研究背景：心肌梗死（MI）是一种由冠状动脉阻塞引发的心血管疾病，导致心肌因缺氧而坏死。现有治疗手段虽然能够缓解心衰，但难以实现心肌的自我修复与再生。近年来，结合支架与治疗细胞或生物因子的心肌补片（CPs）被视为一种新兴且具有潜力的MI修复方案。理想的CP需同时具备心肌的电学与力学特性，并含有生物活性成分以提升修复效果。研究显示，心脏常驻巨噬细胞（CCR2-cRMs）在心肌的内源性修复中起着重要作用。然而，心梗后，心脏常驻巨噬细胞的数量显著减少，并且恢复速度缓慢，这为心梗的修复带来了巨大挑战。基于此，王乐禹教授与邱小忠教授的团队近期在《Cell Reports Medicine》杂志上发表了一项研究，题为《A functional cardiac patch promotes cardiac repair by modulating the CCR2− cardiac-resident macrophage niche and their cell crosstalk》。该研究提出一种功能性弹性导电心肌补片，能够调控心脏常驻巨噬细胞的生态位及其细胞间互作。通过整合外源性的弹性导电微环境与心脏常驻巨噬细胞介导的内源性修复微环境，该研究为心肌梗死的临床治疗开辟了新的方向。

研究方法：本研究运用Langendorff离体心脏灌流技术与电标测技术（Electrical Mapping）对不同实验组进行评估，主要检测正常区与梗死区的电传导速度等指标，从而直接评估正常心肌与梗死心肌之间的电整合能力。

研究结果：

1. **PSL/pIL4的制备及细胞内化研究**：PSL/pIL4由磷脂酰丝氨酸（PS）修饰的脂质体纳米载体与聚醚酰亚胺@IL4pDNA复合物组成，粒径为126±14nm，展现出显著的内化能力。实验结果表明，PSL在巨噬细胞中的内化效率达到了最高（9364%），主要是通过网格蛋白介导的内吞途径实现，且这一过程依赖于能量供应。进一步实验显示，PSL/pIL4能够在10小时内从溶酶体逃逸至细胞质，具备基因递送的功能。

2. **PSL/pIL4@pHHCCP的制备及其对心肌细胞功能化的影响**：研究利用刘酸铵引发APMA-HA与HEMA的自由基聚合反应，制备出离子导电水凝胶，随后通过装载PSL/pIL4构建功能性弹性导电心肌补片PSL/pIL4@pHHCCP。这种补片模拟了天然心肌微环境，具备仿生导电性（002S/m）与机械性能（弹性模量23–46kPa）。PSL/pIL4纳米载体高效内化巨噬细胞，进而通过溶酶体逃逸实现IL-4基因的递送，诱导M2型巨噬细胞的极化。体外实验结果表明，PSL/pIL4@pHHCCP显著增强了心肌细胞（CMs）的功能，提高了钙瞬变的同步性和电信号传导能力。

3. **PSL/pIL4@pHHCCP调控CCR2-cRMs及心肌细胞互作**：该补片显著促进CCR2-cRMs的增殖（Ki67阳性细胞增加）及其分泌的修复性因子（如IGF-1、PDGF-CC、CXCL4和Ang-2），同时避免了炎症因子的增加。Transwell及共培养系统的研究表明，PSL/pIL4@pHHCCP增强了CCR2-cRMs与CMs之间的CX43连接，从而促进了电信号的同步传导。此外，CCR2-cRMs分泌的IGF-1和PDGF-CC能够激活WT1+心外膜细胞向内皮细胞分化，显著提升内皮标志物（vWF和CD31）的表达。这些结果表明，PSL/pIL4@pHHCCP通过调控CCR2-cRMs的增殖与旁分泌，协调了其与CMs及心外膜细胞的互作，为心肌修复提供了有利的微环境。

4. **纠正心肌梗死后的异常免疫微环境**：通过调控CCR2-cRMs与CCR2+单核细胞衍生巨噬细胞的比例，PSL/pIL4@pHHCCP能够有效纠正心肌梗死后的异常免疫微环境。研究显示，在心肌梗死第3天，CCR2-cRMs的数量减少超过80%；而PSL/pIL4@pHHCCP植入后，显著促进了CCR2-cRMs的更新，抑制了CCR2+ RMs的招募和炎症渗透。免疫荧光染色结果表明，PSL/pIL4@pHHCCP组以修复型CCR2-cRMs为主。超声心动图分析显示，CCR2-cRMs数量与心脏功能（缩短分数，FS）呈正相关，而CCR2+ RMs数量则与FS呈负相关，这表明PSL/pIL4@pHHCCP通过重塑免疫微环境，有效改善心脏功能。

5. **增强心肌电传导性**：PSL/pIL4@pHHCCP的植入通过提高CMs与CCR2-cRMs之间的CX43表达，显著促进了心肌梗死后电传导的改善。通过Langendorff离体心脏灌流及电标测技术评估正常与梗死心肌的电整合能力，结果显示，植入CCP后梗死区的电传导速度显著提升，电压幅度由35mV增至9mV。免疫荧光及流式细胞术分析证实，CCP组中的CX43+巨噬细胞比例从42%增至113%。这些结果反映出CCP的导电桥接作用与CCR2-cRMs的更新密切相关。

6. **激活心外膜细胞促进血管再生**：PSL/pIL4@pHHCCP有效调控CCR2-cRMs与心外膜细胞的互作，显著促进梗死区的血管新生。实验显示，在转基因小鼠中植入CCP4周后，显著增加了微血管（vWF+）和小动脉（vWF+ α-SMA+）的密度，M2型巨噬细胞分泌的血管生成因子进一步支持了血管形成。免疫荧光及流式细胞术证实，CCP激活WT1+心外膜细胞向内皮细胞和周细胞的分化，而非向成纤维细胞的转化。超声心动图结果显示，CCP植入2周后，射血分数（EF）和缩短分数（FS）均显著提高。这些发现表明，PSL/pIL4@pHHCCP通过导电微环境和细胞互作，促进了梗死区的血管新生与心脏功能恢复。

7. **促进心肌修复的整体效应**：研究显示，CCP的植入明显改善了大鼠心肌梗死后的心脏修复效果。通过超声心动图及组织学分析，发现CCP能够显著减少梗死面积，增加心室壁厚度，同时增强左心室前壁的收缩活动，改善射血分数（EF）及缩短分数（FS），有效逆转了左心室的扩张。

小结：本研究开发的功能性PSL/pIL4@pHHCCP通过靶向CCR2-cRMs的增殖及细胞互作，显著提高了心肌梗死后的修复效果。CCP不仅减少了CCR2+ RMs的招募，还抑制了炎症渗透，调整了免疫微环境。尤其是它促进了CCR2-cRMs与CMs之间的CX43表达，并通过旁分泌信号激活心外膜细胞的上皮-间质转化（EMT），进而促进了血管再生。此外，CCP通过调节CCR2-cRMs与CCR2+ RMs的平衡和心脏电传导能力，有效恢复了心脏功能。本研究为构建CCR2-cRMs介导的协同修复微环境提供了新策略，为心肌梗死的治疗开辟了新路径。人生就是博-尊龙凯时