納米藥物在心肌梗死治療中的應(yīng)用研究進展

張敏娜，鐘鳴，王光輝，2

（1.濟寧醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 日照 276826；2.日照市老年大學(xué)，山東 日照 276826；3.濟寧醫(yī)學(xué)院司法鑒定中心，山東 濟寧 272013）

納米藥物在疾病預(yù)防、治療和成像診斷方面的應(yīng)用取得了顯著進展，基于工程生物材料的納米藥物正不斷被廣泛研究和探索。納米藥物借助多功能載體，利用細胞/分子靶向藥物遞送，實現(xiàn)了智能化可控性藥物釋放和多種藥物的協(xié)同治療，具有更高的特異性和安全性，及良好的藥代動力學(xué)和藥效學(xué)特征。近年來，納米載體因可有效向心血管系統(tǒng)輸送藥物、生長因子、治療基因和抗氧化劑等治療劑而受到越來越多的關(guān)注，成為心血管疾病治療研究的新方向。靶向心臟納米載體的藥物遞送成為新興的治療老年慢性病包括動脈粥樣硬化、高血壓、心肌梗死（myocardial infarction，MI）及心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia/reperfusion injury，MI/RI）的有效策略［1-3］。MI 是冠狀動脈急性閉塞引起的嚴(yán)重而持久的缺血性心肌壞死，最常見類型為急性MI（acute MI，AMI），具有極高的發(fā)病率、致殘率、死亡率和復(fù)發(fā)率。傳統(tǒng)藥物對缺血性心肌病變靶向治療效果較差，表現(xiàn)為不能足量到達靶點或在梗死邊界區(qū)域停留時間太短，不能充分發(fā)揮治療作用，納米制劑改良藥物遞送體系的靶向治療效果（挽救瀕死心肌和保護心臟）已被證實［4-5］。另外，改變納米載體理化性質(zhì)，如納米粒徑、形狀和表面修飾等，可極大改變其藥物體內(nèi)藥動學(xué)和藥效學(xué)。

MI 病理損傷主要環(huán)節(jié)涉及炎癥反應(yīng)和大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)物的形成。因此削弱炎癥反應(yīng)、對抗ROS 損傷、進一步提高心肌組織修復(fù)再生能力是保護心肌細胞的重要策略?？寡准{米藥物、抗ROS 納米藥物、基因納米藥物和心肌組織修復(fù)納米藥物的應(yīng)用為MI 精準(zhǔn)治療開拓了新領(lǐng)域，其治療作用和機制（表1）包括：①抗炎作用，通過表達炎癥因子受體，中和炎癥因子，抑制炎癥信號通路；通過基因沉默滅活炎癥相關(guān)基因表達；調(diào)控抗炎性M2 型巨噬細胞的生成。②抗ROS作用，通過抗氧化劑和超氧化物歧化酶等消除ROS。③基因治療作用，靶向抗血管生成基因，促進心肌組織血管生成、抑制心肌細胞凋亡蛋白翻譯過程。④心肌組織修復(fù)作用，通過生長因子提高缺血心肌組織的耐受能力，促進心肌組織的再生和修復(fù)，對抗心肌細胞凋亡；通過水凝膠納米材料修復(fù)心肌細胞間的通訊連接，恢復(fù)心肌電傳導(dǎo)功能，促進心肌間充質(zhì)干細胞的增殖分化等。本文就近年來納米藥物在MI 治療中的應(yīng)用研究進行介紹，為MI治療提供參考。

