2024年10月7日，田维明课题组在昼夜节律背景下心肌缺血再灌注损伤的纳米药物治疗领域取得重要进展。研究成果以《复合靶向多酚纳米粒子对心肌缺血再灌注损伤的昼夜节律依赖性治疗》(Circadian Rhythm-Dependent Therapy by Composite Targeted Polyphenol Nanoparticles for Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury)为题发表在《ACS Nano》上。为昼夜节律背景下心血管疾病的治疗提供了新思路。
生物昼夜节律主要由转录/翻译反馈环路（TTFL）调控，哺乳动物的昼夜节律由下丘脑视交叉上核（SCN）控制。心血管系统中约13%的基因具有昼夜节律特征，在心血管发育、代谢和疾病中发挥重要作用。心肌缺血再灌注（IR）损伤同样呈现显著的昼夜节律特征，在早晨时段IR损伤程度更高。研究表明，氧化应激和炎症反应与昼夜节律密切相关，影响了心肌IR损伤的严重性。尽管传统的药物和治疗方法在一定程度上缓解了这一问题，但开发具有昼夜节律特性的药物以提高治疗精度仍是一个未被充分解决的难题。
在该研究中，课题组以透明质酸（HA）为核心，整合白藜芦醇（RES）和原花青素（OPC）两种多酚，接枝MMP靶向肽，合成HA-RES-OPC-MMP NPs。NPs在昼夜（ZT1,ZT13）两个时间点治疗小鼠心肌IR损伤，NPs表现出明显的ROS清除、抗炎能力并减轻了左心室心肌细胞凋亡。值得注意的是，两组实验中，NPs提高了包括Sirt1在内的节律基因转录活性，NPs对心肌IR损伤的治疗作用同样具有明显的昼夜节律依赖性。相比于小鼠的主观夜晚（ZT1），在白天时段（ZT13）小鼠的心肌IR损伤减轻，但是NPs的治疗能力在这一时间点降低。进一步，课题组利用昼夜节律紊乱小鼠（Per1/2 DKO）验证NPs对心肌IR损伤治疗作用的昼夜节律依赖性。NPs治疗后，即使小鼠左心室Sirt1转录活性提高，DKO小鼠的心肌IR损伤仍然没有得到明显的挽救。以上结果证实NPs是一种昼夜节律依赖性的心肌IR损伤保护药物。
课题组开发的HA-RES-OPC-MMP NPs通过针对ROS和炎症的昼夜节律特征，在一天中小鼠心肌IR损伤严重的时段实现更有效的治疗。在未来更精准的节律性治疗心肌IR损伤方面显示出巨大的潜力。
哈尔滨工业大学田维明教授为论文通讯作者，课题组博士研究生张博淞为第一作者。课题组博士后王操，博士研究生郭明月、祝富星，硕士研究生于振强、张文香、李文宇、张乙建参与论文研究工作。
本研究获得国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项基金的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c07690
