《Molecules》：Nanoparticle-Based Targeted Drug-Delivery Systems for Cardiomyopathy: Mechanisms and Therapeutic Advances
心肌病是一类异质性疾病，其特征为心肌的结构或功能异常，由高血压和冠状动脉粥样硬化性心脏病等疾病引起。目前的治疗主要依赖药物治疗和生活方式干预，但这些方法受限于生物利用度低和不良反应。纳米颗粒（NPs）可通过被动或主动靶向将治疗药物递送至心肌组织，保护其所携带的药物免于过早降解。它们还表现出良好的生物相容性，并能最大限度减少对健康组织的损伤。本综述总结了NPs在心肌病中的应用及其主动和被动靶向策略，并根据已发表的单项研究报告的机制进行了简要概述。其旨在为心肌病的临床管理提供治疗策略，并为未来的转化研究奠定理论基础。
2. 心肌病的发病机制
2.1. 线粒体损伤
2.1.1. 线粒体结构受损
线粒体是由两层膜叠加构成的封闭结构，通常呈杆状或颗粒状，主要分为外膜、膜间隙、内膜和基质。线粒体是半自主细胞器，拥有自身遗传物质mtDNA。mtDNA突变可损害心肌细胞的氧化磷酸化（OXPHOS）和呼吸链功能，导致线粒体ATP生成减少和活性氧（ROS）生成增加，最终导致慢性心力衰竭。研究表明，约四分之一伴有线粒体异常的扩张型心肌病（DCM）患者的心肌细胞中存在mtDNA突变，原发性DCM患儿的外周血中也发现了mtDNA点突变。与DCM相关的mtDNA突变应分为胚系变异和体细胞变异。胚系mtDNA变异通过母系遗传，其异质性水平在不同组织和世代间可能不同，因此临床表现部分取决于心肌中的突变负荷是否超过功能阈值。而体细胞mtDNA变异在受精后产生，可能在衰老过程中或因氧化和代谢应激而在心肌中积累，这类变异不具遗传性且可能局限于特定组织，因此外周血检测可能低估其在心肌中的丰度。这种区分影响治疗方案的选择：胚系突变可通过遗传咨询、预防母系传播或调节异质性策略来处理，而体细胞突变则需要心脏特异性检测和靶向线粒体干预。FUN14结构域蛋白1（FUNDC1）是一种线粒体膜蛋白，在维持线粒体完整性中发挥关键调控作用，研究证实其在DCM和糖尿病心肌病中均表达下调。
2.1.2. 线粒体功能受损
线粒体是氧化磷酸化和三磷酸腺苷（ATP）合成的主要场所，也是机体能量代谢的中心。钙失调是线粒体功能障碍的主要原因之一。线粒体与内质网和细胞外基质共同调节Ca2+的摄取和释放，以维持细胞内钙稳态。钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）是心肌细胞钙稳态的关键调节因子。然而，不同类型的CM中钙（Ca2+）失调的机制和后果各不相同。在DCM中，心脏线粒体CaMKII的过表达会引发不良代谢重编程，损害ATP生成，导致心室扩张和收缩功能障碍。相比之下，在携带TPM1-p.E181K突变的儿童肥厚型心肌病（HCM）模型中，抑制CaMKII/HDAC4信号通路会破坏肌原纤维的组织结构并增加心肌收缩力，从而降低心室顺应性并损害舒张期充盈。在致心律失常性心肌病（ACM）中，已发现心脏基质细胞内的钙处理异常，这些异常倾向于促进纤维脂肪重塑，而非直接导致线粒体能量耗竭。在糖尿病心肌病中，TLR4/CaMKII/NLRP3通路的激活将钙依赖性信号与炎症反应和心肌细胞焦亡联系起来。因此，尽管所有这些CM中都存在钙失调，但受影响的细胞类型、上游触发因素、下游信号通路以及功能后果均取决于特定的亚型。自噬可将包括错误折叠蛋白、受损细胞器和积累的有害物质在内的异常细胞成分运输至溶酶体进行降解和回收，它支持细胞存活并作为一种自我保护机制。心血管疾病，特别是CM，与自噬流减少密切相关。由于心肌细胞依赖于线粒体健康，线粒体自噬——一种针对受损线粒体的选择性自噬形式——尤为重要。自噬-线粒体自噬平衡的破坏会加速线粒体功能障碍、氧化损伤和心肌细胞死亡，从而促进不良心脏重塑和CM的进展。自噬的启动由AMP活化蛋白激酶（AMPK）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）协同调控，它们在细胞能量和营养稳态中发挥互补作用。在应激条件下，AMPK通过直接激活ULK1和抑制mTORC1来促进自噬；反之，在营养充足条件下，活化的mTORC1抑制ULK1。一旦这种抑制性调控被解除，ULK1可与Atg13和FIP200形成复合物，启动自噬体形成。随后，活化的ULK1与Beclin1协同作用，促进Atg14-Vps15-Vps34磷脂酰肌醇3-激酶复合物的形成，从而促进自噬。与此调控框架一致，二甲双胍在糖尿病心肌病小鼠模型中激活了AMPK依赖性自噬并抑制了NLRP3炎症小体，从而减轻了心肌炎症和损伤。