表1 納米藥物在心肌梗死治療中的應(yīng)用

1 抗炎納米藥物

在MI 炎癥早期，隨著Toll 樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）信號途徑的激活，炎癥細胞因子和炎癥趨化因子表達上調(diào)，梗死區(qū)域附近心肌組織釋放大量細胞因子包括白細胞介素1（interleukin-1，IL-1）、IL-6 和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），細胞因子的量與心肌損傷的程度呈正相關(guān)，若減少其生成，則具有治療效果。炎癥后期以損傷組織的修復(fù)過程為主，炎癥細胞因子可激活心肌間質(zhì)中的成纖維細胞增殖并產(chǎn)生膠原纖維，誘導(dǎo)毛細血管生成，二者以肉芽組織的形式參與心肌組織修復(fù)及后期瘢痕組織形成。梗死區(qū)心肌細胞崩解釋放碎片作為內(nèi)源性炎癥因子可募集單核巨噬細胞和中性粒細胞進入損傷區(qū)域，伴隨大量炎癥介質(zhì)釋放，引發(fā)心肌損傷。2017 年，卡那單抗抗炎治療血栓性疾病研究（canakinumab anti-inflammatory thrombosis outcomes study，CANTOS）首次證實靶向炎癥反應(yīng)的治療措施是治療心血管疾病的有效策略，抑制IL-1β 生成可降低MI 嚴(yán)重并發(fā)癥（心力衰竭和心臟破裂）發(fā)生，心血管事件的發(fā)生風(fēng)險降低15%［6］。另外，炎癥細胞因子等介質(zhì)在減弱心肌收縮力和促進心肌間質(zhì)纖維化過程中起重要作用，也是驅(qū)動心肌梗死后（炎癥后期）轉(zhuǎn)向心力衰竭的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。炎癥微環(huán)境誘發(fā)心肌細胞凋亡和心肌間質(zhì)纖維化是MI的重要病理機制，因此逆轉(zhuǎn)損傷心肌的炎癥微環(huán)境，有望阻斷心肌細胞的進一步損傷?？寡准{米藥物主要包括細胞膜仿生納米藥物（巨噬細胞膜包被納米粒子、中性粒細胞凋亡體、細胞膜仿生脂質(zhì)體等）、調(diào)控巨噬細胞極化納米藥物等，在降低TNF-α，IL-1和IL-6等炎癥因子水平方面具有潛在優(yōu)勢（表1）。

1.1 細胞膜仿生抗炎納米藥物

隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，基于仿生技術(shù)的生物膜介導(dǎo)的納米藥物遞送系統(tǒng)在抗炎治療過程發(fā)揮的作用日益突出。MI炎癥反應(yīng)中，單核細胞激活遷移至損傷區(qū)域分化為巨噬細胞，炎癥區(qū)域巨噬細胞不僅數(shù)量增加，細胞膜上的整合素α4、TNF-α 受體、IL-1受體和IL-6受體選擇性識別并結(jié)合到心臟炎癥區(qū)域血管內(nèi)皮細胞，進一步引發(fā)更嚴(yán)重的損傷。攜帶微RNA（microRNA，miRNA）miR-19a-3p 的巨噬細胞膜包被納米粒子（macrophage membrane nanoparticles，MMNP/miR-19a-3p），細胞膜源于過表達TNF-α，IL-1和IL-6受體的工程化巨噬細胞，一方面借助多種受體結(jié)合TNF-α，IL-1 和IL-6；另一方面，miR19-a-3p 被心肌組織血管內(nèi)皮細胞攝取后，促進血管內(nèi)皮細胞增殖，抑制缺氧誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡［7］（表1）。另外，將中性粒細胞膜與常規(guī)脂質(zhì)體融合構(gòu)建中性粒細胞膜仿生脂質(zhì)體（neutrophil liposomes，Neu-LP），形成中性粒細胞靶向生物分子的理想誘餌。Neu-LP 借助表達的炎癥趨化因子和炎癥細胞因子膜受體，靶向MI心肌組織后可中和炎癥因子，抑制炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，在MI/RI 小鼠模型給藥后顯示出良好的心肌組織保護作用［8］。工程化中性粒細胞凋亡小體（engineered neutrophil apoptotic bodies，eNAB）可通過模擬自然條件下中性粒細胞的凋亡來對抗炎癥反應(yīng)，另外，eNAB 在肝細胞內(nèi)啟動膽紅素的生物合成途徑，合成釋放膽紅素，消除氧化性產(chǎn)物。體內(nèi)實驗研究結(jié)果顯示，eNAB 有效地調(diào)節(jié)MI 區(qū)的炎癥反應(yīng)，明顯改善MI后心肌收縮功能［9］。

