线粒体膜电位（ΔΨm）维持在-150至-180毫伏（相对于细胞质为负），这使得质子和钙离子能够流入线粒体，从而决定了其生物学功能（图2）。由于线粒体具有复杂的双层膜结构和高度负电位，因此将其作为靶点颇具挑战性。药物穿透这些细胞器十分困难，除非带正电荷，否则难以实现有效积累并产生后续影响。尽管脂质体靶向亚细胞区室作为慢性疾病中的药物递送系统正在兴起，但在线粒体相关疾病中，脂质体靶向仍是当前的研究热点，但针对靶向基序的毒性以及实现靶向特性的化学方法仍存在担忧。使用亲脂性阳离子作为线粒体特异性药物递送的靶向基序可能会增加细胞毒性。此前已有报道指出，诸如三苯基磷离子（TPP+）之类的阳离子化合物被认为不会产生显著的生物效应，然而，它们对磷脂膜的高亲和力已被证实会显著破坏线粒体膜的完整性，从而导致呼吸链受损和ATP合成受阻。为了评估线粒体靶向基序对细胞活力的影响，在制备脂质体时所使用的这些靶向化合物的含量应根据毒性参数进行严格分析，同时要确认脂质体配方仍保留预期的靶向特性。

线粒体靶向脂质体已在人类疾病的多种情况下作为靶向线粒体的药物递送新型载体进行了研究。

线粒体趋向性修饰

在过去的二十年中，已发现几种阳离子化合物，包括三苯基磷（TPP+）、罗丹明、1,10-癸二甲基双-4-氨基喹啉氯化物（德奎宁，DQA）、胍基和吡啶基阳离子以及小檗碱（一种苄基异喹啉生物碱），由于它们能够与带负电荷的线粒体内膜发生静电相互作用而在线粒体基质中积累，因此被确认为有效的线粒体靶向基序。

三苯基磷阳离子 (TPP+)

TPP+，一种已被充分表征并广泛使用的亲脂性阳离子靶向化合物，对线粒体有研究兴趣。, 由三个苯基上的分散正电荷组成，通过共轭稳定 (图3). TPP+ 所带来的电荷和疏水性使其能够与疏水性的线粒体内膜相互作用并允许其穿透。由于固有的特性，如稳定性、对细胞组分的低化学反应性和生产和纯化的简便性，TPP+ 是脂质体靶向的首选亲脂性阳离子。. 到目前为止，已经探索了至少两种基于 TPP+ 靶向性质的不同方法。首先，将 TPP+ 基团连接到包含在脂质体中的聚合物矩阵上，其次，在磷脂中非共价引入 TPP+（当 TPP+ 连接到两亲性衍生物时）。尽管仍在探索中，这两种方法似乎都能增强活性化合物的线粒体摄取和积累。然而，对于哪种方法具有更好的靶向性质以及对细胞的毒性更小，仍然存在争议。

TPP+-聚合物共轭物

DSPE-PEG（1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚（乙二醇）和聚乙二醇-磷脂酰乙醇胺（PEG-PE）是众所周知的用于赋予脂质体配方隐形特性并延长循环半衰期的磷脂-聚合物结合物。两种聚合物都可以用各种分子进行功能化，包括TPP+以生成线粒体亲和的TPP+聚合物结合物。

2012年，Biswas等人将TPP+与PEG-PE聚合物连接，生成了TPP-PEG-PE共轭物，并将其掺入脂质体中以封装紫杉醇。在该报告中观察到，在乳腺腺癌小鼠模型中，当紫杉醇通过这些靶向线粒体的脂质体递送时，其抗肿瘤效果得到增强，肿瘤体积显著减小，且毒性作用最小。其他作者使用DSPE-PEG生成了TPP-DSPE-PEG聚合物共轭物并将其掺入脂质体中，观察到化合物在线粒体内的积累增加，从而增强了原位效应。

目前尚不清楚基于聚合物的结构是否会对 TPP+ - 聚合物共轭物的靶向特性产生显著影响。然而，两者都存在血清中稳定性差以及潜在的肿瘤选择性低的问题。为解决这些问题，王等人设计了一种通过静电相互作用将 TPP+ - 生育酚聚乙二醇琥珀酸酯（TT）聚合物共轭物包封于透明质酸涂层脂质体中的制剂，用于封装和递送紫杉醇以治疗多药耐药性肺癌。他们观察到，与缺乏透明质酸涂层的制剂相比，透明质酸涂层脂质体在血清中的稳定性更强。作者认为，透明质酸可能有助于防止带正电荷的靶向脂质体与带负电荷的血浆蛋白相互作用。在将这些新型脂质体制剂应用于临床时，这一假设再恰当不过了。必须找到有效的方法来维持脂质体的稳定性。

