载氧及胆囊收缩素靶向超声分子探针用于体内心室重构的早期评估与治疗

为解决心肌梗死后心室重构（VR）的早期诊疗难题，研究人员开发双响应探针，改善心脏功能，意义重大。

　　心肌梗死如同心脏健康的 “定时炸弹”，在全球范围内，其发病率持续攀升，给人类健康带来了沉重的负担。尽管医学在不断进步，快速再灌注干预和长期药物治疗逐渐普及，但心肌梗死后心室重构（Ventricular Remodeling，VR）的预防，依旧是医学领域的一大难题。心室重构是心肌梗死后发展为心力衰竭的关键环节，它就像一场心脏内部的 “混乱变革”，涉及多种因素和复杂机制，包括缺氧缺血的微环境、炎症反应、纤维化瘢痕组织增生以及神经内分泌系统的异常激活等。当前的药物治疗策略往往只能针对其中某一孤立机制，难以达到理想的治疗效果，所以，开发新的精准、高效且多靶点联合的治疗策略迫在眉睫。

为了攻克这一难题，重庆医科大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于开发一种载有胆囊收缩素八肽（Cholecystokinin Octapeptide，CCK-8）和氧气的双响应相移分子探针，旨在为心室重构的评估和治疗提供全新的一体化方案。相关研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是纳米颗粒的合成与制备技术，通过薄膜水化和双乳化法合成了 POC@L/TI 纳米颗粒（POC@L/TI NPs）；其次是动物实验技术，建立了大鼠心肌梗死再灌注（Myocardial Infarction Reperfusion，MIR）模型；然后是多种检测分析技术，如超声心动图评估心脏功能、酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血浆指标、组织病理学和免疫印迹分析检测相关蛋白表达等。

研究结果如下：

1. 纳米颗粒的设计、合成与表征：成功合成了 DSPE-TK-PEG₂₀₀₀-Biotin，并通过¹H NMR 分析进行了验证。POC@L/TI NPs 呈现出规则的球形形态和核壳结构，粒径和 zeta 电位适宜，稳定性良好。其对 CCK-8 的包封效率为 75.97±2.320%，载药效率为 4.30±0.131%。
2. CCK-8 和 O₂的释放特性：在 ROS 和 LIFU 刺激下，POC@L/TI NPs 表现出不同的释放模式。ROS 刺激使药物释放逐渐增加，LIFU 刺激则引发药物快速释放并进入平台期，ROS + LIFU 联合刺激在即时和累积药物释放方面优势显著。氧气释放方面，ROS 组逐渐增加，LIFU 组快速增加且总量超过 ROS 组，ROS + LIFU 组释放速率和总量最高。
3. ROS/LIFU 双响应纳米颗粒的相移：POC@L/TI NPs 在 TK 键修饰和较低 LIFU 功率（2W/cm²）刺激下，能够在体内外发生相移，且在对比增强超声（CEUS）成像中表现出更高的对比强度，有助于更清晰地观察心肌组织。
4. 体内外靶向验证：体外实验中，DiI 标记的 POC@L/TI NPs 在缺氧损伤的冠状动脉内皮细胞（CAECs）细胞膜周围有大量红色荧光聚集，而 POC@L/T NPs 则无明显积累。体内实验表明，POC@L/TI NPs 经尾静脉注射后，能迅速在心肌缺血损伤区域富集，且在心脏中的浓度明显高于非靶向组，而在其他器官中的分布无显著差异。
5. 体外细胞毒性和体内生物安全性评估：不同浓度的 POC@L/TI NPs 对心肌细胞活力影响较小，LIFU 功率在 1 - 3W/cm²时对细胞活性无显著影响，4W/cm²时细胞活性显著下降。体内实验显示，POC@L/TI NPs、LIFU 单独使用或联合使用，均未引起大鼠死亡、行为异常，血液学指标和生化指标也无明显变化，主要器官未出现病理损伤。
6. ELISA 和超声心动图检测：ELISA 结果显示，心肌梗死再灌注后，血浆中 B 型利钠肽（BNP）和血管紧张素 II（Ang II）水平显著升高，而 POC@L/TI NPs 干预后，这两种指标有所降低。超声心动图表明，POC@L/TI NPs 能改善心脏功能参数，如左心室射血分数（LVEF）、左心室短轴缩短率（LVFS）等，延缓心力衰竭进展。
7. 延迟心肌对比超声心动图：MIR 组左心室前壁对比强度在术后显著增加，POC@L/TI NP 组在术后第 3 天对比强度低于 MIR + P@L/TI NP 组。对比强度与心脏功能参数（LVEF、LVFS）呈负相关，可用于评估心室重构进展。
8. 靶向纳米颗粒对心脏炎症、纤维化和凋亡的影响：POC@L/TI NPs 干预可减轻心肌组织的炎症反应，降低炎症相关蛋白（TGF-β、TNF-α、IL-1β、ICAM-1 等）的表达，同时上调抗炎因子 IL-10 的表达。此外，还能减少胶原沉积，降低纤维化相关蛋白（Col I、Col III、CTGF 等）的表达，抑制心肌细胞凋亡，下调促凋亡蛋白（Bad、Bax、cleaved caspase-3）的表达，上调抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表达。
9. 靶向纳米颗粒对心脏线粒体和活性氧生成的影响：透射电镜观察发现，POC@L/TI NPs 能改善心肌梗死后线粒体的结构异常，增加线粒体长度和嵴的数量。流式细胞术和 Western blot 分析表明，其可减少缺氧环境下心肌细胞中活性氧（ROS）的产生，降低缺氧诱导因子 - 1α（HIF-1α）的表达。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发的载氧及 CCK-8 的超声分子探针，能够靶向富集在受损心肌区域，通过对低强度聚焦超声和活性氧的响应，实现改善缺氧、抗炎、抗凋亡和抗纤维化的协同效应，有效改善心室重构，延缓心力衰竭的进展。基于纳米颗粒相移的延迟心肌对比超声心动图，为心室重构的早期评估和疗效监测提供了有效参考。这一综合方法为心肌梗死后心室重构的评估和治疗提供了全面策略，其安全性和有效性也为未来的临床应用奠定了坚实基础。不过，目前该研究仍处于基础实验阶段，未来还需要进一步开展临床试验，验证其在人体中的安全性和有效性，期待这一成果能早日造福更多患者。