1.2 調(diào)控巨噬細胞極化的抗炎納米藥物

巨噬細胞是炎癥反應(yīng)的主要細胞，不同表型的巨噬細胞在炎癥反應(yīng)中擔(dān)任不同角色。M1 型巨噬細胞的功能以抗原呈遞、合成分泌促炎細胞因子和促進氧化性中間產(chǎn)物生成為主。M2 型巨噬細胞則明顯降低促炎細胞因子表達水平，參與病原體清除、抗炎反應(yīng)、傷口愈合、組織重構(gòu)和免疫調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)。發(fā)生MI時，巨噬細胞發(fā)生極化，M1型巨噬細胞轉(zhuǎn)化為M2 型巨噬細胞極化后的巨噬細胞亞型可調(diào)節(jié)回應(yīng)各種不同刺激，對炎癥反應(yīng)起著關(guān)鍵性的作用。巨噬細胞介導(dǎo)的炎癥是MI/RI 和AMI損傷的主要機制，MI/RI 嚴(yán)重削弱AMI 重建血運的治療效果。TAK-242 為新型TLR4 抑制劑，含TAK-242 的聚乳酸-乙醇酸共聚物（polylactic-co-glycolic acid，PLGA）納米顆粒TAK-242-NP，可靶向小鼠脾、血液和心肌組織中單核巨噬細胞。靜脈內(nèi)給TAK-242-NP（TAK-242 3.0 mg·kg-1）治療1 周后，MI 面積明顯縮小，其治療機制為抑制血液中單核細胞向心臟組織募集，抑制心肌組織循環(huán)血液中高遷移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）和NF-κB活化過程，促進M1型巨噬細胞向M2型轉(zhuǎn)化。進一步研究發(fā)現(xiàn)，MI/RI 后，PLGA-NP 快速有效地將TAK-242 靶向遞送至心肌組織單核巨噬細胞，心肌組織中單核巨噬細胞比脾和循環(huán)血液中的單核巨噬細胞表達更高的TLR4，因此，PLGA-NP對心臟受損心肌組織的選擇性更高［10］（表1）。吡格列酮（pioglitazone）是過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）激動劑，可選擇性對抗單核巨噬細胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。吡格列酮（pioglitazone）PLGA（PPLGA）靶向MI/RI小鼠血液中的單核細胞和心肌組織中的巨噬細胞，靜脈給藥治療可減輕炎癥損傷，單用吡格列酮則沒有治療作用。P-PLGA 抑制單核巨噬細胞募集以及炎癥相關(guān)基因產(chǎn)物的表達。MI模型小鼠連續(xù)3 d 靜脈給P-PLGA 發(fā)現(xiàn)，該藥物通過激活PPARγ，抑制NF-κB 信號通路，發(fā)揮保護心肌作用［11］。

免疫調(diào)節(jié)因子IL-10 是具有強大抗炎特性的多效細胞因子，通過抑制巨噬細胞活化來抑制和終止炎癥反應(yīng)。IL-10 受體結(jié)合納米粒（IL10-receptor binding nanoparticles，IL10R-NP），靶向AMI 中IL-10 受體，給藥第3 天檢測到M2 型巨噬細胞數(shù)量增加，抗炎細胞因子（IL-4，IL-7，IL-10，IL-13，IL-16和IL-27 等）表達增加，其機制為誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子3（signal transducers and activators of transduction 3，STAT3）信號通路的激活及抑制STAT3依賴性NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的核轉(zhuǎn)位，同時促進M2 型巨噬細胞生成［12］（表1）。光響應(yīng)水凝膠包裹的轉(zhuǎn)換藍藻納米膠囊（hydrogel-coated upconversion cyanobacteria nanocapsules，HCUC-NP）靶向心肌組織，工程化藍藻消耗氧，產(chǎn)生局部缺氧微環(huán)境，上調(diào)熱休克蛋白70（heat shock protein 70，HSP70）表達，進而抑制凋亡蛋白胱天蛋白酶3 的表達，同時調(diào)節(jié)M1 型巨噬細胞向M2 型轉(zhuǎn)換，下調(diào)IL-6和TNF-α表達［13］。