2.2. 心肌炎症损伤
炎症是对组织损伤的保护性反应，是一个涉及损伤、防御和修复的动态过程，其基本病理变化包括组织变性、渗出和增生。自噬可通过直接抑制炎症小体和间接清除炎症刺激物（如受损细胞器或病原微生物）来抑制炎症反应，从而保护细胞免受过度和持续的炎症损伤。NLRP3炎症小体由NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）和caspase-1组成，广泛表达于心肌细胞、内皮细胞、巨噬细胞和成纤维细胞中，在CM的发生发展中发挥重要作用。对阿霉素诱导的DCM的研究表明，ROS依赖性的NLRP3炎症小体活化和焦亡将NLRP3与DCM的发病机制联系起来；NLRP3抑制剂可能逆转DCM引起的心肌损伤。NLRP3炎症小体组分的病理意义取决于其功能定位和CM的具体亚型。Caspase-1切割GSDMD并促进IL-1β和IL-18成熟；同时，GSDMD的N端片段形成膜孔，导致细胞膜破裂和炎症介质释放。因此，caspase-1和GSDMD影响焦亡过程，而IL-1β和IL-18则主要加剧炎症反应并导致心脏重塑。在糖尿病心肌病中，代谢应激、钙稳态失衡、线粒体ROS和受损的mtDNA激活NLRP3，进而触发caspase-1活化和IL-1β、IL-18的释放。Caspase-1和GSDMD在心肌细胞的焦亡过程中发挥直接作用，是该通路的关键因素。IL-1β也通过促进免疫细胞募集、成纤维细胞活化、细胞外基质沉积和慢性心肌炎症发挥重要作用，而IL-18的独立作用研究相对较少。在非缺血性和阿霉素诱导的DCM中也观察到类似模式，caspase-1-GSDMD通路与心肌细胞丢失、心室扩张、纤维化和射血分数受损相关。在HCM中，caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18的表达升高与NLRP3通路的激活有关。在ACM中，IL-1β可能扮演更关键的角色：对人心肌组织和Dsg2突变小鼠的研究显示，在炎症-纤维化灶内存在表达NLRP3的巨噬细胞和升高的IL-1β水平，而中和IL-1β可减少纤维化、保护心脏功能并缓解电生理异常。环鸟苷酸-腺苷酸（cGAMP）合酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）信号通路是一种由胞质DNA激活的细胞内免疫应答机制，通常在肿瘤免疫中发挥关键作用。该通路也可通过抑制CGAS/STING/NLRP3来改善HCM的心脏功能并减少心肌细胞肥大。新证据表明，cGAS-STING信号通路可能参与了一个分子定义的散发性HCM亚群，而非经典肌管性HCM的普遍机制。在该研究中，从散发性HCM患者（此类患者的基因检测常具挑战性）中鉴定出的一个体细胞NAP1L1 p.D349E变体，被发现能破坏核小体形成、促进核DNA释放到胞质中并激活cGAS-STING-IFN信号通路。NLRP3选择性地与ASC相互作用形成NLRP3-ASC复合物，该复合物可作为NF-κB信号通路的上游激活剂，参与调节NF-κB活性。研究表明，TLR4/ZNF480/AP-1/NF-κB信号通路与心肌损伤相关。
2.3. 氧化应激
氧化应激源于氧化剂与抗氧化剂之间的失衡，导致过量ROS损害脂质、蛋白质和DNA。尽管在富氧环境中氧化应激不可避免，但适度的氧化应激有助于通过调节氧化还原敏感信号通路（如NF-κB和Nrf2/Keap1）来维持正常细胞功能。氧化应激反应会增加炎症细胞因子（包括TNF-α和IL-1β），从而导致炎症。在DCM患者中，Nrf2/Keap1比值显著升高，而NQO1、SOD1和GPX3等抗氧化剂的表达则显著降低。PI3K/AKT信号通路在HCM动物模型中显著上调，而Nrf2表达下调。此外，HCM的发展与细胞凋亡相关，表现为Bcl-2和Bcl-xL表达降低以及caspase-3活性增加。
2.4. 内质网应激
内质网（ER）应激由错误折叠蛋白的积累触发，并通过激活未折叠蛋白反应（UPR）来解决。然而，长期应激可导致细胞凋亡。ROS通过氧化蛋白质并破坏其折叠状态来诱导ER应激，而ER应激反过来又可通过内质网氧化还原酶1（ERO1）等机制增加ROS的产生，从而加剧氧化应激反应，形成恶性循环。mtROS的产生会激活Keap1-Nrf2通路，诱导HO-1、NQO1、SOD和GPX等抗氧化基因的表达。当ROS产生超过此保护能力时，持续的氧化应激会损害线粒体组分并破坏内质网中的蛋白质折叠。由此产生的内质网应激激活UPR；若此状态持续过久，将进一步增加ROS产生、破坏钙稳态并加剧线粒体功能障碍。随后，过量的ROS和受损的mtDNA激活NF-κB和NLRP3等炎症信号通路，从而促进炎症反应和心肌细胞死亡，导致成纤维细胞活化、细胞外基质沉积和不良心肌重塑。
