《Materials Today Bio》：Natural Polysaccharide-Nucleic Acid Nanocomplex Alleviates Myocardial Infarction by Driving Chronologically Programmed Macrophage Polarization
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本研究针对心肌梗死(MI)后炎症反应与修复过程失调的难题，开发了一种基于天然免疫调节剂酵母聚糖A(ZymA)与siRNA-21(SiR21)的时序调控纳米递送系统(ZymA@SiR21)。该系统通过智能组装实现巨噬细胞特异性靶向，在急性期诱导M1表型极化促进坏死组织清除，在慢性期通过SiR21驱动M2修复表型转化并抑制纤维化。动物实验表明该策略可显著改善心脏功能、减少纤维化面积，为阶段特异性心脏治疗提供了新范式。
当心脏的冠状动脉突然阻塞，心肌细胞因缺氧而大量死亡，便会发生急性心肌梗死。这不仅是全球范围内致残和致死的主要原因之一，更会触发一系列复杂的免疫反应。在梗死区域，坏死的细胞碎片必须被及时清除，而这一任务主要由免疫系统中的“清道夫”——巨噬细胞承担。在理想情况下，巨噬细胞会在损伤早期极化为促炎的M1表型，负责吞噬清理坏死组织；随后转换为抑炎的M2表型，开启组织修复和疤痕形成阶段。然而，这一精妙的“炎症-修复”转换程序常常出错。要么是M1型巨噬细胞的炎症反应过于剧烈且持久，加重组织损伤；要么是向M2型的转换不及时或不充分，导致修复不良，过度纤维化，最终引起心脏重构和心力衰竭。现有的治疗策略多针对单一靶点或单一时间窗口，难以协调这一动态过程，因此，开发一种能够时序调控巨噬细胞功能的疗法成为心血管领域的重要挑战。
为了解决这一难题，山西医科大学第三医院的研究团队在《Materials Today Bio》上发表了一项创新研究。他们巧妙利用从酵母细胞壁中提取的天然多糖——酵母聚糖A（Zymosan A, ZymA）作为一种免疫调节剂，同时将其作为纳米载体，与能够沉默促纤维化微小RNA-21（miR-21）的小干扰RNA（siRNA-21, SiR21）进行智能组装，构建了一种名为ZymA@SiR21的纳米复合物。该平台的核心设计理念是“时序治疗”：在心肌梗死后的急性期（短期），ZymA组分迅速激活巨噬细胞，诱导其向M1表型极化，启动强烈的炎症反应以高效清除坏死碎片，完成“免疫清创”；在慢性期（长期），缓慢释放的SiR21则发挥主导作用，一方面抑制由ZymA可能引发的过度炎症，另一方面通过下调miR-21表达，促进巨噬细胞向修复型M2表型转化，并抑制成纤维细胞的过度活化，从而减轻病理纤维化，实现长期的“免疫修复”。这种“先破后立”的策略旨在模拟并优化机体自然的损伤修复进程。
为开展此项研究，作者团队运用了几个关键技术方法：首先，通过超声处理优化ZymA的粒径和表面电荷，并将其与阳离子聚合物PDMA通过静电作用组装成纳米颗粒（ZymA NPs），进而高效负载SiR21形成最终复合物（ZymA@SiR21）。利用动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）对纳米颗粒的理化性质（粒径、电位、形貌）进行表征，并通过凝胶电泳验证其RNA负载和保护能力。在细胞水平，采用小鼠单核巨噬细胞RAW264.7和大鼠心肌细胞H9c2评估纳米颗粒的细胞摄取（通过共聚焦显微镜观察）、细胞毒性（CCK-8法和活/死细胞染色）以及免疫调节功能（通过免疫荧光染色和qPCR检测M1/M2标志物表达，并利用RNA测序（RNA-seq）进行通路富集分析）。在动物水平，研究使用了C57BL/6J雄性小鼠构建心肌梗死模型，通过尾静脉注射给药，利用小动物活体成像系统（IVIS）观察纳米颗粒在心梗区域的靶向分布和代谢动力学，并通过心脏超声评估心功能，通过组织切片（H&E和Masson染色）评估心脏形态和纤维化程度，通过免疫组化/免疫荧光分析心脏组织中巨噬细胞表型（iNOS/CD206）及血管生成（VEGF/α-SMA）等情况。