MI 早期，表達CD11b 的單核巨噬細胞和中性粒細胞在梗死區(qū)域積聚，三七皂苷R1（notoginsenoside R1，NGR1）心肌靶向性極低，治療效果較差，載有NGR1 的介孔二氧化硅納米顆粒（mesoporous silica nanoparticles，MSN）偶聯(lián)CD11b 抗體構(gòu)成MSN-NGR1-CD11b 抗體納米復(fù)合物，靜脈給藥途徑靶向遞送至梗死灶周圍充血出血帶的心肌組織，可增加M2 型巨噬細胞數(shù)量，抑制炎癥因子及炎癥趨化因子，減少心肌細胞凋亡。蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt），絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和Hippo信號通路參與了NGR1 心肌保護作用的調(diào)控。NGR1可提高Akt和細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）蛋白磷酸化水平，并促進轉(zhuǎn)錄共激活因子相關(guān)蛋白（yes-associated protein，YAP）的核轉(zhuǎn)位［14］。MI 炎癥損傷具有一定的持續(xù)性，特別是在炎癥后期常導(dǎo)致心功能受損、心力衰竭及心肌重構(gòu)，納米藥物在炎癥后期可阻止心肌重構(gòu)和心力衰竭的進展。負載MI 抗原和雷帕霉素（Rapamycin）的脂質(zhì)體納米顆粒（liposomal nanoparticles loaded with MI antigens and rapamycin，L-Ag/R）能夠有效誘導(dǎo)樹突狀細胞和抗原特異性調(diào)節(jié)性T 細胞（regulatory cells，Treg）。AMI小鼠皮內(nèi)注射L-Ag/R，通過誘導(dǎo)Treg 和M1 型巨噬細胞向M2 型極化來減輕心肌炎癥，抑制心肌重構(gòu)，改善心功能［15］。發(fā)生AMI時，ROS的大量釋放和心肌細胞鈣超載，導(dǎo)致心肌細胞線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）過度開放，進一步誘導(dǎo)ROS 正反饋性釋放，導(dǎo)致心肌細胞凋亡。心肌靶向性的環(huán)孢菌素A（ciclosporin A，CsA）可與線粒體內(nèi)膜中親環(huán)蛋白D結(jié)合抑制mPTP 過度開放。CsA 與血小板膜包被Treg 仿生納米顆粒結(jié)合構(gòu)成CsA@PPTK，不但可有效增加M2 型巨噬細胞數(shù)量，還可減少缺血心肌組織中基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloprotein-9，MMP-9）表達，增加間隙連接蛋白43（connexin 43，Cx43）表達，同時抑制mPTP 的過度開放等機制來減少心肌細胞凋亡，有效減少梗死面積和纖維化面積［16］（表1）。

2 抗ROS納米藥物

AMI 和MI/RI 過程產(chǎn)生大量ROS，包括過氧化物、超氧化物、羥基自由基和單線態(tài)氧等，高濃度ROS 會破壞心肌組織中氧化/抗氧化平衡，損傷心肌細胞膜結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子物質(zhì)，ROS 導(dǎo)致的氧化應(yīng)激是造成心肌組織嚴(yán)重損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引發(fā)心肌細胞死亡和心功能障礙。此外，ROS 刺激心肌組織中的微血管內(nèi)皮細胞，導(dǎo)致通透性增加，為炎癥趨化因子引導(dǎo)中性粒細胞和單核巨噬細胞浸潤到心肌組織創(chuàng)造了條件。由缺血心肌靶向肽CSTSMLKA（又名心肌歸巢肽）、線粒體靶向配體SS-31 和ROS 清除劑白藜蘆醇（resveratrol，RSV）組成的納米藥物遞送載體，可實現(xiàn)MI/RI后精準(zhǔn)靶向給藥，更有效地清除ROS［17］（表1）。

2.1 抗氧化劑納米藥物

天然的或合成的低相對分子質(zhì)量抗氧化劑注射進入體內(nèi)后，經(jīng)細胞攝取和腎快速清除后，對抗ROS 作用明顯減弱，納米技術(shù)可改進其藥動學(xué)特征，經(jīng)共價鍵結(jié)合組裝成的抗氧化劑納米顆粒稱氧化還原納米顆粒（redox nanoparticles，RNP），可抑制正常細胞的攝取，增加損傷部位積聚，有效清除ROS。另外，為增強其靶向性，RNP 被設(shè)計成在酸性pH 值條件下釋放或氧化還原反應(yīng)發(fā)生時釋放［18］。α-硫辛酸（lipoic acid，LA）體外抗氧化性能出色，在體內(nèi)則迅速被組織消除。用PLGA 共聚物為載體，通過靜電紡絲技術(shù)制備LA@PLGA，載藥量和包封率可通過確定LA 和PLGA 的劑量比例來調(diào)節(jié)。過氧化氫誘導(dǎo)的原代心肌細胞中體外實驗顯示，LA@PLGA具有很強抗ROS和抗細胞凋亡作用；AMI 模型小鼠經(jīng)LA@PLGA 治療后，ROS 損傷癥狀明顯改善，且受損的心功能在較短時間內(nèi)恢復(fù)［19］（表1）。AMI 通常是由冠狀動脈血栓形成引起的。然而，組織型纖溶酶原激活劑（tissue-type plasminogen activator，tPA）作為常規(guī)溶栓藥物，半衰期較短、缺乏靶向性和易導(dǎo)致出血的缺點限制了其臨床應(yīng)用。血栓識別和響應(yīng)性釋放溶栓藥物的仿生納米顆粒的構(gòu)建解決了tPA 靶向性較差的問題，有望實現(xiàn)精準(zhǔn)溶栓和定向清除ROS。在由血小板膜包裹的苯硼酸（具有血栓微環(huán)境反應(yīng)性）、tPA 和原兒茶醛（抗氧化分子）構(gòu)成納米載體（phenylbornicacidtPA protcaechualdehyde nanocarier，PTPN）中，血小板膜的血栓靶向能力使PTPN 黏附到受損血管內(nèi)皮細胞，在局部酸性環(huán)境下崩解，釋放藥物，溶解血栓，實現(xiàn)缺血后血管再通。隨后原兒茶醛清除MI/RI產(chǎn)生的ROS，保護心肌細胞線粒體功能，免受繼發(fā)的缺血再灌注損傷［20］。膽紅素是源于肝細胞的內(nèi)源性抗氧化劑，聚乙二醇結(jié)合膽紅素組成的膽紅素納米顆粒（bilirubin nanoparticles，BRNP）可優(yōu)先靶向MI/RI 部位。小鼠左冠狀動脈前降支結(jié)扎45 min 后，松開結(jié)扎血管進行缺血再灌，再灌注前5 min 和再灌注后24 h 腹腔內(nèi)給BRNP，超聲心動圖和心室壓力容積結(jié)果顯示，心輸出量顯著改善，MI 面積明顯減少。BRNP 可通過減輕氧化應(yīng)激和抑制細胞凋亡來對抗MI/RI［21］（表1）。

