迄今为止，心肌梗死（MI）仍然是一个重要的全球健康问题，其特点是发病率和死亡率高。线粒体损伤和功能障碍是心肌梗死后组织损伤的主要原因。研究表明，心肌缺血后，缺氧和营养供应损害心肌细胞氧化磷酸化（OXPHOS），导致ATP耗竭、酸中毒、钙超载、活性氧（ROS）增加以及相关的电子传递链（ETC）和线粒体DNA （mtDNA）损伤。此外，钙超载刺激线粒体通透性过渡孔（mPTP）打开，触发线粒体膜电位（MMP）耗散。这进一步损害线粒体结构，最终导致心肌细胞凋亡和坏死。显然，能够有效恢复线粒体功能的策略在修复缺血引起的心肌细胞损伤方面具有巨大的潜力。然而，线粒体移植在心肌梗死治疗中的应用仍有三个关键挑战。首先，血液和细胞外液都是高钙环境，容易诱发裸线粒体功能障碍的发生并损害其结构完整性。其次，只有极小部分注射的裸线粒体可以被受体细胞吸收。第三，目前用于移植的线粒体都是从心肌细胞或骨骼肌细胞中分离出来的，这两种细胞都缺乏更新能力，因此可用线粒体的供应有限。
华南理工大学大学付晓玲教授团队针对上述问题，开发了一种基于凝胶化微囊泡的线粒体递送系统（Mito@Microgels-PS），旨在将间充质干细胞线粒体递送到受损细胞，挽救线粒体功能障碍，从而治疗心肌梗死。该研究以 “Gelated microvesicle–mediated delivery of mesenchymal stem cell mitochondria for the treatment of myocardial infarction”为题发表在 PNAS期刊上。
通过简单的脂质体挤出技术结合光交联凝胶化方法，该团队成功制备了Mito@Microgels。 Mito@Microgels有效地维持了被包裹的ASC线粒体的完整性和功能，其表面的磷脂酰丝氨酸（PS）修饰进一步提高了心肌细胞的细胞摄取效率。这些Mito@Microgels有效地将活性线粒体递送到心肌细胞，改善线粒体网络结构和功能，从而减少氧化应激引起的细胞损伤，增强细胞功能，最终促进心肌修复。此外，Mito@Microgels减轻了巨噬细胞的炎症表型，有助于缓解过度的局部炎症。使用大鼠心肌梗死模型进行的体内动物研究进一步表明了Mito@Microgels的治疗效果，显示心肌功能下降减轻，左室壁收缩同步增强，防止梗死左室壁进一步扩张和变薄，改善受损心肌细胞形态和功能蛋白表达的保存，促进血管生成，减少局部炎症。
综上所述，该研究介绍了一种有效的线粒体输送策略，具有心肌梗死后心脏修复的重大潜力，也为一系列线粒体相关疾病提供了有希望的治疗前景。
Mito@Microgels的制备及其减轻心肌梗死后心肌损伤的作用示意图
参考文献：
Gelated microvesicle–mediated delivery of mesenchymal stem cell mitochondria for the treatment of myocardial infarction, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (27) e2424529122, https://doi.org/10.1073/pnas.2424529122 (2025).
