《Progress in Preventive Medicine》：Methylene blue a scoping review: biological effects in mitochondrial health, neuroprotection, aesthetic, and regenerative medicine
背景：亚甲基蓝（Methylene blue，MB）是一种吩噻嗪类染料，已重新成为一种具有线粒体保护、神经保护和组织再生应用的多效药物，超越了其传统用于治疗高铁血红蛋白血症和血管麻痹性休克的临床用途。其独特的氧化还原活性使其能够作为一种催化性线粒体氧化还原穿梭体和替代性电子载体发挥作用，增强复合体IV（细胞色素c氧化酶）的活性并绕过电子传递链（Electron Transport Chain， ETC）中功能失调的片段。MB可抑制活性氧（Reactive Oxygen Species， ROS）生成，刺激线粒体生物发生，调节包括核因子E2相关因子2（Nrf2）信号通路在内的抗氧化途径，激活沉默信息调节蛋白（sirtuins），并诱导线粒体自噬（mitophagy）。对MB的兴趣涵盖神经学、老年病学和再生美容学领域，转化研究已在人类皮肤模型中证明了其可逆转成纤维细胞衰老、增强细胞外基质基因表达、改善真皮厚度和水合作用以及抵御紫外线辐射的能力。
目的：综合当前关于亚甲基蓝在调节线粒体功能、神经保护、组织再生和再生美容医学中生物学效应的机制性和转化性证据。
方法：本研究遵循PRISMA-ScR（系统评价和荟萃分析扩展的范围综述首选报告条目）指南，分析了从数据库创建至2025年6月来自PubMed、Embase、Web of Science和Google Scholar的证据。在初始检索到的4637篇文献中，经过筛选和资格评估后，有26项研究符合纳入标准。纳入的研究包括体外机制研究、动物研究以及评估MB的线粒体保护、神经保护、组织再生和皮肤学效应的转化性或人类临床数据。
结果：在细胞、动物和初步人类研究中，MB一致地表现出增强线粒体呼吸、改善氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）、减轻氧化应激、诱导自噬（autophagy）和支持细胞外基质的作用。在机制上，MB作为一种电子循环剂和催化性氧化还原穿梭体，在限制ROS生成并激活包括Nrf2介导反应在内的内源性抗氧化途径的同时，维持线粒体呼吸。转化研究证明了其具有使成纤维细胞年轻化、保存细胞外基质、增强胶原蛋白和弹性蛋白表达、使真皮增厚、改善水合作用以及抵御紫外线诱导细胞损伤的光保护作用。MB在伤口愈合中的光动力学应用也显示出有前景的再生和抗炎作用。
结论：亚甲基蓝是一种机制上稳健的生物能量化合物，在线粒体医学、神经保护和再生美容学中具有重要的研究潜力。尽管早期的转化研究结果充满希望，但其临床应用仍处于研究阶段，需要谨慎的剂量控制、监管审查、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase， G6PD）筛查、血清素能药物审查以及稳健的随机临床试验来确定其长期安全性、疗效和最佳治疗指征。
**引言** 衰老的特征是一系列被称为衰老标志的生物学改变，包括线粒体功能障碍、氧化应激、蛋白质稳态受损、营养感应失调、细胞衰老和细胞间通讯改变。这些标志不仅促成神经退行性和心血管疾病等系统性疾病，也导致光老化和皮肤松弛等外部表现。线粒体是通过氧化磷酸化产生三磷酸腺苷（ATP）的主要场所，通过调节能量代谢、氧化还原信号传导、细胞凋亡和免疫应答在这些过程中发挥核心作用。其功能衰退导致ATP供应减少、ROS增加并激活炎症级联反应。亚甲基蓝（MB）最初于1876年合成，长期以来用于治疗高铁血红蛋白血症和组织学染色，如今正经历一场科学复兴。MB是一种具有低氧化还原电位的亲脂性阳离子，可在氧化态（MB）和还原态（MBH
2）之间循环。它能够穿透生物膜并优先蓄积于线粒体。作为一种电子循环剂，MB从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）或黄素腺嘌呤二核苷酸（FADH