2.5. 致病机制间的相互作用
线粒体功能障碍、氧化应激和炎症等机制可相互影响。当线粒体膜受损时，线粒体产生过量的线粒体ROS（mtROS），导致氧化应激。过量的mtROS反过来会氧化线粒体内的蛋白质、脂质和DNA，进一步损害OXPHOS和ATP生成。mtROS、钾离子外流和氧化的mtDNA可激活NLRP3炎症小体，后者进而激活caspase-1，导致IL-1β和IL-18水平升高，并可能触发焦亡。同时，线粒体膜通透性增加以及通过线粒体自噬清除受损线粒体的能力不足，导致mtDNA在胞质中积累。胞质中的mtDNA被cGAS识别，生成cGAMP并激活STING。随后TBK1-IRF3和NF-κB通路的激活诱导I型干扰素和其他促炎介质，加剧炎症反应。这些信号通路间的相互作用在CM的发生和发展中起着重要作用。它们的同步激活会破坏心肌能量代谢和钙稳态，降低心肌收缩力，并促进凋亡、焦亡及其他形式的细胞死亡。此外，持续的氧化和炎症损伤会激活心脏成纤维细胞，增强细胞外基质沉积，导致心肌纤维化、心室肥厚或扩张、电不稳定以及进行性心功能不全。尽管这些通路在不同CM亚型和疾病阶段的相对贡献有所不同，但它们之间的相互作用代表了连接细胞应激与不良心肌重塑和心力衰竭的共同机制。
3. 纳米颗粒的特性
纳米技术与生物医学的结合前景广阔。随着纳米技术的快速发展，基于纳米载体的药物递送系统引起了广泛关注。NPs具备许多传统材料所不具备的优越特性，例如延长药物的全身循环时间、降低脱靶细胞毒性、提高药物溶解度、降低所需剂量、结合诊断和治疗试剂形成诊疗一体化药物，以及增强药物在特定部位的蓄积。这些特性使其在各种CM的治疗中具有巨大潜力。纳米颗粒平台大致可分为：有机纳米载体、无机纳米材料和生物衍生系统。其递送效率受尺寸、形状、表面特性、疏水性以及生物物理和化学属性等因素的影响。这些NPs可设计为特异性地靶向体内受影响区域，并实现药物的控制释放，从而提高生物利用度、降低所需剂量、缩短治疗时间并减少副作用。癌症治疗长期以来一直是该领域中最早、研究最深入且临床最成熟的分支之一。NPs的被动靶向可利用肿瘤血管的病理特征促进其在肿瘤内蓄积；而主动靶向则利用配体等机制促进癌细胞介导的受体识别和内吞作用。NPs可通过氧化应激等机制诱导线粒体凋亡或触发铁死亡。这些原理可作为设计CM靶向纳米递送系统的基础。无机纳米材料已成为生物医学领域极具前景的治疗平台。它们可以调节氧化还原稳态。此外，其巨大的比表面积和表面丰富的活性位点可实现有效的多酶级联催化，从而大大提高催化效率。基于金属有机骨架的纳米材料进一步扩展了这些应用领域，其高孔隙率、可调的组成和易于功能化的表面使得小分子、生物大分子和诊断试剂的装载与控制释放成为可能。同时，这些NPs可以防止蛋白质变性或蛋白水解，这有助于克服诸如血脑屏障和肠道屏障等生物障碍，从而增强药物递送并减少药物降解。然而，无机纳米颗粒的临床应用受到生物降解性差、器官长期蓄积、离子释放、氧化应激、炎症和潜在长期毒性的限制。
4. 纳米颗粒治疗心肌病
4.1. 纳米颗粒治疗DCM
4.1.1. PLGA治疗DCM
PLGA及其修饰的纳米系统可通过多种机制（包括心肌修复、减少药物诱导的心脏毒性、抑制心肌重塑）促进DCM的治疗。心脏归巢肽修饰的、负载miR-30b-5p的PEG-PLGA NPs通过靶向TGFBR2并抑制TGF-β/TGFBR2相关信号通路，减轻心肌纤维化、炎症和心室重塑。Switala等人发现，无载荷的PLGA颗粒（称为增强聚合物）主要由肝脏中的库普弗细胞摄取，而非直接沉积在心脏，但能显著提高AAV载体和病毒样NPs的心脏递送效率，同时减少在肝脏的脱靶蓄积。鉴于遗传性DCM和部分特发性DCM与基因突变密切相关，该研究表明PLGA不仅可作为传统药物或核酸的载体，还可作为心脏靶向递送增强剂，为DCM的基因递送、基因编辑和核酸药物治疗提供了纳米医学的新方向。为解决化疗诱导的继发性DCM，Drinkovic等人制备了PLGADOX并与ConvDOX和LipoDOX进行比较。结果显示，ConvDOX引起明显的心肌纤维坏死和炎症反应，而PLGADOX诱导的心肌损伤较轻，主要表现为对线粒体代谢的有限影响。这表明PLGA包封的DOX可以减轻蒽环类药物的心脏毒性，为预防化疗相关性DCM提供了一种纳米医学策略。
4.1.2. 外泌体治疗DCM
