在心肌细胞高度氧化的环境中，线粒体不仅是必不可少的生物能量细胞器，而且是心肌细胞生存和死亡的关键调节因子。线粒体功能障碍会导致活性氧(ROS)的过量产生并引发一系列有害事件。在脓毒症引起的心肌病(SIC)中，炎症环境加剧了细胞内ROS的积累，既会导致直接的心脏损伤，也会激活控制心肌细胞生死决定的内在细胞机制。SIC的发病机制复杂，通过增强ROS清除和调节线粒体功能来解决氧化应激是一个关键的研究领域。
在心血管治疗领域，具有ROS清除能力的纳米材料(包括脂质体、聚合物纳米载体、富勒烯和金属基无机纳米材料)的开发因其在改善心肌细胞损伤方面的潜力而受到了极大的关注。但因血液循环中的稳定性不足严重阻碍了脂质体在体内的应用，目前的治疗效果仍不理想。此外，安全问题已经成为无机纳米材料的主要障碍。目前，生物质衍生材料，由于其固有的生物相容性、生物降解性和最小的环境足迹，已成为潜在的治疗心血管疾病的新型材料。
在这个背景下，2024年7月31日，四川大学华西第二医院李一飞教授及四川大学高分子科学与工程学院顾志鹏教授在Materials Horizons (IF=13.3, Q1)发表了题为“Biogenic derived nanoparticles modulate mitochondrial function in cardiomyocytes”的研究论文，该研究通过合成一种新型的生物质石榴皮多酚材料，通过体内、体外及类器官实验阐明了其可以通过改善线粒体功能及m6A修饰抑制炎症反应，从而达到治疗线粒体心肌病及脓毒性心肌损伤的医学目的。
石榴皮(PP)富含多种多酚类化合物，包括但不限于表儿茶素、槲皮素，尤其是槟榔素。这些分子具有抗氧化、抗炎和脂质调节功能，在对心血管疾病治疗中可发挥重要作用，但目前仍缺乏全面的数据来阐明来自天然PP的新型多酚纳米材料的心脏保护潜力。研究人员通过一种简单环保的酶促方法，从天然石榴皮中成功制备了具有优异抗氧化性能的聚石榴皮多酚纳米颗粒(PPPs)，系统地探讨了其在线粒体心肌病和SIC中的治疗潜力，发现该纳米材料可直接作用于线粒体，通过改善线粒体功能，调节ROS合成，对损伤细胞起到保护作用。
实验结果表明，PPPs具有强大的抗氧化和抗炎特性，可以作为线粒体功能的调节剂。已经确定PPPs通过增强心肌细胞增殖和减少DNA损伤来提高线粒体耗竭模型的存活率。此外，PPPs可以有效抑制脂多糖(LPS)诱导的线粒体损伤中活性氧和炎症介质的产生。利用人工程心脏组织和小鼠模型，发现PPPs在LPS处理后显著改善收缩功能并减轻炎症活动。通过RNA-seq和MeRIP-seq分析，PPPs通过m6A依赖的方式调节炎症反应。总的来说，这些见解强调了PPP NPs作为线粒体功能障碍新治疗方法的潜力。
四川大学华西第二医院儿童心血管科李一飞教授、四川大学高分子科学与工程学院顾志鹏教授及湖北大学张冬卉教授为本文的共同通讯作者。本研究同时得到了四川大学华西第二医院华益民、周开宇及高分子科学与工程学院李乙文教授的大力支持。
原文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00552j
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