对于刚因动脉阻塞受损的心脏,时机和可及性至关重要。这正是新型实验疗法脱颖而出的原因:它无需直接注入心脏,而是通过肌肉注射促使机体持续数周生成心脏保护性激素。
在《科学》期刊发表的研究中,研究者报告称单次肌肉注射可帮助心肌梗死(即心脏病发作)后的小鼠和猪恢复。该疗法采用脂质纳米颗粒包裹的自扩增RNA,其设计原理是使细胞产生治疗分子的时间远超传统mRNA。
“这关乎帮助心脏调动自身修复机制,”德克萨斯农工大学欧玛·雷玛·兰格尔药学院助理教授、研究共同作者黄可博士表示。
受损心脏已知的激素
该疗法核心是ANP(心房利钠肽),一种参与心血管稳态的激素。心脏病发作后,机体自然提升ANP水平,但成年心脏似乎无法产生足量以驱动强力修复。
研究者追溯这一思路至新生鼠与成年鼠的显著差异:心梗后第三天,编码pro-ANP的基因Nppa在成年心脏中上升约10倍,而在新生心脏中激增超25倍。当团队抑制新生鼠的Nppa基因后,心功能显著恶化——左心室射血分数从约60%降至40%以下,纤维化程度增加。
这表明ANP不仅存在于修复过程中,更发挥着关键作用。
“这实质上是强化心脏自身的防御系统,”黄可解释道,“机体本就将ANP作为保护工具,我们只是协助其在关键修复窗口期产生足够剂量。”
注射长效原理
新型疗法通过自扩增RNA(saRNA)携带Nppa基因指令。与标准mRNA不同,saRNA可在细胞内短暂自我复制,从而延长靶蛋白生成时间。本次研究将RNA封装于脂质纳米颗粒后注入肌肉。
在小鼠实验中,研究者对比了静脉注射、皮下注射和肌肉注射途径。静脉注射未能产生可检测表达,而肌肉注射效果最佳且报告活性持续至少四周。表达严格局限于注射的后肢肌肉,未向肝脏或脾脏等主要器官渗漏。
肌肉生成的pro-ANP进入血液循环后,心脏通过蛋白酶corin将其转化为活性ANP——研究团队发现该蛋白酶在心肌细胞中高度富集。
“这项技术让我们更高效地协助机体按需生成所需物质,”黄可指出,“单次给药即可产生持续效果,这是旧方法无法实现的。”
泵血功能提升,瘢痕减少
在急性心梗小鼠模型中,动物在左前降支动脉结扎当日接受注射。至第28天,治疗组心脏功能显著优于对照组:左心室射血分数达40%(磷酸盐缓冲液或对照RNA纳米颗粒组仅约20%)。
治疗组小鼠还表现出更厚的心室壁、更少的心腔扩张、更小的梗死区域及更轻的纤维化。该效果在雌雄小鼠中均存在。单次常规非复制Nppa mRNA注射未产生同等心脏保护作用,凸显出自扩增平台的价值。
研究团队还在更严苛条件下验证了疗法:其改善了老年小鼠、西方饮食Apoe基因敲除动脉粥样硬化模型、模拟2型糖尿病的代谢综合征模型,以及反映临床血管重建的缺血再灌注模型的结局。
延迟治疗仍有效果但较弱。若在心梗七日后给药,射血分数从治疗前约25%提升至35%-40%,瘢痕面积减少。但应变分析未显示左心室应变异常显著恢复,提示仍存长期风险。关键结论在于:越早治疗效果越佳。
细胞层面的机制差异
对小鼠心脏组织21,000多个细胞核的单细胞核RNA测序表明,该疗法重塑了心脏微环境而不仅作用于单一细胞类型:它保护心肌细胞和内皮细胞、限制成纤维细胞增殖,并促使Npr1阳性细胞信号转向修复状态。
治疗组心脏显示出更强的cGMP-PKG通路活性、更多心肌细胞增殖标志物,以及更少与纤维化相关的periostin阳性成纤维细胞。研究者还发现治疗组促纤维化配体表达降低。
“我们的目标是在心脏最脆弱时保护它,”黄可强调,“若能缓解早期应激并支持修复,或可改变患者的康复轨迹。”
临床转化仍需时日
该研究由德克萨斯农工大学、哥伦比亚大学和牛津大学团队合作完成。在猪模型中,缺血再灌注损伤后单次注射可提升ANP水平、改善射血分数、恢复心室壁厚度,并在第28天减少纤维化。
然而,该疗法尚未成熟。研究仅在动物中进行,未涉及人类。小鼠在注射首周出现短暂体重下降,肌肉组织24小时内炎症细胞因子急剧上升(全身性升高较有限)。作者指出,saRNA引发的先天免疫反应需经严格安全测试方可进入临床。
研究的实际意义
若该方法在后续研究中得到验证,或可提供更简便的心梗后心脏保护治疗方案,无需直接注射心脏。
这意义重大,因为标准肌肉注射操作更简便、侵入性更低,比需直接接触心脏的治疗方式更契合现实医疗场景。
目前,该发现应视为指向更实用心脏再生疗法的前景动物研究,而非患者可用的成熟治疗方案。
【全文结束】