3.1. ZymA@SiR21递送系统的制备与表征
研究人员首先通过超声处理将ZymA的粒径从微米级减小至约50纳米，增加了其比表面积和负表面电荷，这有利于后续与带正电的聚合物结合及核酸负载。然后，他们将优化后的ZymA与阳离子聚合物PDMA按不同比例混合，发现当体积比为10:1时，形成的ZymA NPs粒径约为78纳米，分布均一。进一步负载SiR21后，形成的ZymA@SiR21复合物粒径约为80纳米，表面带负电，并能有效保护siRNA免受血清中核酸酶的降解，为体内递送奠定了基础。
3.2. ZymA@SiR21的选择性细胞摄取与细胞毒性
细胞摄取实验表明，ZymA@SiR21能被RAW264.7巨噬细胞高效摄取，且具有时间依赖性，而对H9c2心肌细胞的摄取则很弱，显示出良好的巨噬细胞靶向性。这种靶向性被证明是通过巨噬细胞表面的甘露糖受体介导的。细胞安全性评估显示，ZymA@SiR21在高达400 μg/mL的浓度下对巨噬细胞和心肌细胞均未表现出明显毒性，具有良好的生物相容性。
3.3. ZymA@SiR21对免疫细胞的生物学效应
体外免疫调节实验发现，ZymA NPs能有效诱导巨噬细胞向M1表型极化（iNOS表达上调），而ZymA@SiR21则在诱导M1的同时，显著促进了向M2表型的转化（CD206表达上调）。RNA-seq和KEGG通路分析揭示，ZymA@SiR21处理影响了与炎症和免疫相关的多条信号通路，特别是MAPK信号通路。Western blot结果证实，ZymA NPs激活了p38 MAPK和ERK的磷酸化，而SiR21的加入则部分抑制了这种激活，表明ZymA通过MAPK通路介导炎症反应，而SiR21通过调节该通路活性来平衡巨噬细胞极化。
3.4. ZymA@SiR21在心肌梗死小鼠体内诱导短期急性免疫反应
体内分布实验表明，尾静脉注射后，ZymA@SiR21能特异性富集在心梗区域，峰值出现在注射后8小时。溶血实验和主要器官H&E染色证明其具有良好的体内生物安全性。在心肌梗死模型小鼠中，短期（3天）给予ZymA@SiR21后，血液中促炎细胞因子（如IL-6, IL-1β）水平有所升高，表明其成功诱导了急性炎症反应，为坏死组织清除创造了条件，但未引起过度炎症风暴。
3.5. ZymA@SiR21在小鼠心肌损伤模型中的长期疗效
长期（4周）疗效评估是研究的重点。心脏超声结果显示，与模型组相比，ZymA@SiR21治疗显著改善了心功能指标，包括左心室射血分数（EF）和左心室短轴缩短率（FS），并减少了左心室容积。组织学分析（Masson染色）进一步证实，ZymA@SiR21治疗组的心肌纤维化面积显著减小，疤痕形成得到有效抑制。对心脏组织的免疫荧光分析显示，治疗组中心梗区的M1巨噬细胞标志物iNOS表达下降，而M2标志物CD206表达上升，表明巨噬细胞极化向修复型转变。长期治疗后，血液中的促炎因子（IL-6, TNF-α）水平下降，而抗炎因子（IL-10）水平上升。此外，TUNEL染色显示心肌细胞凋亡减少，免疫组化显示血管生成标志物表达增加，说明ZymA@SiR21还通过抑制凋亡和促进血管新生来发挥心脏保护作用。
本研究成功构建了一种时序调控巨噬细胞极化的天然多糖-核酸纳米复合物ZymA@SiR21。该系统通过ZymA在急性期启动必要的炎症清除反应，并通过SiR21在慢性期引导炎症消退和组织修复，实现了对心肌梗死后病理进程的“双阶”精准干预。研究不仅证实了该纳米平台具有良好的靶向性、生物安全性和显著的心脏保护功效，还从分子水平揭示了其通过MAPK等信号通路调控巨噬细胞极化的部分机制。这项工作的重要意义在于，它突破了传统单一靶点治疗的局限，提出了一种“因时制宜”的免疫治疗新策略，为心肌梗死及其他需要协调炎症与修复过程的组织损伤性疾病提供了有前景的治疗新思路。该研究融合了纳米技术、免疫学和基因治疗，展现了多学科交叉在解决复杂生物医学问题中的强大潜力。