2）获取电子，并直接将其传递给细胞色素c——绕过ETC的复合体I和III，维持质子动力势并增强ATP生成。这种ETC的旁路减少了电子泄漏和ROS生成的位点。
**机制：作为催化性线粒体氧化还原穿梭体的亚甲基蓝** 从机制上讲，亚甲基蓝作为一种催化性线粒体氧化还原穿梭体发挥作用。通过其氧化态（MB）和还原态（MBH
2）之间的可逆循环，MB从依赖NADH的反应中获取电子，并将其直接转移给细胞色素c，有效绕过复合体I和III的功能失调片段。这种电子循环使MB能够作为一种替代性线粒体电子载体，在限制电子泄漏和过量活性氧形成的同时，维持氧化磷酸化和ATP产生。除了这种电子循环功能外，MB还被证明可抑制线粒体ROS生成，并激活内源性抗氧化防御途径，包括Nrf2介导的转录反应，从而增强细胞氧化还原稳态。
在低浓度下，MB已被证明可刺激线粒体呼吸，上调细胞色素氧化酶基因表达，并诱导线粒体兴奋效应（mitohormesis）——一种对轻度氧化应激产生有益适应的兴奋效应反应。其氧化还原活性还可激活Nrf2抗氧化反应，通过线粒体自噬增强线粒体更新，并促进沉默信息调节蛋白介导的去乙酰化作用，表明代谢可塑性得到改善。这些生物能量和信号效应使MB与衰老的几个标志相吻合。
**线粒体功能与细胞外基质调节** 超越线粒体本身，MB已被证明可延缓细胞衰老，在过早衰老的成纤维细胞中恢复线粒体形态和流动性，并增加成纤维细胞增殖。基础转化研究证明，MB治疗可逆转人类皮肤成纤维细胞中与年龄相关的表型，在增强线粒体功能和细胞生物能量学的同时显著降低衰老标志物。在三维人类皮肤模型中，MB上调包括胶原蛋白和弹性蛋白在内的关键细胞外基质成分，增加真皮厚度和水合作用，并改善整体组织完整性。
更近期的研究表明，MB还具有内在的光保护特性，可吸收UVA和UVB辐射，并在人类皮肤细胞中减少紫外线诱导的氧化应激和DNA损伤。这些协同的线粒体、抗氧化、细胞外基质和光保护效应使MB成为再生美容学和抗光老化策略中一种有前景的研究药物。
**光动力疗法与伤口愈合** MB在光动力疗法（Photodynamic Therapy， PDT）中作为一种光敏剂发挥作用，新兴证据支持其在伤口愈合和感染控制中的应用。尽管临床前数据充满希望，但将MB整合到长寿、认知增强和美容方案中仍处于研究阶段。其在低剂量下的药理活性，以及在G6PD缺乏个体中可能导致血清素毒性和溶血等风险，需要谨慎的临床监督。
**研究方法** 由于MB研究中研究类型、生物学模型和结果存在异质性，本研究选择了范围综述方法。该综述遵循PRISMA-ScR框架。
**纳入标准** 纳入的研究包括：与MB的机制或转化相关性有关的原始研究或综述；采用体外、动物或人类模型；以英文发表且可获取全文；报告了与线粒体功能、氧化应激、神经保护、皮肤衰老、伤口愈合或再生医学相关的结果。排除的标准包括：没有数据的社论、评论、研究方案；没有全文的会议摘要；与MB的线粒体或再生功能无关的研究（例如，抗菌染色或抗疟疾用途）；非英文文本或无法获取全文的文章。
**检索策略** 检索在PubMed、Embase、Web of Science和Google Scholar中进行，时间范围从数据库创建至2025年6月10日。检索词结合了“亚甲基蓝”或“甲基蓝”的医学主题词（MeSH）和自由文本词，以及“线粒体”、“电子传递”、“氧化应激”、“神经保护”、“皮肤”、“认知”、“记忆”、“自噬”、“线粒体自噬”、“沉默信息调节蛋白”、“再生”和“光动力疗法”等机制和应用关键词。手动筛选纳入研究和相关综述的参考文献列表以识别其他来源。
**选择与数据提取** 两名审稿人独立使用Rayyan软件对标题和摘要进行筛选。然后根据资格标准评估全文。通过讨论解决分歧。