编者按

当前，心肌梗死（MI）导致的心力衰竭是全球主要的健康问题之一，其通常由冠状动脉阻塞引起，心肌细胞大量凋亡，进而导致心室重构和心力衰竭。现有的血管重建疗法无法完全恢复梗死心肌或阻止不良心室重构，而中药因其多靶点调控和良好的生物安全性，展现出良好的治疗潜力。丹参酮ⅡA（TIIA）和芒柄花素（FM），这两种分别来源于丹参和黄芪的生物活性化合物，具有抗氧化、抗炎和促血管再生等作用，被认为是治疗心肌梗死（MI）的潜力药物组合。

本期我们分享2025年12月初，由广东省中医院、南方医科大学第十附属医院（东莞市人民医院）等共同发表在Bioactive Materials（IF=20.3）上的最新研究成果，该研究开发了一种靶向中性粒细胞的纳米药物颗粒TF-5NP，并利用斑马鱼等多种模型，验证了其可用于递送两种从中药提取的活性成分——丹参酮IIA（TIIA）和芒柄花素（FM），减轻氧化损伤并促进血管再生，并改善心肌梗死模型中的心脏功能，其治疗效果可持续约28天，为心肌梗死后的协同治疗和中药现代化递送提供了有前景的新策略。

本研究中，环特生物提供的斑马鱼心衰实验等服务支持，进一步验证了中性粒细胞靶向的纳米颗粒TF-5NP，可以改善心脏形态与功能，并促进血管新生，揭示了TF-5NP可以实现向梗死心肌递送TIIA和FM，对心肌梗死（MI）的治疗效果与机制。（模型详情：1.斑马鱼心衰模型；2.斑马鱼血管再生模型）

01、研究亮点

成功开发了一种靶向中性粒细胞的纳米颗粒TF-5NP，通过共组装用于向梗死心肌递送中药活性成分丹参酮IIA（TIIA）和芒柄花素（FM），以减轻氧化损伤并促进血管再生；

利用斑马鱼、细胞、猪等多模型，系统验证了纳米颗粒的治疗效果与机制，发现TF-5NP能有效减轻氧化损伤和炎症、抑制心肌细胞凋亡/焦亡、促进血管新生，从而显著改善心脏功能、减少梗死面积和纤维化、抑制不良心室重构；

利用猪心肌梗死模型实现了长效治疗，药物在心脏中滞留长达28天，显著减少梗死面积和胶原沉积，减轻心室重构，且无明显系统毒性，安全性良好；

初步阐明了TF-5NP改善心室重构的作用机制。

图形摘要

02、主要研究成果

1. 构建炎症激活、尺寸可变且可锚定cTnT的纳米颗粒TF-5NP

研究人员利用双-5-羟色胺（bis-5HT）修饰1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚乙二醇-羧酸（DSPE-PEG-COOH），设计合成了一种中性粒细胞靶向的、尺寸可变的纳米药物颗粒TF-5NP，并将其与胆固醇（Chol）和脂质1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸甘油（DSPG）共组装，合成脂质纳米颗粒（5NP），负载中药活性成分丹参酮IIA（TIIA）和芒柄花素（FM）。结果显示，纳米颗粒TF-5NP表面修饰的bis-5HT基团，可以被MPO激活，发生交联，导致纳米颗粒尺寸变大，从而滞留在炎症部位。TF-5NP在正常环境下粒径约为135.65 nm，而MPO和H₂O₂的共同作用下，其粒径显著增大至约527.46nm，形成交联结构。

激活后的纳米颗粒还能与梗死心肌中的心肌肌钙蛋白T（cTnT）结合，进一步增强在靶部位的保留，实现对梗死心肌的锚定。在猪心肌梗死模型中，静脉注射14天后，经bis-5HT修饰的TF-5NP（cy5.5-5NP）在梗死心肌组织中的荧光信号与cTnT抗体信号高度共定位，证实了其锚定cTnT的能力。在模拟梗死区酸性环境（pH 6.5）和MPO/H₂O₂存在的条件下，中药活性成分丹参酮IIA（TIIA）和芒柄花素（FM）能从TF-5NP中持续释放长达30天，在梗死心肌区域实现药物的长期保留和缓释。