外泌体是天然的纳米级膜结合细胞外囊泡（EVs）。它们具有良好的生物相容性、低免疫原性和组织或细胞靶向特性，并介导细胞间通讯和功能调节。由于它们能将货物传递给受体细胞并影响多种生物学过程，因此是用于疾病诊断、生物标志物发现和创新药物开发的有前途的天然纳米级平台。外泌体在DCM的发病机制、诊断和治疗干预中发挥着至关重要的作用，尤其是在基因层面。DCM患者循环外泌体携带的circRNA作为信息载体，参与心肌重塑、炎症、氧化应激、凋亡和纤维化。Xu等人发现，合并心力衰竭的DCM患者血浆外泌体具有特定的circRNA谱，包括49个差异表达的circRNA，提示外泌体circRNA可作为DCM的潜在生物标志物。此外，同一研究在合并心力衰竭的DCM患者血浆外泌体中鉴定了92个差异表达的miRNA，表明血浆外泌体miRNA可作为稳定的纳米级生物标志物和外泌体诊断及治疗策略的潜在靶点。外泌体也充当细胞间通讯的媒介，可能促成心肌重塑、纤维化和肥厚。Jiang等人发现，儿科DCM患者的血清外泌体可被新生大鼠心室肌细胞（NRVMs）和诱导多能干细胞来源的心肌细胞（iPSC-CMs）摄取，诱导心房钠尿肽（ANP）和脑钠肽（BNP）表达及心肌细胞肥大，提示其在儿科DCM早期诊断中的价值。Gong等人表明，这些外泌体通过Akt/mTOR通路抑制自噬，从而增加Col1A1、ANP和BNP的表达，加剧DCM相关的心肌纤维化和肥厚。阿霉素诱导的化疗相关性心肌病也可通过外泌体及其相关纳米递送系统介导的抗炎、抗凋亡和抗纤维化作用以及对心脏重塑的调节等多种机制得到改善。来自不同来源（如同充质干细胞、滋养层干细胞和心脏干细胞）的治疗性外泌体可被心肌细胞或心脏组织有效摄取。在动物模型中，它们能提高左心室射血分数（LVEF），并减少凋亡、炎症、纤维化和心室重塑。此外，心脏靶向脂质体Lipo@miR-185-5p抑制剂将外泌体衍生的miRNA调控与纳米递送相结合，调节BCL-2、BAX、Cleaved-Caspase3等，从而抑制凋亡、氧化应激和DNA损伤，改善阿霉素诱导的化疗相关性心肌病小鼠的心脏功能。不同细胞来源的外泌体对心肌纤维化和功能具有相反的作用，这主要是由于供体细胞的来源和状态存在差异。源自健康干细胞或祖细胞的外泌体通常携带具有心脏保护作用的miRNA和蛋白质，可抑制炎症、凋亡和纤维化。然而，应激或病变心肌细胞释放的外泌体可能包含病理信号，激活心脏成纤维细胞并导致心脏重塑。其生物学效应还受受体细胞类型、疾病阶段、剂量和组织分布的影响。与这种来源依赖性异质性一致，源自患病心肌细胞的外泌体也可能对心肌产生有害作用。DCM中心肌细胞衍生的外泌体可被心脏成纤维细胞摄取，通过富集miR-218-5p、抑制TNFAIP3、激活TGF-β/Smad2通路以及上调Col1a、Col3a和CTGF等纤维化标志物，促进心肌纤维化并损害心脏功能。
4.1.3. 细胞外囊泡（EVs）治疗DCM
EVs是被主动释放到细胞外环境中的纳米级膜结合囊泡。它们介导细胞间通讯、免疫调节、炎症反应、组织修复和疾病进展。由于EVs反映了其来源细胞的生理或病理状态，并将所携带的分子信息传递给受体细胞，因此可作为疾病诊断和预后评估的液体活检生物标志物，以及用于药物、核酸和蛋白质的天然纳米递送系统。因此，它们在心血管及其他疾病的精准诊断和治疗中具有重要价值。EVs可通过携带mRNA和非编码RNA等活性分子参与DCM的病理进程、分子诊断和治疗干预。来自DCM患者的循环EVs表现出独特的疾病特异性分子特征。Roura等人通过体积排阻色谱法（SEC）分离血浆来源的EVs，并结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）蛋白质组学分析，揭示了DCM-EVs中独特的蛋白质谱。该谱显示出纤维蛋白原α/β/γ链、血清转铁蛋白、α-1-抗胰蛋白酶、簇蛋白等多种蛋白质的显著富集，这些蛋白质主要与应激反应、血小板脱颗粒、凝血和补体相关通路有关，表明循环EVs可作为DCM液体活检和疾病进展监测的重要来源。不同来源或通过不同诱导方法产生的EVs可通过免疫调节、抗炎和抗纤维化机制改善DCM。在阿霉素诱导的心肌病小鼠模型中，过表达KLF2的内皮细胞来源的外泌体（KLF2-EVs）改善了LVEF和左心室短轴缩短率（LVFS）。KLF2-EVs通过抑制CCR2依赖性单核细胞迁移来减轻心脏炎症，提示其治疗蒽环类药物诱导的心脏损伤的潜力。Sun等人证明，低强度脉冲超声（LIPUS）可诱导内皮细胞释放富含miR-99a的EVs。这些EVs被CD4+T细胞摄取后，抑制mTOR和TRIB2表达，减少糖酵解，并使Th17/Treg免疫平衡向抗炎状态转变，从而减轻炎症性DCM中的心肌肥厚、炎症和纤维化。该结果表明，LIPUS通过激活内皮细胞EV-miR-99a介导的免疫重塑，成为一种非侵入性的纳米囊泡诱导的DCM治疗策略，并提供了一种有前景的基于EV的纳米医学方法。在一项关于心力衰竭的病例报告中，Menasché等人首次将源自人iPSC来源的心血管祖细胞的富含EV的分泌组应用于患有严重非缺血性DCM相关心力衰竭的患者。重复静脉输注耐受性良好，无严重不良事件、室性心律失常或显著的免疫反应。6个月后，NT-proBNP水平下降，LVEF改善，左心室舒张末期容积/左心室收缩末期容积（LVEDV/LVESV）减小。该研究表明，CPC来源的富含EV的分泌组可作为DCM相关心力衰竭的一种安全的纳米医学治疗策略。在DCM中，EVs既可作为反映分子变化和炎症/凝血状态的稳定纳米级液体活检生物标志物，又可作为传递miRNA、蛋白质和免疫调节信号的天然治疗性纳米囊泡，因此为DCM的精准诊断、疾病进展监测和无细胞纳米医学治疗提供了重要的研究基础。
