线粒体损伤是多种不同类型组织 / 器官损伤如心肌梗死、急慢性肾损伤、肌肉损伤等的共同关键病理因素。目前，临床仍缺乏针对线粒体损伤的特异有效药物， 且传统 小分子药物受到组织特异性不足和生物利用度低等限制。近年来，线粒体移植疗法已显示出改善线粒体功能促进组织损伤修复的潜能，但其转化应用面临线粒体需新鲜制备，易失活和难储存等困境。因此，如何精准恢复受损组织细胞的线粒体代谢是再生医学的核心挑战之一。
近期，四川大学华西医院 刘敬平 研究员团队在 Science Advances 发表研究论文，题为
Harnessing tissue-derived mitochondria-rich extracellular vesicles (Ti-mitoEVs) to boost mitochondrial biogenesis for regenerative medicine。受机体内细胞外囊泡（ EVs ）转移线粒体调控细胞代谢和组织稳态这一内源机制的启发，该研究创新性提出从高线粒体含量健康组织（如肌肉）中高效分离组织来源富含线粒体的细胞外囊泡（Ti-mitoEVs），并通过系统性实验证实其可作为“天然线粒体激动剂”促进多种不同类型组织细胞的线粒体损伤修复，为再生医学提供新的治疗策略。
图 1. 本研究的主要发现示意图
研究团队首先建立了优化的 mitoEV 分离方法，可从健康组织中高效分离出了富含功能性线粒体组分的 Ti- mitoEVs 。这些 mitoEVs 不仅含有几乎所有类型的线粒体蛋白和携带完整的线粒体基因组，还能通过线粒体基因组转移机制显著提升正常 / 受损细胞的线粒体生物发生和能量代谢能力。此外，在急性肌肉损伤（ AMI ）和慢性肾脏疾病（ CKD ）模型中， Ti- mitoEV 治疗均表现对受损组织的线粒体保护作用，并显著减轻了 AMI 小鼠的肌纤维溶解程度和炎症反应，及减少 CKD 小鼠的肾脏纤维化水平和炎性细胞浸润。进一步机制研究发现， Ti- mitoEVs 主要通过恢复线粒体能量代谢等来促进组织损伤修复。
此外，研究团队通过高强度间歇性训练（ HIIT ）探究了 Ti- mitoEV 在肌肉线粒体代谢调节中的作用。 HIIT 可显著刺激肌肉 Ti- mitoEVs 分泌，并提升 Ti- mitoEV 中的线粒体蛋白含量。这些结果提示 Ti- mitoEVs 的释放可能是肌肉线粒体代谢调控的一种内在机制，这可能为调节靶细胞的线粒体代谢提供一种新的途径，也部分解释了运动带来的系统性益处。此外，通过运动增加 Ti- mitoEVs 的产量和生物活性可能进一步提升 Ti- mitoEV 疗法在再生医学中的潜力，并促进其未来的临床转化。
论文通讯作者为四川大学华西医院 / 国家 卫健委移植 工程与移植免疫重点实验室刘敬平研究员，第一作者为四川大学华西医院 / 国家 卫健委移植 工程与移植 免疫重点实验室博士研究生楼鹏和周希月。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt1318
制版人： 十一
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