由外部刺激（如高血糖水平和炎症）引起的线粒体损伤会导致活性氧（ROS）过量产生。现有的抗氧化剂只能清除ROS，不能解决ROS产生的根本原因，即异常的线粒体。
2024年12月17日，华南理工大学施雪涛团队
在
Advanced Materials
在线发表题为
“
A Mitochondrion-Targeting Piezoelectric Nanosystem for the Treatment of Erectile Dysfunction via Autophagy Regulation
”
的研究论文，
该研究开发了一种针对线粒体的压电协同载药纳米系统（BaTCG nanosystem）。
BaTCG纳米系统通过三苯基膦修饰递送到线粒体，并在超声刺激下产生电流，促进线粒体自噬并恢复线粒体稳态。
糖尿病相关勃起功能障碍（ED）的模型中，BaTCG纳米系统通过压电效应诱导电流产生，不仅促进线粒体自噬，减少ROS的产生，还释放长效胰高血糖素样肽-1受体激动剂（GLP-1RAs），有效降低血糖水平和线粒体损伤。该纳米系统的每个组成部分都单独或协同发挥作用，从而促进海绵体修复和恢复勃起功能。
总之，上述发现为糖尿病相关勃起功能障碍提供了一种新型治疗策略，并为使用功能化纳米颗粒调节线粒体自噬治疗糖尿病相关疾病提供了靶点。
线粒体是真核细胞中重要的细胞器，是细胞中的主要能量发生器，提供所需的大部分能量，并通过多种途径调节细胞代谢和细胞周期。
因此，线粒体对于维持细胞内环境稳定和保证正常细胞功能不可或缺。
体内稳态变化期间，线粒体功能变得异常，导致氧化还原反应产生的电子异常转移至超氧化物（O2•
−
）、H
2
O
2
或其中间产物，进而产生大量活性氧(ROS)。ROS水平升高进一步促进线粒体功能障碍，最终导致细胞死亡。目前可用的抗氧化剂可以暂时清除ROS，但不能阻止ROS的产生，严重限制了其在实现组织修复方面的临床功效。
线粒体吞噬是对过量或受损线粒体的选择性降解，在调节线粒体数量和维持细胞内正常线粒体功能方面起着重要作用。
因此，研究诱导线粒体膜去极化和线粒体吞噬的策略意义重大。然而，调节线粒体自噬需要严格控制治疗强度和治疗窗口。
目前，线粒体解偶联剂和线粒体膜稳定剂面临着高毒性和剂量控制困难等挑战，调节膜去极化效果不佳。
压电纳米材料能够在生理环境中产生电信号直接作用于生物组织，其治疗疾病的能力越来越受到研究人员的关注。
超声照射因其易于控制、深入组织以及精确瞄准特定部位的优势，可成为压电纳米材料的有效外部刺激。可以通过表面改性和药物封装开发多功能压电纳米材料，用于疾病的精准治疗。压电纳米材料通过内吞途径进入细胞。内化纳米颗粒（NP）通常被转运到内体/溶酶体，从内体/溶酶体中逃逸并靶向细胞内位点。溶酶体是有效靶向细胞内线粒体的关键障碍。因此，使用线粒体靶向压电NP是从源头上消除ROS的有效策略。
勃起功能障碍（ED）是糖尿病的常见并发症，与糖尿病男性生活质量下降有关，发病年龄越早，病情越严重，但缺乏有效的治疗方式。尽管糖尿病相关ED的病因复杂，但高血糖会促进异常线粒体产生过量ROS，诱发过度的氧化应激，随后损害内皮和海绵体平滑肌的反应性。此外，除了对海绵体造成直接损伤外，高血糖还可能通过血管生成和血管生成损害血管修复。
因此，诱导异常线粒体的自我清除、缓解氧化应激和降低血糖水平是克服高血糖和血管损伤恶性循环、治疗糖尿病相关ED的有效方法。
图1 BaTCG纳米系统治疗糖尿病相关勃起功能障碍示意图（摘自
Advanced Materials
）
该研究报道了由钛酸钡（BaTiO3）组成的线粒体靶向压电纳米系统（BaTCG纳米系统），该系统负载长效胰高血糖素样肽-1受体激动剂（GLP-1RAs），可以介导线粒体自噬以调节氧化应激水平并降低葡萄糖水平，最终促进海绵体的修复。
作者证明BaTCG可以响应超声刺激产生直流电，这与其压电特性一致。此外，作者探讨了BaTCG的线粒体靶向能力以及其响应超声刺激调节线粒体功能的能力。糖尿病相关ED模型中，BaTCG释放的GLP-1Ras有效调控葡萄糖水平，增强对细胞的保护作用，减少细胞凋亡，并促进了海绵体组织的修复。
综上所述，该研究验证了BaTCG纳米系统促进线粒体自噬和GLP-1RAs降低血糖水平的协同作用，证实了其潜在机制，表明BaTCG纳米系统可以促进海绵体的修复和勃起功能的恢复。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413287
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