4.1.4. 碳纳米颗粒治疗DCM
在无机纳米材料中，碳纳米材料（CNPs）因其导电性、机械强度、柔韧性和生物相容性，在解决DCM相关的电生理异常、收缩力受损、心肌修复和疾病监测方面具有潜力。由于DCM常涉及心室扩张、收缩力降低和电-机械耦联异常，因此具有导电和机械支撑能力的碳纳米材料为其治疗提供了新的材料基础。在细胞水平上，多壁碳纳米管（MWCNTs）增强了新生大鼠心室肌细胞的电活动和收缩力。MWCNTs促进Cx43、plakoglobin、desmoplakin和N-cadherin表达，并增加场电位频率、钙瞬变频率和幅度以及心肌细胞缩短程度。它们还下调miR-135a-5p，解除其对钠/钙交换体NCX1的抑制，增强钙处理和收缩相关基因表达以及氧化磷酸化活性。
4.1.5. 金纳米颗粒治疗DCM
在无机纳米材料中，金纳米颗粒（AuNPs）因其表面可修饰性、近红外吸收、光热转换能力和药物递送潜力，在生物医学、材料科学和生物分析化学中展现出巨大潜力。AuNPs具有生物相容性，可降低免疫排斥风险，并能穿透血脑屏障等生物屏障。其巨大的表面积可通过共价或非共价结合负载药物、蛋白质或遗传物质。其表面等离子体共振和光散射特性使其适用于光疗和光诊断。AuNPs在CM相关心力衰竭的靶向药物递送、治疗监测和心肌保护方面具有研究价值。Higuchi等人使用聚乙二醇（PEG）修饰的金纳米棒（GNRs）检查了其在心脏特异性TNF-α过表达的炎症性心肌病小鼠模型中的分布，该模型以心肌炎症、心室扩张和心功能不全为特征。PEG修饰的GNRs在转基因衰竭心脏中的水平显著高于野生型心脏，并且心肌金含量与心室重量/体重呈正相关。这些发现表明，GNRs随着心肌炎症和心室肥厚的加重而在病变心脏中蓄积，支持其在DCM相关炎症重塑中的靶向成像和药物递送应用。进一步研究证实了30nm AuNPs和维拉帕米结合物的心脏保护作用，表现为DCM大鼠心肌收缩力改善、胸腔积液减少和死亡率降低，且疗效优于单独使用左西孟旦。此外，超声空化技术进一步增强了AuNPs向心肌细胞和线粒体的递送，支持了DCM的靶向药物递送系统。然而，金纳米材料在DCM中的应用也需要仔细考虑安全性限度。同时，应将非医用胶体金属补充剂的安全风险与治疗性AuNPs区分开来。Archer报告了一例患者在连续约三个月每天摄入一茶匙20ppm胶体金制剂并间歇性服用胶体银长达七年后，出现DCM和左束支传导阻滞的病例。因此，临床上应避免长期使用无机纳米颗粒制剂。
4.1.6. 银纳米颗粒治疗DCM
银纳米颗粒（AgNPs）具有抗菌、抗炎、生物传感和细胞分化调节等特性，并在心血管组织工程和再生医学中显示出潜力。AgNPs的生物效应具有浓度和背景依赖性。在H9c2心脏祖细胞中，暴露于0至10 μg/mL浓度的AgNPs 48小时后，细胞活力呈剂量依赖性下降。在特定制剂的半数抑制浓度（IC50）下，AgNPs增加了ROS产生，降低了线粒体ATP水平，并上调了AMPK1α、Atg5、Beclin1和LC3BII的表达，表明其诱导ROS介导的线粒体功能障碍、自噬和凋亡。AgNPs还通过AMPK/mTOR相关的自噬功能障碍降低了线粒体膜电位、NAD+/NADH比率和ATP水平，而亚硒酸钠可部分减弱这些毒性效应。Adibkia等人发现，2.5 μg/mL的AgNPs促进骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）向心肌细胞分化，延长端粒长度，并上调端粒酶逆转录酶（TERT）、细胞周期蛋白D和Wnt3/β-catenin相关基因的表达，表明AgNPs可能通过端粒长度延长和Wnt3/β-catenin信号通路促进BM-MSCs分化为心肌细胞。AgNPs与DCM的关系主要表现为：在高风险暴露下，AgNPs可能通过氧化应激、线粒体损伤和异常自噬加剧DCM相关的心肌损伤；而在低剂量、可控条件下，它们可能通过促进干细胞向心肌细胞分化，为DCM的心肌再生和修复提供一些实验证据。目前，尚未建立基于AgNPs的心脏治疗的临床验证剂量范围或安全阈值。健康志愿者可耐受每日100-480 μg银的短期口服暴露（连续14天）；然而，静脉动物研究表明，给予10 μg/mL溶液后，AgNPs以依赖于制剂、粒径和剂量的方式在器官中蓄积并诱导炎症。目前，2.5 μg/mL通常被认为是体外概念验证值。
