《Research》：Apoptotic Vesicle Membrane-Mediated Targeted Endothelial Mitochondrial Transplantation-Clearance Therapy for Diabetic Wound Healing
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本研究针对糖尿病创面中内皮细胞线粒体自噬受损及功能障碍的难题，开发了一种基于凋亡囊泡膜(AVM)包被的仿生线粒体移植复合物(Mito-AVM)及ROS/葡萄糖双响应水凝胶(Mito-AVM@HPP)。该策略通过同源靶向和"eat-me"信号显著提升线粒体递送效率150%，并阐明其通过重启PINK1/Parkin介导的线粒体自噬清除受损线粒体、恢复内皮细胞功能的新机制。动物实验证实Mito-AVM@HPP可有效加速糖尿病创面愈合，为器官疗法提供了新范式。
糖尿病创面难以愈合是临床面临的重大挑战，其核心问题在于高血糖和氧化应激环境导致内皮细胞线粒体持续受损，而细胞自身的线粒体质量控制系统——特别是线粒体自噬（mitophagy）功能却出现障碍。这就像城市的垃圾处理系统瘫痪，导致受损的发电站（线粒体）不断堆积，产生大量污染物（活性氧，ROS），进一步加剧线粒体损伤，形成恶性循环。最终，内皮细胞迁移和血管生成能力受损，创面修复过程受阻。
传统清除受损线粒体的方法主要依赖小分子药物诱导线粒体自噬，但存在细胞毒性大、脱靶效应和过度清除等风险。线粒体移植（MT）作为一种新兴的细胞器疗法，虽在心肌细胞等代谢旺盛细胞中显示出通过增强氧化磷酸化（OXPHOS）发挥保护作用，但其在低OXPHOS需求的内皮细胞中的作用机制尚不明确，且面临靶向性差、递送效率低等应用瓶颈。
发表在《Research》的这项研究首次揭示：在线粒体受损的内皮细胞中，移植的健康线粒体并非通过提升能量生产，而是通过重启PINK1/Parkin介导的线粒体自噬，选择性清除原有的受损线粒体，从而恢复线粒体稳态和细胞功能。基于这一机制，研究团队创新性地构建了仿生递送系统：利用内皮细胞来源的凋亡囊泡膜（AVM）包被分离的线粒体，形成Mito-AVM复合物。该设计巧妙利用AVM表面的同源靶向配体和磷脂酰丝氨酸介导的"eat-me"信号，使线粒体向内皮细胞的递送效率提升约150%。为进一步实现精准控释，团队还开发了3-氨基苯硼酸修饰的透明质酸/聚乙烯醇（HA-PBA/PVA）水凝胶，其可在糖尿病创面高ROS/葡萄糖微环境中触发Mito-AVM的持续释放。
研究关键技术方法包括：通过过氧化氢（H2O2）诱导建立内皮细胞线粒体损伤模型；采用差速离心法分离线粒体和凋亡囊泡（ApoVs），并通过低渗处理和超声制备AVM；通过温和超声融合构建Mito-AVM；利用动态光散射（DLS）、透射电镜（TEM）和Western blot等进行表征；通过划痕实验、成管实验和代谢组学分析功能恢复；使用链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠模型进行体内疗效评估。
MT增强线粒体受损内皮细胞活力和功能
研究人员用100 μM H2O2预处理内皮细胞模拟糖尿病微环境中的慢性氧化应激。发现以100:1的比例进行线粒体移植后，细胞活力显著增强，ATP水平升高，血管生成和迁移能力改善。代谢组学分析显示，MT并未增强OXPHOS活性，而是显著上调了戊糖/葡萄糖醛酸相互转化、糖酵解和肾上腺素信号通路相关代谢物，并促进了线粒体自噬相关代谢物的变化。
MT通过线粒体自噬介导的受损线粒体清除增强内皮细胞血管生成能力
Western blot显示MT后LC3-II/I比值增加，p62水平降低，自噬流增强。PINK1和Parkin表达显著上调，TOM20表达降低。透射电镜观察到MT后细胞中出现大量自噬溶酶体和含有线粒体残骸的双膜自噬泡。免疫荧光显示LC3与线粒体共定位增加，线粒体与溶酶体关联增强。使用自噬抑制剂3-MA后，MT对线粒体膜电位（ΔΨm）的增强作用、ROS清除效果以及血管生成能力的改善均被显著抑制，证明MT通过激活线粒体自噬发挥治疗作用。
Mito-AVM的制备与表征
通过将内皮细胞来源的AVM与健康线粒体按2:1比例共孵育，经温和超声和离心获得Mito-AVM。荧光共定位显示融合效率达95%，TEM可见明显的线粒体嵴结构和外膜增厚。动态光散射显示平均直径为820±22.9 nm，zeta电位为-11.4±0.7 mV。体外实验表明Mito-AVM的内皮细胞摄取效率比游离线粒体高110%，体内糖尿病大鼠模型中高152%。
Mito-AVM表现出增强的促进受损线粒体清除和恢复细胞功能的能力
在优化剂量（100:1）下，Mito-AVM处理组在细胞迁移、成管能力、ROS清除和线粒体膜电位恢复方面均优于游离线粒体组。体内实验显示Mito-AVM组线粒体自噬激活最强，表明其能更有效地清除受损线粒体。
Mito-AVM@HPP水凝胶的制备、表征和功能验证
通过HA-PBA和PVA的动态硼酸酯键交联制备水凝胶，其具备良好的粘附性、自愈合性和注射性。应变扫描测试证实其具有剪切稀化行为。在100 μM H2O2和50 mM葡萄糖环境中，水凝胶7天内完全降解，呈现ROS/葡萄糖双响应特性。体内追踪显示Mito-AVM@HPP能实现持续释放，72小时后保留率达30.2%，显著高于直接注射组的2.0%。
Mito-AVM@HPP水凝胶加速糖尿病创面愈合
在STZ诱导的糖尿病大鼠模型中，Mito-AVM@HPP治疗组在第7、14、21天均显示最优的创面愈合效果。H&E染色显示该组创面间隙最小，新生血管数量最多。Masson三色染色显示胶原沉积增加。免疫荧光分析证实Mito-AVM@HPP能显著促进CD31和α-SMA表达，增强血管成熟度，并优化胶原I/III比例，促进细胞外基质重塑。
该研究不仅阐明了线粒体移植通过重启线粒体自噬清除受损线粒体的新机制，还通过仿生递送系统和智能水凝胶的协同设计，实现了细胞器疗法的精准递送和可控释放。这种"移植-清除"双效策略为糖尿病慢性创面治疗提供了新思路，也为其他线粒体功能障碍相关疾病的治疗提供了可推广的技术框架。研究融合了细胞器生物学、纳米技术和生物材料学的前沿方法，展现了跨学科研究在解决生物医学难题中的强大潜力。
