《Materials Today Bio》：Ultrasound-activated dual-targeted liposomes for visualized precise neuromodulation against myocardial ischemia-reperfusion injury
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心肌缺血再灌注（I/R）损伤中，交感神经过度激活与小胶质细胞介导的室旁核神经炎症是重要病理机制，但现有声动力治疗缺乏细胞靶向性及可视化监测能力。针对此，本研究设计了一种基于NIR-II窗口发射声敏剂的双抗体修饰脂质体BT@Lip-TN。该平台在超声激活下可特异性靶向交感神经元与微胶质细胞，通过PINK1-Parkin通路诱导线粒体自噬，并实现NIR-II荧光功能成像，从而精准调控神经炎症，显著减轻心肌I/R损伤。该研究为构建可视化的精准神经调控治疗平台提供了新策略。
心肌，是人体勤劳的引擎，一旦冠状动脉堵塞导致急性心肌梗死，及时开通血管是救命的关键。然而，血流恢复本身可能带来“二次打击”——心肌缺血再灌注（I/R）损伤，这不仅加重心肌损伤，还常引发致命性心律失常，成为临床亟待解决的棘手难题。研究表明，心脏的“上级指挥官”——大脑中的一个关键区域“下丘脑室旁核”在此过程中扮演了恶化病情的角色。这里的交感神经与小胶质细胞会形成一个恶性循环，彼此过度激活，加剧神经炎症，并将异常信号通过神经环路（如下传至左侧星状神经节）传递到心脏，最终“引爆”更严重的心肌损伤和心律紊乱。传统的神经调控手段，如手术切除神经节，虽有效但创伤大、不可逆，临床推广困难。因此，开发一种非侵入、靶向精准、可实时监控且疗效可控的新型神经调控策略，成为打破当前治疗瓶颈的迫切需求。声动力疗法（SDT）凭借其无创、穿透深、时空可控等优点，在心血管疾病治疗中展现出潜力。能否构建一种智能“特洛伊木马”，让它精准找到并进入大脑中“作乱”的交感神经元和小胶质细胞，并在外部遥控（超声）下释放“武器”（活性氧），同时还能“现场直播”神经炎症的动态，从而实现可视化精准打击？这项发表在《Materials Today Bio》上的研究给出了肯定的答案。
研究人员运用了多个关键技术方法来构建和验证这一治疗诊断一体化平台。他们首先基于“供体-受体-供体”骨架设计合成了能在近红外二区（NIR-II）窗口发射荧光的有机声敏剂BT。随后，利用薄膜水化法制备了脂质体，并通过迈克尔加成反应将靶向交感神经元表面抗原去甲肾上腺素转运体（NAT）的抗体和靶向小胶质细胞特异性跨膜蛋白TMEM119的抗体修饰在脂质体表面，最终构建了双靶向声敏剂BT@Lip-TN。在体外，他们通过动态光散射、透射电镜、超分辨显微成像、SDS-PAGE等技术对纳米粒子的理化性质和靶向修饰成功进行了表征；利用多种活性氧（ROS）探针和电子自旋共振（ESR）光谱评估了其声动力学性能；并通过细胞共培养、流式细胞术、免疫荧光、蛋白质印迹（Western blot）、生物透射电镜等技术，系统研究了其细胞靶向性、胞内定位、ROS生成、线粒体自噬诱导及其相关信号通路。在体内，研究使用了Sprague-Dawley大鼠构建心肌I/R损伤模型，通过室旁核（PVN）区域微量注射给予BT@Lip-TN，并结合超声照射进行干预。他们利用NIR-II荧光活体成像系统评估了材料的体内分布、代谢及对神经炎症的功能成像能力；通过免疫荧光染色、神经电生理记录、心脏超声、心脏电生理检测、Evans蓝/TTC染色、组织生化分析、RNA测序（RNA-seq）及实时定量聚合酶链反应（qPCR）等多种技术，全面评估了该疗法对神经炎症的调控效果以及对心肌I/R损伤的心脏保护作用。
2.1. BT@Lip-TN的设计、合成与表征
研究人员成功合成了基于苯并[1,2-c:4,5c′]双[1,2,5]噻二唑（BBTD）为电子受体、三苯胺（TPA）为电子供体的NIR-II发射声敏剂BT，并通过薄膜水化法及抗体修饰制备了BT@Lip-TN。表征结果显示，BT@Lip-TN粒径均一、稳定性良好，在炎症酸性微环境中药物释放更快，并且通过zeta电位变化、超分辨共定位成像及SDS-PAGE电泳证实了TMEM119与NAT双抗体成功修饰于脂质体表面。ex?=?652?nm, λem?=?668?nm) and NAT mab conjugated with Alexa Fluor? 488 (green, λex?=?495?nm, λem?=?519?nm) on the surface of BT@Lip. Scale bar: 200?nm. G) Images of reducing SDS-PAGE electrophoresis. Lane 1-4: TMEM119 mAb, NAT mAb, BT@Lip, and BT@Lip-TN.">
2.2. BT@Lip-TN的光物理性质与声动力学性能