TPP+ - 磷脂共轭物

十多年前，Boddapati 等人将 TPP+ 与非极性的硬脂酰基残基共轭，生成硬脂酰三苯基磷（Stearyl TPP+）（图 4）。这种两亲性分子被掺入脂质体脂质双层中，从而制备出 Stearyl TPP+ 改性的纳米载体。采用这种递送方法，Boddapati 展示了向结肠癌细胞高效递送鞘氨醇并引发强烈的细胞凋亡反应。

与此同时，人们不仅致力于将药物靶向递送至线粒体，还利用“线粒体亲癌脂质体”来增强目标药物在癌细胞中的积累。因此，研究人员将硬脂基 TPP+ 作为两亲性锚定结构的脂质体与亲癌配体结合，以封装阿霉素。作者报告称，硬脂基 TPP+ 与叶酸共轭物在将阿霉素递送至癌细胞方面具有协同作用。这些方法表明，脂质体的双重功能化能够提高抗癌效果。

其他采用硬脂基 TPP+ 的方法侧重于开发以植物油为基础的、封装环孢素 A 的线粒体靶向纳米乳剂，用于预防阿霉素诱导的心肌病。纳米乳剂是由一种不相溶液体的纳米级液滴分散在另一种不相溶液体中形成的胶体分散体，通过乳化剂稳定。尽管纳米乳剂并非基于脂质体的技术，但有人提出其是高度疏水性化合物的良好载体候选物。关于使用硬脂基 TPP+ 靶向线粒体，一些作者报告称其具有细胞毒性，这引发了进一步的努力，以生成具有类似 TPP+ 基团所提供的线粒体趋向性优势的更生物相容性的方法。在这方面，Benien 等人报道了新型 TPP+ -磷脂共轭物（具有二油酰基、二肉豆蔻酰基或二棕榈酰基脂质部分），观察到所采用的磷脂锚定物稳定了细胞和线粒体膜。

最近，有报道称其他阳离子脂质体通过非共价键与 TPP+ 和咪唑鎓结合进行了修饰。这些脂质体是通过将含 10、12、14 和 16 个碳原子（在烃链中）的 TPP+ 和咪唑并入脂质双层中制备而成的。此外，TPP+ 功能化脂质体的应用已开始在癌症研究之外引起关注。通过超声处理步骤将 TPP+ 修饰脂质体用于包裹和递送铂和钌纳米酶，是改善视网膜新生血管形成和颞下颌关节紊乱的新方法。

罗丹明

另一种亲脂性阳离子罗丹明主要用于线粒体探针的制备，包括用于检测线粒体膜电位变化的荧光四甲基罗丹明甲酯（TMRM）。鉴于罗丹明-123 的线粒体亲和特性，它已被探索作为 TPP+ 的替代品用于脂质体的功能化。2011 年，Biswas 等人通过将聚乙二醇磷脂（PEG-PE）与罗丹明-123 共轭，将其掺入脂质体中，合成了新型两亲性聚合物，从而制备出负载紫杉醇的罗丹明修饰脂质体。作者观察到，当紫杉醇以罗丹明修饰脂质体的形式递送时，线粒体摄取和积累量更大，且紫杉醇的促凋亡作用增强，这表明线粒体中更大的积累量带来了更好的药物效果。

针对线粒体的脂质体的亲脂性阳离子修饰的应用仍处于早期阶段。迄今为止，尚未有关于 TPP+ 和罗丹明偶联脂质体在毒性效应和靶向能力方面的比较。为了证明这些方法在临床应用中的可行性，还需要进一步的研究。

小檗碱

小檗碱是一种从小檗科植物中提取的苯甲酰异喹啉生物碱，是一种离域亲脂性阳离子（图 3）。利用小檗碱靶向线粒体的研究仍属新颖。2011 年，Lyamzaev 等人首次报道了小檗碱可作为化学线粒体靶向的替代品。此后，鉴于其膜电位驱动的积累特性，小檗碱被提议作为一种线粒体靶向化合物。尽管小檗碱在不同癌症的研究中已被选用，但直到最近，Yang 等人才研究了其线粒体靶向特性在胶质瘤治疗中的应用。作者观察到，该方法成功穿越了血脑屏障，并保持了较高的肿瘤特异性。在其他情况下，小檗碱已被探索作为线粒体转运蛋白介导的药物递送中的载荷，在神经细胞 Neuro2a 中显示出调节线粒体功能障碍的有益效果。