2.2 超氧化物歧化酶納米藥物

ROS 清除體系包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等。SOD 的主要功能是催化超氧陰離子自由基歧化為過氧化氫和氧，阻斷ROS通過細胞膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)導(dǎo)致的細胞損傷。SOD 為高效ROS清除劑，常規(guī)靜脈給藥，因被心肌細胞快速代謝清除導(dǎo)致藥效極低。納米顆粒封裝的SOD 構(gòu)成SOD-NP，鐵細胞色素c 測定顯示，SOD-NP 與游離SOD 酶活性相似。在大鼠MI/RI 模型中，SOD-NP明顯改善SOD藥動學(xué)特征，藥物跨膜轉(zhuǎn)運能力以及清除ROS能力均有顯著提高，注射后心肌組織內(nèi)滯留藥量增加。超聲心動圖監(jiān)測顯示，注射SOD-NP 3 h 后，左心室收縮力開始上升，4 周后左心室收縮性明顯改善。SOD-NP 體內(nèi)有效阻止心肌細胞死亡和慢性心肌重構(gòu)的發(fā)生［22］（表1）。SOD 與金屬鋯（Zr）納米有機骨架（metal-organic frameworks，MOF）交聯(lián)構(gòu)成的SOD-ZrMOF 表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，可有效清除ROS，保護心肌細胞線粒體功能。對AMI 模型大鼠的長期研究表明，SOD-Zr-MOF 可促進血管生成，抑制心肌重構(gòu)［23］。銀納米粒子（Ag nanoparticles，AgNP）可改善異丙腎上腺素誘導(dǎo)的MI模型大鼠的缺血性損傷，給藥后丙二醛水平顯著降低，SOD 活性增加，ROS 減少。此外，AgNP 治療作用還與增加心肌細胞中線粒體轉(zhuǎn)錄因子A 和PPAR 表達水平，抑制NF-κB 介導(dǎo)的炎性蛋白生成有關(guān)［24］。

3 基因治療納米藥物

基因技術(shù)的飛速發(fā)展為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)創(chuàng)造了良好的條件，基因治療范圍涉及心血管疾病、腫瘤和病毒性感染疾病等，但在藥動學(xué)方面，核酸藥物自身的不穩(wěn)定性阻礙了其廣泛應(yīng)用。納米材料因其粒徑較小、免疫原性較低、易于表面修飾、靶向性較高、易于實現(xiàn)體內(nèi)響應(yīng)性釋放等特點，為基因藥物提供了良好的理化屏障，可減少其降解，延長藥物半衰期。納米載體將miRNA 和小干擾RAN（small interfering RNA，siRNA）等基因藥物高效遞送至靶組織或靶細胞是基因治療的關(guān)鍵步驟。就MI而言，納米藥物主要靶組織是MI 壞死區(qū)域周圍健存的心肌組織、健存的心臟內(nèi)分泌細胞及血管，通過納米載體的精準(zhǔn)遞送，發(fā)揮基因藥物對抗細胞凋亡、促進內(nèi)源性生長因子分泌和促進血管增生，修復(fù)損傷心肌組織。

