科研动态|崔红娟团队构建DCH@EVs水凝胶靶向巨噬细胞代谢重编程破解糖尿病伤口“代谢-免疫”恶性死循环

发布时间:2026年7月24日












糖尿病伤口难愈的核心在于巨噬细胞异常糖酵解将其锁定于M1促炎状态,阻断其向抗炎性M2转换,形成持续炎症与组织再生失败相互加剧的恶性循环。现有临床手段存在微环境响应不足或难以深层调控细胞代谢障碍的局限。因此,开发一种能够靶向递送代谢调控信号并智能响应伤口微环境的局部治疗系统,具有迫切的临床需求。
近日,西南大学崔红娟教授(金凤实验室兼职PI)团队在《Journal of Nanobiotechnology》上发表研究论文,该研究首次系统比较了不同来源间充质干细胞外囊泡的代谢调控能力,鉴定出miR-423-5p/HDDC3/AMPK/mTOR代谢调控新轴,并设计葡萄糖/ROS双响应智能水凝胶(DCH)实现UCMSCs-EVs的创面按需释放,成功打破糖尿病伤口“代谢-免疫”恶性循环,实现慢性创面的精准修复

1.jpg

技术创新:系统筛选外囊泡优势来源,鉴定miR-423-5p/HDDC3/AMPK/mTOR代谢调控新轴,构建葡萄糖/ROS双响应水凝胶实现UCMSCs-EVs的“按需释放”。

受免疫代谢调控与智能材料交叉研究启发,团队首次系统比较了不同来源间充质干细胞外囊泡的修复效能,发现脐带干细胞来源外囊泡(UCMSCs-EVs)在驱动巨噬细胞M2极化及代谢重编程方面显著优于脂肪干细胞来源外囊泡(ADSCs-EVs)。通过小RNA测序与功能验证,鉴定出miR-423-5p为关键效应分子,其通过靶向抑制HDDC3调控AMPK/mTOR通路,将巨噬细胞代谢从糖酵解重新导向脂肪酸氧化,实现从促炎向促修复表型的根本性转变,从代谢根源上精准拆解炎症与代谢的恶性循环。

为解决游离EVs清除快、生物利用度低的递送瓶颈,团队构建了葡萄糖/活性氧双响应动态交联水凝胶(DCH@EVs),将糖尿病创面高糖与活性氧应激两大病理特征转化为水凝胶解离的触发条件,实现EVs的创面原位按需释放。EVs累积释放量与葡萄糖及活性氧浓度呈正相关,实现了治疗性EVs的局部浓度维持与微环境响应释放。

2.jpg

▲ DCH@EVs水凝胶治疗糖尿病伤口愈合过程示意图

核心发现一:系统筛选确定UCMSCs-EVs为最优来源,并鉴定miR-423-5p/HDDC3/AMPK/mTOR为关键代谢调控轴

研究团队首次系统比较了UCMSCs-EVs与ADSCs-EVs在糖尿病创面修复中的效能差异。体外实验表明,UCMSCs-EVs在促进内皮细胞成管、细胞迁移及驱动巨噬细胞M2极化方面均显著优于ADSCs-EVs;在糖尿病小鼠模型中,UCMSCs-EVs治疗组的创面愈合率达79.87%,而ADSCs-EVs组仅为68.35%,证实了UCMSCs-EVs的优越性。通过小RNA测序,发现miR-423-5p在UCMSCs-EVs中高度富集,功能验证确认其为核心效应分子。机制研究表明,miR-423-5p直接靶向抑制HDDC3,进而激活AMPK并抑制mTOR信号,将巨噬细胞代谢从糖酵解重新导向脂肪酸氧化,实现从促炎M1向促修复M2表型的转变。HDDC3过表达可完全逆转上述效应,证实该信号轴的功能必要性。

核心发现二:构建葡萄糖/ROS双响应水凝胶递送系统,实现EVs创面原位按需释放与协同治疗

为解决游离EVs清除快的递送瓶颈,团队构建了基于氧化葡聚糖、羧甲基壳聚糖与苯硼酸修饰透明质酸的动态双交联水凝胶。当ODEX/CMCS/HA-PBA体积比为20:100:167时,体系兼具适宜的储能模量与注射性,并具备剪切变稀和自愈合特性,可适应不规则创面。在糖尿病创面高糖与高活性氧微环境中,体系内硼酸酯键与席夫碱键选择性断裂,驱动水凝胶溶蚀与EVs释放,且释放量与葡萄糖及活性氧浓度呈正相关。在糖尿病小鼠模型中,DCH@UCMSCs-EVs组的创面愈合率达96.61%,显著高于游离EVs组的80.47%及水凝胶单独组的74.90%。

治疗优势:代谢重编程+微环境响应释放,协同促进糖尿病创面愈合

在糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中,DCH@UCMSCs-EVs水凝胶组的创面愈合率达96.61%,显著优于游离EVs组的80.47%及水凝胶单独组的74.90%。组织学分析显示,该组再生表皮完整、新生毛囊丰富、胶原沉积有序。上述结果表明,水凝胶介导的EVs局部缓释通过清除活性氧与代谢重编程的协同效应,有效打破了糖尿病创面的炎症代谢恶性循环,为创面愈合创造了有利的再生微环境。

临床转化前景:工程化EVs开启慢性创面的无细胞治疗新路径

本研究采用的EVs方案具备天然低免疫原性等优势,规避了活细胞治疗中存活率低、表型难以控制等转化风险。研究所鉴定的miR-423-5p/HDDC3/AMPK/mTOR代谢调控轴为EVs工程化改造提供了明确的功能增强靶点,该机制具有普适性,可制备工程化miR423-5p-EVs推广至关节炎、动脉粥样硬化及多种器官纤维化等慢性炎症疾病。


      Journal of Nanobiotechnology是由 Springer Nature 旗下 BioMed Centra 出版的一本高水平开放获取(OA)生物学期刊,专注于纳米科学与生物医学交叉领域的前沿研究。2026年影响因子15.0,JCR分区Q1。


 点击下方阅读原文,访问原文链接。

https://doi.org/10.1186/s12951-026-04685-8