图1

2. TF-5NP在细胞水平上增强细胞存活、抑制凋亡并促进血管再生

随后，研究人员使用Cy5.5标记的纳米颗粒NP，观察了细胞对纳米颗粒的摄取情况，发现在血管内皮细胞中，TF-5NP比非靶向纳米颗粒具有更快的摄取效率和更长的滞留时间。在缺氧条件下，TF-5NP能更有效地逆转细胞增殖抑制，并将细胞凋亡率降至最低（约9.85%），显著低于TF-NP组的14.21%和TIIA+FM药物组合的27.04%。

进一步通过双免疫荧光染色实验，研究人员探究了TF-5NP在体外对新生大鼠心肌细胞缺氧损伤的保护作用。结果显示，TF-5NP能上调抗凋亡蛋白Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax和cleaved Caspase-3的表达，从而减轻心肌细胞凋亡。因此，TF-5NP具有良好的细胞摄取能力，并能有效保护心肌细胞免受缺氧损伤，抑制细胞凋亡。

图2

为了研究TF-5NP在心肌梗死(MI)治疗中的机制，研究人员还通过细胞迁移和管状形成实验，评估了TF-5NP对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的影响。实验结果表明，TF-5NP能显著促进内皮细胞迁移，也能显著促进内皮细胞形成管状结构，其表现为管状分支数量增多。进一步研究结果表明，在经TF-5NP 处理的内皮细胞中，与血管生成相关的蛋白质，如血管内皮生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）等关键促血管生成蛋白的表达显著上调。

线粒体是心肌细胞的主要能量来源，其主要通过氧化酸化过程生成腺苷三磷酸(ATP)，从而为心肌细胞提供能量。研究人员通过探究TF-5NP 对线粒体的影响，结果显示，TF-5NP处理提高了细胞内的ATP水平。其中，TF-5NP增强了线粒体荧光强度，表明活性增强；降低了线粒体ROS水平，表明减轻了氧化损伤；提高了线粒体膜电位，表明改善了能量代谢。因此，TF-5NP不仅能保护心肌细胞，还能有效促进血管生成，并通过改善线粒体活性、抗氧化、膜电位等功能，来支持细胞能量供应，有助于保护内皮细胞免受损伤。

图3

3. 斑马鱼实验证实，TF-5NP可以改善心脏形态与功能，并促进血管再生

接着，研究人员利用维拉帕米 (Verapamil) 诱导的斑马鱼心衰模型，评估了TF-5NP对心脏形态和功能的影响。通过观察不同药物处理组的斑马鱼心脏功能及血管生成水平，结果显示，TF-5NP能显著减轻维拉帕米诱导的心脏功能障碍，减少心脏扩大和静脉淤血。定量分析进一步证实，TF-5NP能够缩小斑马鱼心脏的扩大区域，并减轻其静脉充血情况。

为了评估TF-5NP对心室形态的影响，研究人员利用转基因斑马鱼模型发现，相较于对照组，TF-5NP处理过的斑马鱼，心肌细胞扩张程度、心窦-动脉球（SV-BA）距离均更显著，TF-5NP处理有助于恢复心肌细胞形态，缩短心窦-动脉球距离，表明其在保护心脏功能和形态方面具有良好的效果。此外，TF-5NP也显著改善了斑马鱼的心率、血流速度和心输出量等心功能参数，心脏形态和结构以及功能均明显改善，这进一步证实了TF-5NP对心脏形态的保护作用。

为了评估TF-5NP的促进斑马鱼血管再生作用，研究人员使用转基因斑马鱼Tg(fli1:EGFP)，观察了斑马鱼48小时内各间段血管(ISV)、背主动脉(DA)和后主脉(PCV)的发育情况。定量分析显示，TF-5NP处理增加了节间血管的数量和平均长度，促进了肠下血管的形成和面积，并增加了背主动脉和后主静脉的直径，还显著上调了vegfaa 和vegfr1的mRNA表达。这表明，TF-5NP能够显著促进斑马鱼的血管再生，这与其上调VEGF通路相关，为心脏修复提供了血液支持。

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4. TF-5NP在猪心肌梗死模型中实现长达28天的长效治疗，显著改善心功能与心室重构

