芮云峰教授團(tuán)隊(duì)糖尿病肌腱再生修復(fù)領(lǐng)域最新研究成果發(fā)表

近日，東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院創(chuàng)傷骨科芮云峰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院張薇教授團(tuán)隊(duì)在糖尿病肌腱損傷修復(fù)領(lǐng)域取得突破，原創(chuàng)性研究ROS-responsive Ganoderma lucidum polysaccharide nanocomposite targeting prosenescent oxidative stress niche for structural and functional diabetic tendon regeneration被《Journal of Nanobiotechnology》（IF=12.6，中科院1區(qū)）正式接收并在線發(fā)表。這項(xiàng)工作首次探討了糖尿病氧化應(yīng)激微環(huán)境加速肌腱干細(xì)胞（TSPCs）衰老的機(jī)制并開發(fā)出活性氧（ROS）響應(yīng)的靈芝多糖（GLPs）納米復(fù)合水凝膠靶向干預(yù)系統(tǒng)（GZPT），為疾病防治提供了全新靶點(diǎn)與思路。

東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院高宇澄、王昊博士研究生和盛仁旺碩士研究生為該論文共同第一作者，芮云峰教授和張薇教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目及瑞華慈善基金等資助。

糖尿病患者的肌腱損傷發(fā)生率是健康人群的3倍，且術(shù)后再斷裂率高達(dá)23.3%至46.3%，這一臨床難題長(zhǎng)期困擾著骨科領(lǐng)域。現(xiàn)有治療手段多以緩解癥狀為主，難以實(shí)現(xiàn)肌腱的結(jié)構(gòu)與功能重建。該研究直指問題核心——糖尿病微環(huán)境中TSPCs的衰老及其功能障礙。

研究示意圖

研究團(tuán)隊(duì)首先通過構(gòu)建Ⅱ型糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)源自糖尿病大鼠跟腱的肌腱干/祖細(xì)胞（dTSPCs）表現(xiàn)出顯著的加速衰老表型。通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究者揭示了其深層機(jī)制：Ras/MAPK信號(hào)軸的異常激活，導(dǎo)致線粒體功能障礙和ROS過度產(chǎn)生，從而驅(qū)動(dòng)了dTSPCs的衰老與功能喪失。受損的dTSPCs不僅增殖、遷移能力下降，成肌腱分化能力減弱并向成骨分化傾斜，增加了異位骨化的風(fēng)險(xiǎn)。

基于這一核心機(jī)制發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種ROS響應(yīng)性納米復(fù)合水凝膠系統(tǒng)GZPT。該系統(tǒng)以Ras/MAPK軸抑制劑GLPs為核心藥物，利用ZIF-8納米顆粒進(jìn)行封裝，并進(jìn)一步包載于PVA-TSPBA水凝膠中。這一設(shè)計(jì)利用ZIF-8在酸性微環(huán)境中的響應(yīng)性釋放特性和TSPBA在ROS環(huán)境中的氧化裂解特性，實(shí)現(xiàn)了在糖尿病肌腱高氧化應(yīng)激損傷部位的精準(zhǔn)持續(xù)給藥。

該研究的亮點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是精準(zhǔn)靶向細(xì)胞衰老信號(hào)。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，GZPT能有效抑制鈣離子內(nèi)流，進(jìn)而阻斷Ras/MAPK軸的異常激活，顯著減輕線粒體功能障礙和ROS過度產(chǎn)生。經(jīng)GZPT處理的dTSPCs衰老標(biāo)志物表達(dá)下降，細(xì)胞功能均得到明顯改善。二是酸性及ROS雙響應(yīng)遞送系統(tǒng)的構(gòu)建。研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)優(yōu)化篩選出GZPT配方，使其具有適宜的親水性、良好的力學(xué)性能、較高的溶脹率和優(yōu)異的ROS/酸性環(huán)境響應(yīng)控釋能力。三是體內(nèi)再生療效的全面驗(yàn)證。在Ⅱ型糖尿病大鼠跟腱缺損模型中，GZPT治療組展現(xiàn)出顯著的促組織修復(fù)和抗異位骨化療效。更為關(guān)鍵的是，GZPT治療組大鼠的步長(zhǎng)、擺動(dòng)速度等多項(xiàng)功能學(xué)參數(shù)顯著改善，從功能層面證實(shí)了再生肌腱的質(zhì)量。此外，GZPT能顯著降低損傷部位氧化損傷標(biāo)志物和衰老標(biāo)志物的表達(dá)，表明其通過靶向“促衰老氧化應(yīng)激微環(huán)境”發(fā)揮治療作用。

該研究不僅闡明了糖尿病肌腱損傷難愈的細(xì)胞和分子機(jī)制——即TSPCs在氧化應(yīng)激微環(huán)境中的加速衰老，還針對(duì)性地開發(fā)了一種智能遞送系統(tǒng)GZPT。該系統(tǒng)通過精準(zhǔn)調(diào)控靈芝多糖的釋放，靶向Ca2?/Ras/MAPK信號(hào)軸，有效逆轉(zhuǎn)了細(xì)胞衰老，改善了細(xì)胞功能，最終實(shí)現(xiàn)了糖尿病肌腱的結(jié)構(gòu)與功能再生。這一策略為糖尿病肌腱損傷的臨床治療提供了極具前景的新思路和新靶點(diǎn)。（編輯劉敏 校對(duì)王倩 編審程守勤）