提取的数据包括：作者、年份和研究设计；生物学模型（例如，细胞类型、啮齿动物品系和人类样本）；MB剂量和给药方式；机制性终点（例如，线粒体呼吸、ROS、自噬和沉默信息调节蛋白）；转化性结果（例如，认知和皮肤标志物）；DOI和研究局限性。
**局限性** 本综述未预先注册。纳入Google Scholar是为了捕捉灰色文献，但可能因缺乏索引控制而引入选择偏倚。虽然定性地指出了研究局限性，但未进行正式的偏倚风险评估。未来系统评价可以使用更严格的过滤器和荟萃分析方法在此基础上进行。
**结果** 在总共4637篇记录中，去重后筛选了3245篇独立标题。基于标题和摘要审查，评估了120篇全文文章。最终，有26项研究被纳入最终分析。
**研究类型** 九项体外机制研究；十二项动物模型研究；五项人类临床试验或先进转化皮肤或组织模型。
**MB给药与输送** 在细胞培养中使用纳摩尔浓度（10
?9 M）；在啮齿动物模型中使用1-10毫克/千克（口服或腹腔注射）；在临床前和三维人类皮肤模型中使用局部或透皮制剂；在人类研究中使用口服MB（最高约4毫克/千克）。
**线粒体呼吸与ETC调节** 在多个模型中，低剂量MB通过直接向细胞色素c捐赠电子，绕过复合体I和III的功能失调片段，从而增强线粒体呼吸。这维持了膜电位，改善了复合体IV活性并增加了ATP合成。MB在基因和蛋白质水平上均上调细胞色素氧化酶表达，这与线粒体兴奋效应一致。一项啮齿动物研究发现，MB还能增加脑氧耗、血管舒张和葡萄糖摄取。
**氧化还原循环与抗氧化信号** MB的氧化还原循环降低了神经元和成纤维细胞培养物中的超氧化物、过氧化氢和过氧亚硝酸盐水平。对谷氨酸诱导兴奋性毒性的保护与激活Nrf2-抗氧化反应元件通路有关。然而，高浓度的MB则作为促氧化剂，重申了精确剂量的重要性。
**自噬、线粒体自噬与线粒体生物发生** MB通过激活PTEN诱导的假激酶1（PINK1）/Parkin和累积微管相关蛋白轻链3-II（LC3-II）在脑缺血模型中诱导线粒体自噬。它还在糖尿病啮齿动物中激活沉默信息调节蛋白3并降低线粒体酶的赖氨酸乙酰化。在加速衰老的成纤维细胞模型中，MB通过上调与线粒体生物发生相关的途径，恢复了线粒体形态，改善了细胞器流动性，并增强了生物能量效率。虽然大规模线粒体生物发生的直接证据有限，但观察到复合体IV表达和更新得到改善。
**成纤维细胞功能与细胞外基质调节** MB增加了成纤维细胞增殖，降低了p16
INK4A和β-半乳糖苷酶活性，并比MitoQ或N-乙酰半胱氨酸（NAC）更有效地降低了线粒体ROS。基础转化研究证明，MB治疗可逆转人类皮肤成纤维细胞中的衰老表型，同时增强线粒体功能和细胞代谢活性。在三维人类皮肤等效模型中，MB显著上调包括胶原蛋白和弹性蛋白在内的细胞外基质基因，增加真皮厚度，改善水合作用，并增强组织结构完整性。MB还下调了基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases， MMPs）的表达，特别是MMP-9，表明在增强基质合成的同时减少了胶原蛋白降解。
**光动力疗法与伤口愈合** MB在660纳米红光激活下加速了伤口愈合，增强了肉芽组织和血管生成，并降低了小鼠模型中的白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。除了作为光敏剂的作用外，MB还表现出内在的光保护特性，可吸收UVA和UVB辐射，并减少紫外线诱导的人类角质形成细胞的氧化应激和DNA损伤。与光生物调节相结合，MB表现出额外的线粒体益处。
**人类试验与转化发现** 一项随机交叉试验（n = 26）显示，280毫克的MB改善了记忆提取和基于功能磁共振成像（fMRI）的大脑连接性。病例报告支持其用于异环磷酰胺诱导的脑病。然而，人类研究规模较小，缺乏生物标志物终点，且尚未评估大规模的皮肤或伤口结局。
**讨论** MB绕过功能失调的线粒体复合体、减少ROS并支持氧化还原信号传导的能力，使其在长寿和再生医学中具有独特地位。这些效应源于MB作为催化性线粒体氧化还原穿梭体的功能，使其能够在氧化态和还原态之间持续循环电子，从而稳定线粒体呼吸同时限制活性氧的生成。必须仔细管理激素效应性的剂量依赖性效应，以最大化益处并避免毒性。
MB通过线粒体自噬和沉默信息调节蛋白激活增强线粒体质量控制，改善营养感应，并支持细胞外基质重塑。这些效应对应于衰老的多个标志，并提示其在认知增强、减轻光老化和伤口愈合方面具有治疗潜力。
