靶向Smad3磷酸化减轻脱细胞组织工程血管移植物中的吻合口内膜增生和移植物周围纤维化

《BIOMATERIALS RESEARCH》：Targeting Smad3 Phosphorylation Attenuates Anastomotic Intimal Hyperplasia and Perigraft Fibrosis in Decellularized Tissue-Engineered Vascular Grafts

本研究针对脱细胞组织工程血管移植物(dTEVG)作为动静脉移植物(AVG)临床应用时面临的吻合口内膜增生(AIH)和移植物周围纤维化(PGF)两大挑战，揭示了M2巨噬细胞通过TGF-β1/Smad3通路激活肌成纤维细胞的双重作用机制。研究人员通过构建新型大鼠dTEVG-AVG模型，结合IL-4纳米颗粒-明胶甲基丙烯酰水凝胶持续释放系统，发现特异性抑制Smad3磷酸化可选择性缓解AIH和PGF而不影响M2巨噬细胞功能，为优化dTEVG性能提供了精准治疗策略。

　　

慢性肾脏病已成为全球性的健康挑战，当病情进展至终末期时，患者需要依靠血液透析维持生命。动静脉移植物(AVG)作为血液透析的血管通路"生命线"，其长期通畅性直接关系到患者的生存质量。然而，传统聚合物材料（如膨体聚四氟乙烯）制备的AVG存在长期通畅率低、再干预率高和易感染等缺陷。脱细胞组织工程血管移植物(dTEVG)因其良好的通畅性、耐久性和抗感染能力，被视为理想的替代方案。但dTEVG在临床应用中仍面临两大难题：吻合口内膜增生(AIH)导致的血管狭窄和闭塞，以及过度移植物周围纤维化(PGF)引起的血管硬化和钙化。

尽管研究表明M2巨噬细胞在dTEVG的促再生过程中发挥关键作用，但临床上常用的富含弹性蛋白的dTEVG中，弹性纤维层形成细胞浸润屏障，限制了其生物学功能的发挥。因此，M2巨噬细胞浸润对dTEVG中AIH和PGF的具体影响机制尚不明确。发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上的这项研究通过整合临床样本分析和新型大鼠模型，深入探讨了这一科学问题。

研究人员采用的主要技术方法包括：通过人类移植样本和大鼠dTEVG-AVG模型进行平行分析；利用IL-4负载的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/明胶甲基丙烯酰(PLGA/GelMA)递送系统选择性增强M2巨噬细胞极化；通过免疫组织化学、免疫荧光和流式细胞术检测细胞浸润情况；采用Western blot分析信号通路蛋白表达；建立体外共培养体系验证细胞间相互作用。

研究结果部分显示：

"人类dTEVG长期植入导致再生不足、AIH和PGF"

通过对植入5年的人类dTEVG样本进行分析，发现移植物虽然保持通畅，但存在明显的AIH和PGF现象，弹性纤维层保持完整但细胞浸润不完全。

"大鼠dTEVG-AVG模型中的AIH和PGF"

成功建立的大鼠模型重现了人类样本中的病理特征，包括显著的AIH和PGF，验证了该模型用于研究dTEVG重塑过程的可靠性。

"人类和大鼠dTEVG-AVG中AIH和PGF区域的M2巨噬细胞浸润"

在人类和大鼠样本中均发现dTEVG区域以CD206⁺ M2巨噬细胞浸润为主，且与肌成纤维细胞(α-SMA和胶原蛋白I双阳性细胞)在AIH和PGF区域共存。

"构建促进dTEVG-AVG中M2巨噬细胞持续浸润的大鼠模型"

开发的IL-4 NP-GelMA水凝胶系统能够实现白细胞介素-4(IL-4)的持续释放，有效促进M2巨噬细胞极化而不影响M1巨噬细胞浸润。

"增强M2巨噬细胞浸润促进AIH和PGF"

令人意外的是，增强M2巨噬细胞浸润并未改善dTEVG内的细胞再生，反而加剧了AIH和PGF，表明M2巨噬细胞在弹性蛋白丰富的dTEVG中发挥双重作用。

"增强M2巨噬细胞浸润导致dTEVG中肌成纤维细胞活化"

共聚焦显微镜Z-stack分析证实，M2巨噬细胞浸润促进肌成纤维细胞活化，这可能是导致AIH和PGF的关键机制。

"M2巨噬细胞浸润通过TGF-β1/Smad3信号通路促进肌成纤维细胞活化"

体外实验表明，M2巨噬细胞通过转化生长因子-β1(TGF-β1)/Smad3通路激活肌成纤维细胞，TGFβR1抑制剂LY2109761和Smad3磷酸化抑制剂SIS3均可抑制这一过程。

"抑制Smad3磷酸化可减轻AIH和PGF而不影响M2巨噬细胞浸润"

动物实验证实，SIS3处理可特异性抑制Smad3磷酸化，有效缓解AIH和PGF，同时保持M2巨噬细胞的浸润和功能不受影响。

研究结论强调，M2巨噬细胞在弹性蛋白丰富的dTEVG中扮演着"双刃剑"角色：一方面参与移植物重塑过程，另一方面通过TGF-β1/Smad3依赖性机制促进肌成纤维细胞活化，导致AIH和PGF。靶向Smad3磷酸化的策略能够选择性阻断这一病理过程，为改善dTEVG临床预后提供了新的治疗思路。

这项研究的重要意义在于首次系统阐明了M2巨噬细胞在dTEVG中的双重作用机制，并提出了精准干预策略。针对Smad3磷酸化的治疗方法不仅为dTEVG的优化提供了新方向，也为其他纤维化相关疾病的研究提供了重要参考。未来研究可进一步探索将SIS3等小分子抑制剂整合到生物材料设计中，开发具有主动调控功能的智能血管移植物。