3.1 miRNA納米藥物

miRNA 由細胞內(nèi)發(fā)卡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄生成，通過種子序列（5'端第2～8位核苷酸）識別靶基因mRNA 3'UTR 上結(jié)合位點，調(diào)控靶位基因的表達，實現(xiàn)對機體生理或病理狀態(tài)的調(diào)控。多種miRNA 參與心肌細胞增殖、分化和心臟功能的調(diào)節(jié)。miR-19a-3p直接靶向磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PIK3CA）基因，下調(diào)PIK3CA 表達。MI/RI時，miR-19a-3p 調(diào)節(jié)Akt 信號通路的活性，對抗心肌細胞凋亡，創(chuàng)造有利于心肌細胞存活的條件［25］。miR-21-5p 在血管內(nèi)皮細胞中高表達，并通過靶向抗血管生成基因刺激血管生成，還具有促進多種內(nèi)源性生長因子分泌的獨特能力，這些內(nèi)源性分子可能會增強缺血組織中的血管再生。帶負電荷的miRNA 通常不能穿過細胞膜，加之miRNA 相對不穩(wěn)定，可在體內(nèi)快速降解，MSN 因其許多優(yōu)異的特性（良好的生物相容性和高轉(zhuǎn)染效率）而被開發(fā)為一種很有前途的miRNA 遞送載體。MSN 和miR-21-5p 被封裝到pH 響應(yīng)性可注射水凝膠（hydrogel，Gel）基質(zhì)中構(gòu)成Gel@MSN/miR-21-5p，其可實現(xiàn)酸性微環(huán)境觸發(fā)的藥物釋放和持續(xù)緩釋（持續(xù)時間長達1周），miR-21-5p增加促進血管生成的VEGF表達，進一步激活MAPK/ERK信號通路，促進血管生成及新生血管的重塑和成熟過程。在MI模型豬治療實驗結(jié)果顯示，MI面積明顯降低［26］（表1）。

姜黃素（curcumin）對MI有治療作用，但其生物利用度有限。將姜黃素和miR-144-3p 加載到細胞外泌體囊泡（extracellular vesicles，EV），可實現(xiàn)將姜黃素和miR-144-3p 靶向遞送至缺血心肌組織，體外和體內(nèi)實驗均顯示出強大的心肌保護作用［27］。人體組織內(nèi)廣泛分布的間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）有很強的免疫調(diào)節(jié)和抗炎特性，MSC 衍生外泌體對MI 也具有治療意義。外泌體治療的主要障礙是其來源的培養(yǎng)細胞產(chǎn)量低和純化過程復(fù)雜。MSC 衍生外泌體納米復(fù)合物的自組裝成功實現(xiàn)了高效的miRNA遞送和miRNA介導(dǎo)的心肌修復(fù)。在MI 模型小鼠中，miRNA 被觸發(fā)釋放并與靶mRNA 結(jié)合，抑制心肌細胞凋亡相關(guān)蛋白的翻譯過程［28］。MSC 胞外納米囊泡加載miR-101a后，具有明顯的刺激組織再生活性，大鼠MI 面積顯著減少（9.2±1.7）%vs（20.0±6.5）%，左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LEVF）明顯增加（54±8）%vs（40±6）%［29］。

miR-124-3p 負載的納米顆粒nano-miR-124-3p 治療左冠狀動脈前降支結(jié)扎大鼠后，MI 面積顯著減少，其機制為降低細胞凋亡和裂解胱天蛋白酶3 表達，同時miRNA-124-3 通過靶向PTEN 基因來保護心肌組織［30］（表1）。miR-153-3p與Kruppel樣因子5 結(jié)合3'UTR 并負調(diào)控其表達。miR-153-3p有抗細胞凋亡潛力，缺氧刺激誘導(dǎo)體外心肌細胞損傷模型實驗表明，miR-153-3p 經(jīng)透明質(zhì)酸（hyaluronicacid，HA）修飾的載基因陽離子脂質(zhì)體三元復(fù)合物高效遞送到MI 模型動物梗死灶后，miR-455-5p 抑制細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3 信號途徑，對抗心肌細胞凋亡［31］。

