近日，徐州医科大学罗兰/齐素华教授团队在Journal of Nano biotechnology（IF:10.43）上发表了题为“Momordica charantia L.-derived exosome-like Nano vesicles stabilize p62 expression to ameliorate doxorubicin cardio toxicity”的相关研究结果，该结果成功地揭示了苦瓜外泌体样纳米囊泡在阿霉素心肌损伤治疗中的作用及分子机制。

背景知识

1. 阿霉素（DOX）：一种广泛使用的抗癌药物，对多种癌症有显著疗效，但会导致剂量依赖性的心脏毒性，限制了其临床应用。

2. 植物来源的外泌体样纳米囊泡（P-ELNs）：近年来被发现具有治疗潜力。与哺乳动物细胞分泌的外泌体类似，P-ELNs具有生物相容性、可生物降解性，且无免疫原性和病原体携带风险，因此被视为一种有前景的药物递送平台。

3. 苦瓜（点击可了解植物外泌体）（MC）：一种具有抗氧化、抗炎、抗糖尿病等多种药理活性的传统药用植物。

研究方法

1. MC-ELNs的分离与鉴定：

1.1 通过超速离心法从苦瓜汁中分离出MC-ELNs，并使用生物电子显微镜（Bio-EM）和纳米颗粒跟踪分析（NTA）对其形态和大小进行表征。
1.2 通过RNA降解实验和SDS-PAGE电泳分析MC-ELNs中的RNA和蛋白质成分。
1.3 通过体内生物分布实验，使用DIR荧光染料标记MC-ELNs，观察其在小鼠体内的分布情况。
1.4 对MC-ELNs进行蛋白质组学、脂质组学和代谢组学分析，以了解其成分。

2. 动物模型实验：

2.1 建立DOX心脏毒性小鼠模型，通过单次腹腔注射DOX（15 mg/kg）。
2.2 小鼠在DOX注射前后分别接受不同剂量的MC-ELNs（800-1200 µg/kg）治疗，观察其对心脏功能和心肌结构的影响。
2.3 通过ELISA检测血清中心脏损伤标志物（cTnT和CK-MB）的水平，使用H&E染色和WGA染色观察心肌细胞的病理变化。

3. 细胞实验：

3.1使用H9c2心肌细胞系和MCF-7乳腺癌细胞系，研究MC-ELNs对DOX诱导的心肌细胞损伤的保护作用。
3.2 通过MTT实验和LDH释放实验评估MC-ELNs对细胞活力的影响。
3.3 使用流式细胞术检测细胞凋亡率，Western blot分析凋亡相关蛋白的表达水平。
3.4 通过免疫共沉淀（Co-IP）和免疫荧光实验研究MC-ELNs对p62/Keap1/Nrf2信号通路的影响。

关键结论

1. MC-ELNs的特性：

1.1 有典型的圆形囊泡形态，平均直径约为155 nm。
1.2 LNs富含RNA、蛋白质、脂质和代谢物，其蛋白质分子量主要分布在10-80 kDa之间。
1.3 验中，MC-ELNs主要分布在肝脏和脾脏，但在心脏中也有一定的分布。

2. MC-ELNs对DOX心脏毒性的保护作用：

2.1 大鼠模型中，MC-ELNs显著降低了血清中cTnT和CK-MB的水平，减轻了心肌细胞的萎缩，并改善了心脏功能。
2.2 LNs增强了DOX处理的H9c2细胞的存活率，减少了细胞凋亡，并且不干扰DOX对乳腺癌细胞的杀伤作用。

3. MC-ELNs的分子机制：

3.1 Ns通过抑制DOX诱导的p62蛋白的泛素化降解，稳定p62蛋白水平。
3.2 P62蛋白与Keap1结合，促进Nrf2的核转位，激活抗氧化基因HO-1的表达，从而减轻氧化应激和细胞凋亡。
3.3 通过siRNA敲低Nrf2或使用p62-Keap1相互作用抑制剂K67，可以消除MC-ELNs的保护作用，证实了p62/Keap1/Nrf2通路在MC-ELNs保护机制中的关键作用。

文章信息

Ye C, Yan C, Bian SJ, Li XR, Li Y, Wang KX, Zhu YH, Wang L, Wang YC, Wang YY, Li TS, Qi SH, Luo L. Momordica charantia L.-derived exosome-like nanovesicles stabilize p62 expression to ameliorate doxorubicin cardio toxicity. J Nano biotechnology. 2024 Aug 2; 22(1):464. doi: 10.1186/s12951-024-02705-z.

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