4.1.7. 二氧化硅纳米颗粒治疗DCM
由于其结构稳定性、可调孔隙率和易于表面修饰，二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）被认为是心血管药物递送的重要候选载体；然而，其在DCM中的应用需要仔细权衡“心脏靶向递送益处”和“潜在心肌毒性”。Pikwong等人开发的心脏细胞膜包被的介孔二氧化硅纳米颗粒（cCMCMSNs）增强了心肌细胞对MSNs的选择性摄取，并减少了巨噬细胞的吞噬作用，显示出良好的心脏靶向递送潜力。Lozano等人发现，SiNPs可损害心肌线粒体功能，诱导ROS产生，并开放线粒体通透性转换孔（mPTP），导致ATP生成减少、心肌细胞坏死和心脏机械功能受损。这些发现表明，SiNPs可能通过“ROS-mPTP-线粒体能量耗竭”途径加剧DCM相关的收缩功能障碍。进一步研究表明，SiNPs可通过ROS/NLRP3/Caspase-1/GSDMD途径诱导心肌细胞焦亡，并上调ANP、BNP和β-MHC等心脏肥大标志物，提示它们可能参与DCM进展过程中的炎症性心脏重塑。SiNPs的毒性主要源于其暴露的硅醇基团、残留的合成试剂以及不完全的降解或清除。这些特性会破坏细胞膜、促进ROS产生、损害线粒体、减少ATP合成并激活NLRP3介导的炎症和焦亡。毒性程度取决于粒径、形状、孔隙率、剂量、暴露时间和给药途径等因素。为了确定某种物质是否对身体有害，需要评估剂量和时间依赖性参数，如细胞活力、膜完整性、组织病理学、生物分布、降解和清除率。只有当这些参数达到所需标准时，该物质才能用于实验。
4.1.8. 氧化铁纳米颗粒治疗DCM
涉及氧化铁纳米颗粒治疗疾病的研究主要服务于两个不同的目的：通过磁共振成像（MRI）评估疾病和促进实验性治疗。成像探针利用了超顺磁性、MRI对比效能、巨噬细胞摄取和组织分布等因素。Lagan等人采用超细超顺磁性氧化铁纳米颗粒，结合多序列、多时间点MRI技术，阐明了这些纳米颗粒被心脏巨噬细胞摄取并分散在整个心肌间质中，R2*/R1比值可作为心肌巨噬细胞活跃浸润的定量指标，强化了其作为检测DCM中心肌炎症的成像探针的潜力。治疗应用的评估考虑了生物活性、剂量安全性、组织暴露和心脏损伤恢复程度等因素。在阿霉素诱导的化疗相关性心肌病大鼠模型中，氧化铁纳米颗粒（FeONPs）被发现可降低肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）、心肌肌钙蛋白I（cTn-I）、NADPH氧化酶和丙二醛（MDA）的水平；同时增强超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的活性；并减少炎症、凋亡和心肌组织损伤。此外，当FeONPs与硒纳米颗粒联合使用时，其效果进一步增强。
4.1.9. 其他
蛋白质NPs、纳米晶纤维素复合载体和胶原纳米纤维支架在DCM靶向治疗、心肌毒性保护和组织修复方面显示出潜力。Tomar等人开发了α-乳清蛋白纳米颗粒（LANPs）用于递送GFP-p53 DNA和卡维地洛（CVD）。负载GFP-p53 DNA和CVD的LANPs形成球形NPs，实现了高效载荷装载，并优先在心脏中蓄积。在体内，GFP-p53-DNA-LANPs产生了比可溶性GFP-p53-DNA、可溶性CVD或CVD-LANPs更强的治疗效果，恢复了R波振幅、R-R间期和心率，并改善了心肌结构，从而为基因和药物递送提供了一个生物相容性好、心脏靶向的纳米载体平台。Karimian等人设计了叶酸靶向的AF-NCC/Fe3O4 NPs作为DOX递送载体。该纳米系统显示出高包封效率和酸性响应性药物释放，增强了抗肿瘤活性，同时降低了对心脏等重要器官的毒性，从而提供了一种预防化疗诱导的DCM的策略。与全身给药的纳米颗粒不同，胶原纳米纤维支架是可植入的组织工程平台，为心肌修复提供结构和生物学支持。Joanne等人创建了一种由胶原纳米纤维制成的临床级支架，并接种了人诱导多能干细胞来源的心肌细胞。在非缺血性DCM小鼠模型中，植入该支架可使左心室容积稳定、LVEF得以维持、内皮细胞密度增加、支架血管化增强以及纤维化重塑减少。尽管移植细胞在植入14天后不再可观察，但功能优势仍然存在，这加强了胶原纳米纤维支架在心脏组织工程（而非全身药物递送）中的应用潜力。总之，纳米颗粒递送系统可以提高有效载荷的递送效率或降低心脏毒性，而胶原纳米纤维支架则通过可植入组织工程方法促进心肌修复。这些策略在不同DCM亚型中的普遍适用性仍不确定。某些miRNA谱可能与多种病因相关。未来的研究应进一步阐明不同的亚型，以便为临床治疗提供更精确的指导。