在细胞水平上，MB通过恢复线粒体完整性、改善细胞器生物能量学和逆转与衰老相关的表型，直接使真皮成纤维细胞功能年轻化。通过减少线粒体ROS并增强ATP可用性，MB使成纤维细胞能够维持细胞外基质稳态和增殖能力，抵消与年龄相关的功能衰退。这些发现为线粒体优化与可观测的组织水平年轻化之间提供了机制桥梁。
MB进一步对细胞外基质发挥双重调节作用，它上调胶原蛋白和弹性蛋白的合成，同时抑制基质金属蛋白酶的活性，特别是与光老化和时间性衰老期间胶原蛋白降解有关的MMP-9。这种协调调节促进了基质的净保存和真皮增厚，正如在三维人类皮肤模型中观察到的，MB治疗后水合作用、厚度和结构完整性得到改善。
除了其线粒体和基质调节特性外，MB还具有内在的光保护能力，可吸收UVA和UVB辐射，并减少紫外线诱导的人类皮肤细胞的氧化应激、DNA链断裂和细胞损伤。与传统的防晒剂不同，MB还能增强细胞氧化还原弹性并支持DNA修复过程，表明其作为抗光老化策略中多效性局部辅助剂的潜在用途。这些综合效应使MB不仅成为一种线粒体增强剂，也成为抵御外源性衰老驱动因素的保护剂。
在光动力学背景下，MB既作为光敏剂又作为线粒体增强剂，在伤口模型中显示出双重作用效应。它与红光疗法的配对为已经在使用光生物调节的临床提供了协同潜力。
在认知方面，MB在早期试验中改善了记忆力和大脑连接性。从机制上讲，它支持ATP可用性，减少氧化应激，并可能影响单胺能系统。然而，长期疗效和最佳剂量仍不清楚。
从转化的角度来看，线粒体优化、成纤维细胞年轻化、细胞外基质保存和光保护的融合，为研究MB作为再生美容学和皮肤长寿方案辅助剂提供了生物学上合理的依据。然而，大多数皮肤学数据仍然是临床前或来源于先进的组织模型，这强调了需要进行对照人类试验来评估安全性、色素沉着风险、光毒性阈值和长期结局。
风险包括与选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）/5-羟色胺去甲肾上腺素再摄取抑制剂（SNRIs）或阿片类药物合用时的血清素毒性，以及G6PD缺乏个体的溶血性贫血。临床医生必须按照药品和保健品监管机构（MHRA）的指南进行适当的筛查并获得知情同意。诊所必须避免不负责任的营销和网红主导的将MB作为生物黑客工具的推广。
尽管将MB与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD
+）前体、光生物调节、富血小板血浆、肽类或细胞外囊泡整合的组合策略在机制上具有吸引力，但此类方法目前仍处于推测阶段，应仅在研究框架内进行探索。
最终，MB可能作为一种生物放大器发挥作用——增强线粒体效率、氧化还原稳态和组织再生能力，而不是作为独立的抗衰老干预措施。
**结论** 亚甲基蓝是一种机制稳健、具有生物能量活性的化合物，在线粒体医学中具有巨大前景。它能增强复合体IV活性，减少ROS，支持线粒体自噬和沉默信息调节蛋白激活，并调节细胞外基质。
临床前和先进的转化皮肤模型证明，MB能直接使真皮成纤维细胞功能年轻化，逆转细胞衰老表型，增强胶原蛋白和弹性蛋白合成，抑制基质降解途径，并改善真皮厚度和水合作用。此外，MB表现出内在的紫外线吸收和光保护作用，减少了皮肤细胞中的氧化应激和DNA损伤。
临床前数据支持其在神经保护、认知功能和再生皮肤健康方面的作用。光动力学应用在伤口和感染情境中增加了价值。然而，其临床应用仍处于研究阶段，需要知情同意、监管审查和谨慎的患者选择。
安全的转化依赖于低剂量、兴奋效应性的应用、禁忌症筛查以及持续的研究。随机试验对于确定长期安全性、疗效、配方策略和最佳临床指征至关重要。
在此之前，MB应作为一种研究性辅助剂使用，而不是独立的抗衰老干预措施。