BT@Lip-TN在约910 nm处有最大NIR-II发射峰，具有较大的斯托克斯位移，荧光强度与浓度呈良好线性关系，且在超声和激光照射下稳定性高。声动力学性能评估表明，在超声照射下，BT@Lip-TN产生活性氧（ROS）的能力显著优于商用声敏剂吲哚菁绿（ICG），且其主要产生羟基自由基（•OH）。其ROS生成效率依赖于自身浓度和超声强度，并在深度达10 cm的组织模拟模型中仍能有效产生活性氧，展现出优异的深层组织治疗与成像潜力。ex?=?808?nm) spectra of BT@Lip-TN. B) Fluorescence fitting curves and NIR-II fluorescence images of BT@Lip-TN at different concentrations under 808?nm laser excitation. C) Absorption spectra of BT@Lip-TN under ultrasound (0.5?W?cm?2, 1?MHz) at different time points with fluorescence signals inserted. D) Evaluation of ROS generation performance of ICG, BT@Lip, and BT@Lip-TN (20?μM) under US irradiation (0.5?W?cm?2, 1?MHz) (indicator: DCFH).">
2.3. BT@Lip-TN的体外靶向细胞摄取、共定位及抗神经炎症机制
在BV2小胶质细胞、CATH.a交感神经元与脑毛细血管内皮细胞（BCECs）的共培养体系中，BT@Lip-TN能特异性地被BV2和CATH.a细胞内吞，荧光强度分别是BCECs的38.57倍和32.92倍，证明了其优异的细胞靶向特异性。该材料主要定位于线粒体。在超声激活下，BT@Lip-TN能在细胞内有效产生活性氧，导致线粒体膜电位下降，并通过PINK1-Parkin通路诱导线粒体自噬（线粒体自噬），这可能是其缓解神经炎症的关键细胞机制。
2.4. 体内功能性NIR-II荧光成像与药代动力学特征
体内实验表明，BT@Lip-TN具有良好的生物相容性。静脉注射后，其血液半衰期约为1.284小时，主要经肝胆系统和肾脏代谢。更为重要的是，在心肌缺血大鼠模型中，于室旁核（PVN）区域微量注射BT@Lip-TN后4小时，PVN区域荧光信号显著增强，这反映了缺血后交感神经和小胶质细胞激活导致的神经炎症水平升高，证明了BT@Lip-TN可用于神经炎症活动的实时功能性成像，为影像引导的精准神经调控提供了可能。
2.5. 超声激活的BT@Lip-TN靶向调控室旁核以抑制交感神经炎症
在心肌I/R大鼠模型中，经PVN注射BT@Lip-TN并联合超声照射干预后，免疫荧光染色显示，该处理能显著逆转I/R诱导的PVN区小胶质细胞标记物TMEM119、Iba-1以及交感神经元标记物NAT、酪氨酸羟化酶（TH）的过度表达，抑制交感神经炎症。与未修饰靶向抗体的BT@Lip相比，BT@Lip-TN的调控效果更优。同时，PVN区域活性氧生成和自噬水平也显著增加。神经电生理记录显示，该干预能显著抑制I/R引起的左侧星状神经节（LSG）放电幅度和频率的增加。心率变异性（HRV）分析和血清去甲肾上腺素（NE）水平检测也证实，BT@Lip-TN介导的靶向声动力神经调控可缓解心肌I/R诱导的心脏自主神经失衡。
2.6. BT@Lip-TN介导的靶向声动力神经调控减轻心肌I/R损伤
该治疗展现出全面的心脏保护作用。超声心动图显示，干预显著提高了左心室射血分数（LVEF）和缩短分数（FS）。Evans蓝/TTC染色表明，治疗显著减少了心肌梗死面积。心脏电生理检测发现，干预延长了心室动作电位时程（APD90）和有效不应期（ERP），降低了室性心律失常（VA）易感性和室颤阈值，提高了电稳定性。分子机制上，干预逆转了缺血区心肌神经生长因子（NGF）及其受体TrkA的过度表达，并恢复了连接蛋白43（Cx43）的水平。
2.7. 转录组学分析阐明BT@Lip-TN对抗心肌I/R损伤的心脏保护机制
对缺血周边心肌组织的RNA测序分析显示，BT@Lip-TN干预后，差异表达基因（DEGs）主要富集在“碳代谢”、“脂肪酸代谢”和“IL-17信号通路”等通路。基因集富集分析（GSEA）表明，干预上调了碳和脂肪酸代谢相关基因，而下调了IL-17炎症通路相关基因。qPCR验证进一步确认了肉碱棕榈酰转移酶2（CPT2）、乙酰辅酶A酰基转移酶2（ACAA2）、异柠檬酸脱氢酶2（IDH2）等代谢基因的上调，以及白介素-18（IL-18）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症因子的下调。这表明BT@Lip-TN的神经调控能远程增强心肌细胞的能量代谢并抑制炎症反应。
结论与讨论
本研究成功构建了首个神经炎症双靶向的声敏剂BT@Lip-TN，它集NIR-II功能成像、抗体介导的精准递送、超声触发的活性氧生成及线粒体自噬诱导能力于一体，形成了一个高效的治疗诊断平台。该工作系统证明了，通过靶向调控大脑室旁核的交感神经炎症，能够有效阻断其恶化心脏损伤的神经信号，从而在远端实现对心肌缺血再灌注损伤的多重保护，包括改善心功能、缩小梗死面积、稳定心电活动等。其重要意义在于：第一，提出了“神经免疫双靶向”的精准药物递送新概念，解决了传统声动力疗法缺乏细胞特异性的问题；第二，实现了对神经炎症活动的实时、可视化功能监测，为影像引导的个体化精准治疗奠定了基础；第三，揭示了通过诱导线粒体自噬调控神经炎症并远程保护心脏的新机制，为理解“脑-心”交互提供了新视角；第四，展示了一种非侵入、可控、兼具诊断与治疗功能的整合性平台策略，为心肌I/R损伤这一临床难题的解决提供了具有显著转化潜力的新途径。该研究不仅为神经调控领域带来了方法学创新，也为心血管疾病的治疗开辟了跨器官干预的新思路。