4.2. 纳米颗粒治疗HCM
4.2.1. PLGA治疗HCM
褪黑素具有潜在的抗肥厚和抗纤维化作用，但其在心脏微环境中的停留时间短限制了其治疗应用。Zhao等人开发了一种双靶向纳米平台，其中褪黑素和超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）被封装在用心脏归巢肽（CHP）功能化的PLGA-COOH纳米颗粒中。CHP提供了对肥厚心肌的分子靶向，而SPIONs的超顺磁性则实现了外部磁场引导的心脏蓄积。在外部磁场存在下，纳米颗粒显示出更大的心肌蓄积，并增强了褪黑素的治疗效果，减少了心脏肥厚、纤维化以及胶原I、TGF-β1和Smad3的表达。
4.2.2. 水凝胶治疗HCM
纳米水凝胶是通过物理或化学交联聚合物（如聚乙二醇和透明质酸）形成的三维聚合物网络，广泛应用于药物递送、生物成像、组织工程和柔性电子设备等领域。将纳米结构掺入水凝胶中可以增强机械强度、药物递送和生物相容性。近年来，水凝胶作为心血管疾病药物递送平台越来越受到关注。然而，支持使用治疗性纳米水凝胶治疗原发性HCM的直接证据仍然有限。大多数与HCM相关的水凝胶研究是利用这些材料作为三维支架或力学可调基质来复制心肌微环境和研究疾病机制，而非作为治疗性纳米颗粒。尽管这些研究证明了纳米载体和水凝胶平台在病理性心脏重塑中的治疗潜力，但它们在肌小节性或其它形式的原发性HCM中的疗效仍有待进一步探索。
4.3. 纳米颗粒治疗糖尿病心肌病
4.3.1. PLGA治疗糖尿病心肌病
PLGA NPs可通过多种机制影响糖尿病心肌病的治疗，包括减少心肌细胞的氧化应激，从而保护心肌。Zhang等人使用新型PLGA-胰高血糖素样肽-1（GLP-1）NPs，以聚乳酸为药物载体，研究了这些NPs对糖尿病大鼠心肌损伤的保护作用。结果表明，PLGA-GLP-1 NPs可以增强心肌细胞的抗氧化能力，同时促进心肌细胞线粒体DNA。此外，使用PLGA负载的钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT-2）抑制剂达格列净（DAPA）纳米乳剂处理糖尿病心肌病小鼠的AC16细胞。与对照组相比，PLGA负载治疗降低了小鼠心肌组织中氧化应激相关标志物的水平，同时保护了线粒体功能并调节了心肌铁代谢，以治疗糖尿病心肌病及其导致的心力衰竭。Gao等人还使用多糖硫酸盐负载的PLGA NPs治疗糖尿病心肌病的冠状微循环功能障碍，通过NF-κB-PEGA通路恢复了大鼠的心脏功能，同时降低了炎症和氧化应激水平。PLGA也为糖尿病心肌病的诊断和监测做出了贡献。Gao等人采用双乳化蒸发法制备了包覆成纤维细胞生长因子21（FGF21）的全氟丙烷（C3F8）和PLGA纳米泡。这些纳米泡可通过超声成像进行监测，并下调心肌细胞中与凋亡相关的结缔组织生长因子（CTGF）和caspase-3 mRNA，从而抑制糖尿病心肌病引起的细胞肥大等病理损伤。
4.3.2. 壳聚糖治疗糖尿病心肌病
壳聚糖是一种通过甲壳素脱乙酰化获得的天然、安全的半结晶阳离子聚合物，因其优异的生物相容性、生物降解性、丰富性、适应性和低毒性而被广泛应用。壳聚糖基生物材料在组织再生中最著名的应用之一是心脏组织工程，它具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肥胖、降血糖和降压等特性。作为一种可生物降解的纳米载体，壳聚糖可以改善药物的包封、稳定性和控释性能。壳聚糖在糖尿病心肌病治疗中显示出潜力。Georgic?等人通过超声心动图评估比较了壳聚糖和达格列净在糖尿病心肌病小鼠中的疗效，发现壳聚糖对糖尿病心肌病具有更好的治疗效果。二甲双胍是治疗糖尿病最常用的药物。二甲双胍与壳聚糖NPs的联合治疗产生了更强的抗糖尿病效果，包括降低空腹血糖和胰岛素水平。壳聚糖NPs还对凋亡蛋白Bax、Caspase-3、Fas和Fas-L产生了显著影响，同时降低了炎症细胞因子水平并恢复了心肌细胞的抗氧化能力。
4.3.3. EVs治疗糖尿病心肌病
几篇综述总结了EVs在糖尿病心肌病中的研究。脂肪干细胞来源的EVs（ADSC-EVs）具有抗炎和免疫调节作用。Zhang等人将ADSC-EVs施用于小鼠和细胞的糖尿病心肌病模型，并研究了其机制。他们通过基因测序鉴定了Chit1，并通过相关信号通路验证了治疗效果。ADSC-EVs通过Chit1下调NLRP3/caspase-1通路，从而减轻糖尿病心肌病。然而，EVs的释放也会产生不利影响。研究证实，高血糖可通过SIRT1/AMPK/PGC1α信号通路损害线粒体，导致心肌细胞凋亡并释放含有线粒体α的细胞外囊泡，从而加剧糖尿病心肌病的进展。