随后，研究人员为了进一步验证大动物的体内靶向效果，构建了猪心肌梗死模型并追踪药物分布。结果显示，TF-5NP在猪心脏中的滞留时间显著长于游离药物和非靶向纳米颗粒，可持续至少28天。进一步探究药物的靶向特异性发现，药物在心肌组织和血管平滑肌中均有良好渗透和保留。TF-5NP能有效靶向中性粒细胞浸润的梗死区域，并与MPO共定位，验证了其设计机制。

通过利用猪心肌梗死模型开展长期疗效研究，结果显示，TF-5NP 治疗 28 天后，可以有效改善心脏结构与功能，其表现为减小梗死面积；TF-5NP治疗组梗死面积百分比（11.49%）显著小于模型组（21.42%）、游离药物组（23.01%）和非靶向纳米颗粒组（21.35%）。HE 与 Masson 染色显示，TF-5NP组心肌胶原纤维沉积（12.5%）远低于模型组（34.33%）；TF-5NP能有效减少MI后心肌细胞的代偿性肥大。心脏磁共振也显示，TF-5NP治疗显著改善了左心室射血分数（LVEF: 39.13%，模型组：25.38%），并降低了左心室收缩末期和舒张末期容积，表明心脏泵血功能得到恢复，不良心室重构被抑制。在安全性方面，经过28天的治疗后，猪的体重无显著变化，肝、脾、肺、肾等主要器官的组织学检查未发现炎症反应或损伤迹象。

图5

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5. TF-5NP改善心室重构的作用机制探究

为了阐明TF-5NP改善心室重构的作用机制，研究人员对经心脏缺血处理后的组织进行了RNA-seq分析，发现TF-5NP治疗影响了与血管生成、免疫系统过程、细胞外基质、线粒体等功能相关的基因表达。通路富集分析提示其作用与VEGF信号、细胞外基质-受体相互作用、mTOR信号、铁死亡等通路相关。为验证测序结果的有效性，通过透射电镜显示，TF-5NP治疗能减少MI导致的线粒体嵴断裂等损伤，使其结构更完整、排列更规则，并上调TOM20、TOM40、Flotillin-1等线粒体相关蛋白的表达。

为了研究药物对细胞增殖蛋白和炎症蛋白的影响，进行了免疫荧光染色，发现TF-5NP能够有效抑制过度的细胞炎症反应和焦亡现象。与模型组相比，TF-5NP能显著降低梗死区及边缘区细胞焦亡关键蛋白，如Caspase-1、GSDMD和促炎因子IL-1β的表达，同时增加抗炎因子IL-4的表达，也能抑制促炎的M1型巨噬细胞标志物，促进修复性的M2型巨噬细胞聚集。对发生心肌梗死的猪体内获取的左心室组织进行Western blot和免疫荧光证实，TF-5NP治疗上调了梗死心肌组织中VEGF、PDGF、FGFR1、CD31和α-SMA等血管生成标志物的表达。因此，TF-5NP能通过调节炎症反应并激活血管生成过程，来改善心脏功能并治疗心肌梗死。

图7

本研究中，环特生物提供的斑马鱼心衰实验等服务支持，进一步验证了纳米颗粒TF-5NP，可以改善心脏形态与功能，并促进血管新生，揭示了TF-5NP对心脏形态的保护作用。

03、编者点评

本研究成功开发了一种用于协同递送中药活性成分TIIA和FM的纳米药物颗粒TF-5NP，并通过斑马鱼、细胞、猪等多模型验证了，TF-5NP能有效减轻氧化损伤和炎症、抑制心肌细胞凋亡/焦亡、促进血管新生，从而显著改善心脏功能、减少梗死面积和纤维化、抑制不良心室重构，为心肌梗死后的协同治疗和中药现代化递送提供了有效策略。

作为健康美丽产业CRO服务开拓者与引领者、斑马鱼生物技术的全球领导者，环特生物搭建了“斑马鱼、基因编辑、类器官、哺乳动物、人体”等多维生物技术服务体系，开展健康美丽CRO服务、科研服务、智慧实验室搭建三大业务。目前，环特已建立200多种斑马鱼模型，脑类器官、胃癌、心脏类器官及各种肿瘤类器官培养平台，欢迎有需要的读者垂询！

参考文献：

Mao S, Liang Y, Chen Z, et al. Adaptive bioactivable nanosystems for synergistic myocardial infarction therapy using traditional pharmaceuticals. Bioact Mater. 2025;54:648-665.