVEF）在第4周提升23.4%，左室短轴缩短率（LVFS）增加22.5%，效果显著优于单纯巨噬细胞治疗组。值得注意的是，MTM组的疗效甚至超越IL-4预处理的巨噬细胞，在2周时即实现20.7%的LVEF改善，展现出更快的修复速度。

2.4 MTM疗法抑制心室重构

Masson染色显示MTM组纤维化面积显著减少，免疫荧光检测到CD31⁺血管和α-SMA⁺动脉数量明显增加。Western blot显示梗死区促凋亡蛋白BAX、Caspase-3下调，而抗凋亡蛋白Bcl-2上调，证实MTMs具有多重心脏保护作用。

2.5 MTM促进CD206⁺巨噬细胞持续浸润

ELISA检测发现MTM组血清CCL2水平在MI后第4天升高1.5倍，驱动单核细胞快速募集。梗死区CD206表达量在第7天达对照组的10倍，伴随TSP-1、MERTK等粘附分子及TGF-β1（上调20倍）等修复因子的早期高表达。免疫荧光显示MTM组CD86⁺促炎巨噬细胞减少，而CD206⁺修复型巨噬细胞持续存在。

2.6 线粒体的"接力传递"现象

小动物活体成像显示DiI标记的MTMs在梗死心脏富集度提高。有趣的是，约35%的移植线粒体会从巨噬细胞释放并被心肌细胞摄取，共培养实验证实H9C2细胞对线粒体的摄取效率最高。这种独特的"巨噬细胞-心肌细胞"线粒体转移途径，为心脏能量代谢支持提供了新机制。

2.7 转录组揭示代谢重编程机制

RNA测序分析显示MTM治疗上调脂肪酸β氧化（ENPP1等）和氧化磷酸化相关基因，下调细胞死亡（STAT1/2）和氧化应激（ZBP1）通路。基因集富集分析（GSEA）证实MTM能恢复MI导致的脂肪酸代谢障碍，同时增强细胞外基质重塑和血管新生能力。

3 讨论与展望

该研究突破性地将线粒体移植与细胞疗法相结合，创建出具有"双重修复"功能的工程化巨噬细胞。与传统CAR-M疗法相比，MTM无需复杂靶向设计，通过天然趋化作用精准递送，且兼具免疫调节（促进M2极化）和代谢支持（线粒体转移）双重优势。未来研究可探索iPSC来源线粒体的标准化制备，并拓展其在卒中、糖尿病足等缺血性疾病中的应用。这项成果为基于免疫代谢干预的器官修复策略开辟了新方向。