Dequalinium（DQA）

DQA 是一种阳离子双头两亲分子，能够定位于线粒体，使其成为基于线粒体递送的良好候选者（图 4）。DQA 可形成类似脂质体的聚集体，称为 DQAsomes，这一现象最早于 1998 年由 Weissig 等人报道。这种能力归因于 DQA 的两亲性结构，其包含两个阳离子中心，中间由长的疏水链隔开，在水性环境中形成阳离子脂质体样结构。此外，DQAsomes 是线粒体特异性 DNA 靶向基团，因为它们有助于质粒 DNA 的细胞摄取、浓缩，并保护其免受 DNA 酶消化。DQAsomes 的功能化和修饰形式多样。利用 DQA 将脂质体靶向线粒体的方法相对较新，其应用通常旨在解决耐药性癌症问题。在这方面，研究重点在于通过使用诸如 HER-2 肽 - 聚乙二醇 - 缩合基 - 胆固醇等肽来提高 DQAsomes 的复杂性，并使用透明质酸和 DQA 对脂质体进行额外功能化，以期在使用传统化疗药物治疗耐药性癌症方面取得更好的效果。

2019 年，康和塔格·科进行的一项研究探讨了在 TPP+ 和 DQA 靶向脂质体中递送白藜芦醇的亚细胞运输情况。该研究发现，当使用这两种线粒体靶向基团时，观察到相似的线粒体靶向特性，并且与在非靶向脂质体中递送白藜芦醇相比，细胞毒性特征也相似。然而，仍需更多研究来证明哪种靶向选择能提高药物在线粒体中的积累。

肽修饰

线粒体前体蛋白（通常称为线粒体穿透肽，MPP）一直是生成线粒体靶向信号的关键因素，其特征通常为基于精氨酸的氨基酸序列和两亲性 N 端基团。与使用亲脂性阳离子相比，肽修饰脂质体具有优势，因为它们能够独立于线粒体膜电位靶向线粒体。

KALA、KLA 和 SS31 肽

KALA 肽（WEAKLAKALAKALAKHLAKALAKALKA）是一种两亲性肽，在生理 pH 值下呈现α-螺旋结构。Katayama 等人通过将脂质与 KALA 肽连接来修饰脂质体，这些脂质体在 C2C12 成肌细胞中具有很高的摄取率，并且能够将基因转染到线粒体中。其他肽修饰的例子包括 KLA 肽（D-[KLAKLAK]2）。KLA 是一种促凋亡肽，可破坏线粒体膜。此外，Cen 等人报道了用 SS31 功能化载有阿霉素的脂质体，SS31 是一种能穿过血脑屏障并靶向线粒体的小肽。在其他研究中，Shueng 等人提出掩盖阳离子脂质体的电荷可能是提高靶向效率的一种策略。这种方法使用电荷转换聚合物来掩盖脂质体的正电荷，并在特定 pH 值下变为中性。另一种屏蔽电荷的例子是加入聚乙二醇（PEG），它能保护载体并作为氧化还原解离基质以确保靶向效率。使用肽修饰不仅为线粒体靶向提供了大量机会，也为特定器官的递送提供了可能。但在尝试同时实现器官和细胞器的特异性递送时必须谨慎，因为脂质体的尺寸会增大，这可能会引发免疫反应。

线粒体转运体

线粒体转运体是一种新兴的基于脂质体的纳米载体策略，由山田等人于 2008 年首次报道，由携带八精氨酸（一种细胞穿透肽）的脂质体组成，该脂质体与线粒体膜融合，使货物能够释放到活细胞的线粒体腔室中。此后，线粒体转运体策略已被探索用于针对线粒体 DNA 的 tRNA 和 rRNA 的线粒体靶向基因治疗。线粒体转运体已被用于阿霉素、小檗碱和光热药物的递送。数据表明，线粒体转运体不仅是一种有趣的纳米载体方法，可用于癌症和线粒体移植治疗，而且可能是传统化学线粒体靶向策略（包括亲脂性阳离子）的重要替代方案。然而，其在人类健康其他领域的应用仍有待探索。

参考文献：doi.org/10.1080/1061186X.2024.2437440
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