《Molecular Therapy Nucleic Acids》：Engineered miR-122 inhibitors preserve endothelial mitochondrial function and prevent vascular dysfunction in obesity-associated prediabetes
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本研究针对肥胖相关糖尿病前期血管病变的防治难题，开发了新型γ-肽核酸(yPNA)介导的miR-122抑制剂。研究人员通过VCAM-1靶向肽构建内皮靶向抑制剂e-yP-122-I，发现其能通过神经纤毛蛋白-1(NRP-1)依赖的内化途径特异性抑制内皮细胞miR-122，显著改善高脂饮食小鼠血管舒张功能。转录组学与线粒体功能分析揭示miR-122通过损害电子传递链(ETC)复合体功能导致氧消耗效率下降，而yP-122-I能提升耦合效率。该研究为糖尿病血管并发症提供了新型治疗靶点。
在糖尿病日益成为全球健康负担的背景下，血管并发症是导致患者预后不良的主要因素。肥胖相关糖尿病前期状态下，肝脏特异性高表达的microRNA-122(miR-122)会异常释放入血，以往研究提示其可能参与远端器官的功能调控，但具体机制不明。尤其令人困惑的是，循环miR-122如何穿越血管屏障影响内皮细胞功能，以及是否直接参与糖尿病血管病变的发生发展，这些关键科学问题亟待解答。
为破解这一难题，研究团队在《Molecular Therapy Nucleic Acids》发表的最新研究中，创新性地利用γ-肽核酸(yPNA)技术构建了miR-122抑制剂(yP-122-I)，并通过血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)靶向肽开发了内皮细胞特异性递送系统(e-yP-122-I)。通过在8周龄C57BL/6J小鼠中建立高脂饮食(HFD)诱导的糖尿病前期模型，以及db/db遗传性糖尿病小鼠模型，研究人员系统评估了这些抑制剂对代谢参数和血管功能的影响。
关键技术方法包括：1）采用标准Boc化学合成法构建yPNA寡核苷酸，通过高效液相色谱(HPLC)纯化和基质辅助激光解吸电离飞行时间(MALDI-TOF)质谱进行质量验证；2）利用离体血管环张力检测技术分析内皮依赖性血管舒张功能；3）通过主动脉转录组测序和Ingenuity通路分析筛选差异表达基因；4）使用Oxygraph-2k高分辨率呼吸仪检测线粒体氧消耗速率(OCR)；5）应用Seahorse XF分析系统评估人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的线粒体功能；6）采用免疫荧光和Western blot验证蛋白表达。
比较系统性和内皮靶向miR-122抑制对代谢和血管参数的影响
研究人员发现，虽然yP-122-I和e-yP-122-I均能有效降低血清和主动脉中miR-122水平，并改善高脂饮食诱导的内皮功能障碍，但两者在代谢调节方面存在显著差异。非靶向的yP-122-I能显著改善葡萄糖耐受性，而内皮靶向的e-yP-122-I虽能恢复血管功能，却对全身糖代谢无显著影响。这一结果提示，miR-122对血管功能的影响具有组织特异性，而全身性代谢改善可能需要多器官协同作用。
内皮细胞通过NRP-1摄取miR-122
机制探索表明，人脐静脉内皮细胞能够从高脂饮食小鼠血清中摄取miR-122，这一过程依赖于细胞表面受体神经纤毛蛋白-1(NRP-1)。当使用抗体阻断NRP-1的b1b2结构域时，miR-122的内化显著减少，其靶基因PKM2的表达相应上升。这为理解循环miRNA如何特异性进入靶细胞提供了重要分子依据。
抑制miR-122改善主动脉线粒体功能
转录组分析显示，miR-122抑制显著影响线粒体相关基因表达。令人意外的是，尽管yP-122-I处理组小鼠主动脉中电子传递链(ETC)复合体表达下降，但线粒体氧消耗效率却显著提升。进一步分析发现，这种"低表达高效率"的现象源于耦合效率的改善——即更多氧消耗被有效用于ATP合成而非质子泄漏。这表明miR-122抑制可能通过优化线粒体质量而非单纯增加数量来提升功能。
miR-122调节内皮细胞线粒体功能
细胞实验证实，在高糖条件下过表达miR-122会显著降低线粒体备用呼吸容量、最大ETC呼吸能力和ATP关联的OCR。膜电位依赖性染料染色进一步显示，miR-122过表达减少了高膜电位线粒体的比例，这提示其损害了线粒体的能量转化效率。值得注意的是，短期高糖暴露会诱发代偿性呼吸增强，而长期高糖则导致适应性下降，miR-122过表达在两种情况下均加剧了线粒体功能损伤。
研究结论强调，miR-122作为肝脏-血管轴的关键信使，在糖尿病血管病变中扮演重要角色。其通过NRP-1介导的内化途径进入内皮细胞，破坏线粒体电子传递链功能，导致血管舒张障碍。γ-肽核酸技术构建的miR-122抑制剂不仅能有效改善血管功能，而且展现出良好的组织靶向性和安全性特征。该研究不仅深化了对循环miRNA跨界调控机制的理解，也为糖尿病血管并发症的精准治疗提供了新策略。相比传统寡核苷酸药物，yPNA技术的电荷中性和低蛋白结合特性有望克服免疫原性和肝毒性等临床转化障碍，具有重要的转化医学价值。