4.3.4. 金纳米颗粒治疗糖尿病心肌病
AuNPs可通过降低左心室肥厚指数和降低心肌组织中血管内皮生长因子A（VEGF-A）和TGF-β mRNA的表达来治疗早期糖尿病心肌病相关的左心室肥厚和壁功能障碍。卵巢切除术导致的雌激素缺乏会加剧糖尿病小鼠的心脏炎症，表现为促炎性1型巨噬细胞（M1）与抗炎性2型巨噬细胞（M2）的比例更高。将含有miR-155的AuNPs经尾静脉注射到大鼠体内可恢复心脏功能，增加M2巨噬细胞比例，并降低ROS水平。带负电荷的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包被的金纳米簇也被证明能抑制线粒体ROS的过度表达，同时稳定心肌细胞的线粒体膜电位。这些研究共同证明了AuNPs在治疗糖尿病心肌病方面的潜力。姜黄素是一种从姜黄根茎中提取的天然多酚化合物，具有多种与DCM治疗相关的生物活性，包括调节自噬、铁死亡、氧化应激、炎症和焦亡；然而，其疗效受限于水溶性和生物相容性差。使用金纳米簇可以增强姜黄素的生物利用度，并降低糖尿病心肌病细胞内的ROS水平和脂质积累，从而通过下调PPARα表达来治疗该病。
4.3.5. 银纳米颗粒治疗糖尿病心肌病
AgNPs因其抗菌、抗病毒和抗癌特性、相对生物相容性以及尺寸依赖性抑制ROS产生、DNA损伤和酶活性的能力而被广泛应用于生物医学。Atale等人使用平均粒径为40-100 nm的AgNPs处理H9C2心肌细胞，恢复了细胞形态并减少了脂质过氧化产物，表明抑制了心脏应激反应。
4.3.6. 碳纳米颗粒治疗糖尿病心肌病
碳纳米材料是纳米材料领域的关键组成部分，主要包括碳纳米管、富勒烯、石墨烯、纳米金刚石及其衍生物，广泛应用于药物和基因递送、生物成像、癌症治疗、抗病毒和抗菌以及生物传感等多个生物医学领域。碳NPs在糖尿病心肌病中的当前应用主要集中在早期检测。Nie等人使用含有多羟基和2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基的氟碳纳米片制备了一种ROS特异性MRI纳米探针，用于糖尿病心肌病的早期体内检测。另一项研究开发了一种基于富含羧酸的γ-C3N4纳米颗粒（CNNP）的水溶性电化学发光生物传感器，可监测心肌细胞中的ROS水平和代谢功能，用于早期检测。
4.4. 纳米颗粒治疗ACM
ACM的特征是心肌细胞进行性丢失并被纤维脂肪组织取代。Lin在ACM小鼠模型中评估了EVs的疗效，发现接受EVs治疗的小鼠心脏功能改善，泛炎症转录因子NF-κB和NLRP3表达降低，心律失常减少。为了治疗hiPSC-CMs引起的节律失常和诱导性心肌病，Richards等人将导电硅纳米线引入hiPSC心脏球体中。通过改善内源性电微环境，该方法为下一代心脏修复提供了一种先进的细胞递送工具。
4.5. 植物源纳米颗粒治疗心肌病
过去70年来，植物提取物和天然草药因其抗炎和抗过敏特性以及副作用小而引起了研究兴趣。许多植物源生物活性化合物也可能作为心肌病的化学预防剂，但酶降解和低生物利用度限制了它们的应用。NPs可以保护活性成分免于降解并提高溶解度。此外，植物源化合物可能发挥多靶点生物效应并增强常规药物的活性。川芎嗪（LIG）是从药用植物川芎根茎中提取的一种生物活性生物碱，具有心脏保护作用，但水溶性差、生物利用度低。Wang等人使用四面体框架核酸分子作为纳米载体治疗阿霉素诱导的心肌病（DIC）。该纳米载体通过抑制线粒体稳态紊乱来改善心肌损伤。Tohidi等人也研究了DIC，发现纳米姜黄素胶囊可减轻阿霉素诱导的心脏毒性。Hanafy等人开发了含有花青素作为活性成分的淀粉-白蛋白水凝胶NPs。通过利用纳米载体的尺寸效应和结构屏障来增强心脏滞留，靶向修复四氯化碳诱导的心肌纤维化和糖原贮积性心肌病。这些NPs通过清除脂质过氧化产物和纠正异常的心肌糖原沉积，恢复了心肌结构和代谢稳态。水凝胶平台也可以增强植物源生物活性化合物的递送。一种负载蒸汽提取的三七皂苷的透皮水凝胶通过抗炎和再生作用促进伤口愈合。Mageid等人使用纳米姜黄素和陈年大蒜提取物治疗链脲佐菌素诱导的糖尿病心肌病。纳米姜黄素通过上调心肌锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）和下调晚期糖基化终末产物受体（RAGE）表达来减轻氧化应激和晚期糖基化终末产物（AGEs）相关损伤，而陈年大蒜提取物则发挥降血糖、抗炎和抗氧化作用。两种药物均降低了心肌酶水平并改善了心肌病理损伤和纤维化。这些研究表明，纳米颗粒包裹的药物增强了心肌的抗炎和抗氧化能力，从而改善了心脏功能。
