纳米材料已被广泛用于清除活性氧（ROS）并缓解线粒体的氧化损伤。然而，开发既能清除活性氧、又能加速修复功能异常线粒体的纳米药物，仍是一项挑战。

2026年4月14日，北京市疾病预防控制中心宁钧宇、高珊、北京理工大学黄渊余共同通讯在Advanced Science在线发表题为“Mitochondrial Enzymes Mimetic Ultrasmall Palladium Nanozymes Prevent Senescence and Neurodegeneration Through Metabolic Reprogramming”的研究论文。本研究发现，经聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的钯纳米颗粒（PdP NPs）可模拟细胞色素 c 氧化酶（CcO）与超氧化物歧化酶（SAD），展现出作为多功能纳米反应器激活线粒体、从而实现衰老缓解及神经保护的潜力。

PdP NPs 处理可增强线粒体呼吸链功能、清除过量活性氧，进而改善衰老个体的细胞能量匮乏问题。此外，PdP NPs 还能改善线粒体动力学、促进线粒体生物合成，并诱导线粒体未折叠蛋白反应（UPRmt），增强线粒体完整性与稳态，以获得更优的治疗效果。体内实验评估显示出显著的抗衰老作用，该纳米酶可明显减轻神经退行性病变并提高神经元存活率。本研究表明，PdP NPs 可作为一种多功能纳米治疗平台，重塑线粒体代谢与稳态，为衰老相关疾病的治疗提供了极具前景的策略。

衰老伴随着机体生理与功能的进行性衰退，对全球公共卫生造成了沉重负担。基于衰老相关发病机制探索高效治疗策略具有重要意义。越来越多的证据表明，线粒体功能远远超出了能量产生，因为线粒体功能障碍与年龄相关疾病之间存在因果关系。细胞色素c 氧化酶（CcO）作为线粒体呼吸链的末端金属酶，多项研究发现在多种衰老相关疾病中，线粒体富集组织均出现CcO 结构与功能异常。CcO活性受损在衰老相关发病机制的线粒体功能障碍中发挥关键作用。随着机体衰老，体内天然SOD 水平会逐渐下降。因此，以恢复CcO 与SOD 活性为核心的合理设计，在显著改善线粒体功能、延缓衰老方面展现出重要的治疗价值。尽管具有高催化活性与底物选择性的天然提取酶已得到开发，但其固有缺陷限制了其临床应用。此外，由于缺乏精准组装手段，难以将多种天然酶共包载于同一载体中以调控复杂的代谢过程。

另一方面，模式生物研究已开始将细胞衰老与线粒体稳态失衡相关联。衰老伴随的蛋白稳态丧失会导致蛋白质质量调控受损与错误折叠蛋白积累。这些发现凸显了稳态调控在决定线粒体命运、延缓衰老相关疾病中的重要性。维持线粒体稳态既需要新生健康线粒体的生成，也需要对功能异常线粒体的清除。线粒体未折叠蛋白反应（UPRmt）是调控线粒体蛋白稳态的核心通路，可协调代谢适应性重编程，从而维持线粒体稳态并发挥细胞保护作用。与其他防御系统类似，UPRmt功能受损已被认定为多种衰老相关疾病的重要特征。然而，目前可激活UPRmt 以延缓衰老的策略仍十分有限。

近十年来，具有固有酶活性的纳米材料（即纳米酶）因其独特的理化性质、生产成本较低、合成简便、生物稳定性高、可模拟天然酶分子及潜在生物活性等优势，在多种疾病治疗领域受到广泛关注。近期有研究发现，CeVO₄等少数纳米材料可作为CcO 替代物并促进线粒体电子传递。然而，尽管该思路合理且具有吸引力，纳米酶在修复功能异常线粒体、重建代谢稳态以支持细胞修复并延长健康寿命方面的作用仍不明确，有待进一步深入研究。

PdP NPs对秀丽隐杆线虫发挥纳米催化抗衰老作用的作用机制示意图（摘自Advanced Science）

钯（Pd）基纳米材料因具有丰富的活性表面位点、结构与制备简单、优异的催化潜力及潜在生物活性，在生物医学领域受到广泛关注。本文报道了经聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的超小钯纳米颗粒（简称PdP NPs）可同时模拟 CcO 与 SOD 活性，在改善线粒体功能障碍与稳态失衡、对抗衰老及衰老相关神经退行性疾病方面具有内在治疗潜力。本研究选用体型微小、通体透明、生命周期短且便于基因操作的秀丽隐杆线虫作为体内模型。实验证实，PdP NPs 不仅能高效提升能量生成，还可降低氧化应激水平；同时能有效改善线粒体动力学与生物发生，并激活线粒体未折叠蛋白反应（UPRmt）通路，从而在衰老过程中维持线粒体完整性与稳态。体内实验表明，PdP NPs 处理不仅可显著延长线虫寿命，还能同时延缓衰老相关的行为与功能衰退，证实其抗衰老治疗效果。本研究拓展了PdP NPs 作为线粒体激活剂在抗衰老与神经保护领域的生物医学应用，也为酶催化型线粒体靶向治疗提供了新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202523931