3.2 siRNA納米藥物

siRNA 為20～25 個核苷酸構(gòu)成的雙股RNA，在生物學(xué)上有許多用途，是RNA沉默的標(biāo)志和主要效應(yīng)物。納米藥物實現(xiàn)了基因治療、光熱療法和化學(xué)療法的組合［32-34］。脂質(zhì)納米顆粒（lipid nanoparticles，LNP）是一種很有前途的用于臨床siRNA 遞送的藥物載體。siRNA 作為心肌組織再生治療分子受到極大關(guān)注。共聚焦顯微鏡顯示，MI模型小鼠給藥后，攜帶siRNA 的LNP 在MI 區(qū)域附近的心肌組織中積聚明顯增加，通過進一步釋放siRNA 有效保護心肌組織［35］。造血生態(tài)位是骨髓組織中造血干細胞分化、增殖、遷移和歸巢等活動的微環(huán)境，由骨髓MSC、骨髓基質(zhì)細胞、成骨細胞和血管內(nèi)皮細胞等構(gòu)成，MI病灶中浸潤的白細胞來源于此。包裹蛋白質(zhì)基質(zhì)衍生因子1（stromal cell derived factor1，SDF1）或單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic protein1，MCP1）的siRNA 序列的納米顆?？稍鰪姡ó?dāng)沉默SDF1時）或抑制（當(dāng)沉默MCP1時）造血干細胞和造血祖細胞向白細胞分化，削弱白細胞介導(dǎo)的心肌組織損傷。在MI 模型小鼠中，siRNA 納米顆粒抑制白細胞細胞從造血生態(tài)位釋放，其機制為沉默MCP1減少造血干細胞向白細胞方向分化，MI 病灶浸潤白細胞減少，心肌愈合時間明顯縮短，心力衰竭的發(fā)生率隨之降低［36］。

4 心肌組織修復(fù)納米藥物

生長因子（growth factor，GF）結(jié)合細胞膜表面跨膜受體，可調(diào)控細胞增殖、遷移、分化和器官的發(fā)育等過程。肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）和胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor 1，IGF-1）可提高心肌梗死區(qū)域健存心肌細胞抵抗損傷因子的能力，誘導(dǎo)新生血管形成，有助于心肌組織修復(fù)，但是二者在體內(nèi)的不穩(wěn)定性削弱了治療作用。水凝膠是具有多孔結(jié)構(gòu)（直徑50～200 μm 開孔通道）和良好的細胞黏附性的納米材料。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，水凝膠借助多空結(jié)構(gòu)吸附HGF 和IGF-1，提高了二者在體內(nèi)的穩(wěn)定性，在大鼠MI 區(qū)域滯留時間明顯延長，進一步通過釋放HGF和IGF-1，促進心肌組織再生，同時借助納米材料的粘附性恢復(fù)心肌細胞間的通訊連接，實現(xiàn)心臟生物電傳導(dǎo)功能的修復(fù)［37］。

4.1 生長因子納米藥物

HGF 和IGF-1 的遞送可能會改善MI 左心室功能，MI 后較快恢復(fù)心功能。在豬缺血再灌注模型中，通過左前降支冠狀動脈球囊閉塞75 min，然后再灌注引起損傷。造模1 周后，左心室功能障礙明顯（LVEF＜45%），心肌內(nèi)注射HGF/IGF1-NP 7 周后，磁共振成像結(jié)果顯示，梗死面積明顯小于對照組，冠狀動脈血流儲備增加明顯。給予HGF/IGF1-NP 處理的豬LVEF 增加到62%［38］（表1）。MI 模型大鼠靜脈注射結(jié)合IGF-1的高度生物相容性的多功能二氧化硅-氧化鐵（Fe3O4/SiO2）納米顆粒，第30天和第60 天，LVEF 均值分別提高11%和21%，在持續(xù)釋放的IGF-1 作用下，心肌細胞存活率提高22.6%［39］。在負載MSC 分泌因子（MSC factors，MSCF）的聚乳酸-乙醇酸凝膠納米顆粒MSCF-NP中，尖端為彈性蛋白樣多肽凝膠，基底為可溶性非交聯(lián)HA 凝膠。取下基底后，尖端可牢固地插入梗死心肌，無需縫合。在分離的新生大鼠心臟細胞中發(fā)現(xiàn)心肌細胞中MSCF-NP 的細胞攝取高于心肌成纖維細胞。在MI 模型大鼠中，MSCF-NP 減少了心肌細胞凋亡和心肌重構(gòu)過程中的纖維化［40］。基質(zhì)衍生因子1α（stromal-derived factor 1α，SDF1α）是一種血管生成趨化蛋白，有助于傷口愈合、心肌組織再生，體內(nèi)半衰期僅僅26 min。線性聚谷氨酸（poly glutamic acid，PGA）多肽納米顆粒PGASDF 釋放的SDF1α 表現(xiàn)出良好的生物相容性，體內(nèi)持續(xù)釋放長達35 h，在MI大鼠治療實驗中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢［41］。

4.2 水凝膠載體納米藥物

導(dǎo)電水凝膠為親水性和生物相容性聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）與導(dǎo)電黑色素納米粒子結(jié)合而成，功能上接近生理狀況下心臟的導(dǎo)電性，解決了MI 造成心肌細胞之間的電耦合功能下降的問題。體內(nèi)實驗顯示，導(dǎo)電水凝膠可通過減少MI模型大鼠的梗死面積、減緩心室壁萎縮變薄、促進梗死區(qū)附近心肌組織血管再生參與心臟修復(fù)過程［42］。金納米棒（gold nanorods，GNR）和合成硅酸鹽納米片（silicate nanosheets，SN）構(gòu)成的可注射導(dǎo)電納米復(fù)合水凝膠GNR@SN/Gel 促進心臟MSC 增殖分化，參與心肌組織修復(fù)［43］。人類誘導(dǎo)多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPS）及其衍生心肌細胞hiPS-CM 有望為MI 治療帶來新希望。混合金納米粒子（Au nanoparticles，AuNP）和HA 水凝膠基質(zhì)封裝hiPS-CM 后，以甲基丙烯酸酯修飾的HA 為骨架，與MMP-2 降解肽交聯(lián)得到MMP-2 響應(yīng)水凝膠，再引入由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸構(gòu)成的細胞黏附肽作為黏著點構(gòu)成AuNP-HA-hiPSCM。AuNP 介導(dǎo)hiPS-CM 之間縫隙連接（細胞間信號通道）通道形成，體內(nèi)實驗證實AuNP-HAhiPS-CM 在MI 小鼠心臟中形成了更強大的縫隙連接，短時間內(nèi)可恢復(fù)受損的心電傳導(dǎo)功能［44］?？勺⑸浼{米復(fù)合植入物（injectable nanocomposite implants，INI）為封裝的可注射細胞外基質(zhì)金納米粒子復(fù)合水凝膠。水凝膠膠原纖維上的顆粒促進心肌細胞之間電信號的快速傳遞，實現(xiàn)了植入物對損傷心肌的功能性修復(fù)。在小鼠MI/RI 損傷模型中，INI 可修復(fù)心臟電傳導(dǎo)功能，保護心臟血管完整性，減少瘢痕組織形成，有效阻止心功能進一步惡化［45］（表1）。

5 結(jié)語

在冠狀動脈缺乏足夠的氧合作用的情況下，心肌細胞會因缺血發(fā)生壞死和凋亡。心肌細胞壞死和凋亡、梗死區(qū)域炎癥微環(huán)境、活性氧及氧化應(yīng)激損傷、修復(fù)過程中過度纖維增生導(dǎo)致的心肌重構(gòu)等是MI 發(fā)病機制中的重要環(huán)節(jié)［46-49］。削弱各種損傷因素、挽救MI病灶周圍健存的心肌細胞和血管是治療的關(guān)鍵，藥物治療主要是針對MI梗死灶周圍的充血出血帶區(qū)域的健存心肌組織實現(xiàn)靶向給藥，涉及藥物輸送技術(shù)的改良、藥物半衰期的延長和局部心肌組織對藥物的有效攝取等方面。納米藥物作為一種新的治療策略，可以通過靶向充血出血帶心肌組織來解決傳統(tǒng)藥物的靶向不足問題，提高藥物在心肌組織中的生物利用度，增強藥物療效，已被證明可改善MI 和恢復(fù)心功能。納米載體可通過攜帶藥物、治療基因、抗氧化劑和生長因子等靶向受損心肌組織并在梗死微環(huán)境（局部代謝酸性微環(huán)境/富含ROS 微環(huán)境）中響應(yīng)性和持續(xù)性釋放，在抑制心肌組織炎癥反應(yīng)、清除ROS、調(diào)控巨噬細胞極化、保護心肌細胞、輔助心肌組織再生和修復(fù)等方面獨具治療優(yōu)勢。納米藥物毒理學(xué)問題，如納米藥物中的各型納米粒子為有機物或金屬合成生物材料，其組織毒性（可誘發(fā)應(yīng)激性損傷等）已在部分動物（大鼠、小鼠和豬）研究中得到證實［50］。納米藥物的藥理學(xué)和毒理學(xué)實驗尚未在靈長類動物中開展，對于其更高層次探索有待進一步加強。