从姜黄中提取的细胞外囊泡负载在微针系统中，通过调控活跃的新陈代谢过程，有效减缓了肩袖组织的退化

《Materials Today Bio》：Turmeric-derived Extracellular Vesicles Loaded Microneedle System Attenuates Rotator Cuff Degeneration by Orchestrating Energetic Metabolism

该研究揭示肩袖损伤后能量代谢失衡与线粒体功能障碍密切相关，通过递送姜黄外泌体（Tur-EVs）负载的微针（T-MN），激活AMPK/FOXO3通路增强自噬，改善线粒体功能与氧化应激，促进能量代谢恢复。动物实验证实T-MN显著提升运动功能（步态分析）、生物力学性能（拉伸强度）及组织修复质量（HE染色、Masson染色评分），且无显著毒副作用。研究首次阐明植物外泌体通过靶向代谢重编程修复肌腱损伤的机制，为开发新型生物材料疗法提供理论依据。

　　
旋后肌腱损伤修复中能量代谢调控与植物衍生外泌体干预策略的研究进展

一、研究背景与意义
旋后肌腱损伤是骨科常见病，其高复发率（20%-94%）与能量代谢失衡密切相关。现有研究证实，损伤导致线粒体功能障碍、三羧酸循环（TCA）及氧化磷酸化（OXPHOS）抑制，引发糖酵解代偿性增强，形成恶性循环。这种能量代谢紊乱不仅影响细胞增殖分化，更导致胶原纤维排列紊乱和修复组织强度不足。因此，靶向调控能量代谢成为改善损伤修复的关键。

二、Tur-EVs的制备与特性
研究团队从姜黄中提取外泌体（Tur-EVs），通过超滤和分子筛纯化获得直径100-300nm的纳米颗粒。透射电镜显示典型杯状结构，表面结合抗氧化成分如姜黄素衍生物。非靶向代谢组学分析鉴定出2645种生物活性分子，其中28.83%为脂溶性化合物（如姜黄素、草酸二乙酯等），具有缓释和稳定特性。值得注意的是，Tur-EVs通过膜脂包裹维持生物活性分子稳定性，解决传统药物递送易降解的难题。

三、体外实验核心发现
1. 氧化应激模拟实验显示，Tur-EVs通过激活AMPK/FOXO3通路，显著改善H2O2处理的TSPCs能量代谢。具体表现为：
- 线粒体膜电位（ΔΨm）恢复至对照组的92.3%
- TCA循环关键酶（柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶）表达上调1.8-2.3倍
- 糖酵解关键基因（LDHA、PFKL）下调达35-40%
- ROS水平降低67%（通过DCFH-DA染色定量）

2. 胶原合成能力增强：
- Ⅰ型胶原（COL1）和纤维连接蛋白（Fibromodulin）表达量提升40-50%
- 胶原纤维直径由伤后14天的15±2μm恢复至28天的22±3μm

四、体内实验与机制验证
1. 大鼠模型：
- 28天术后T-MN组（外泌体+微针）的步态分析显示：
- 脚印面积（print area）达对照组的78.5% vs空白组的42.1%
- 摆动持续时间（swing duration）缩短32%
- 肢体空闲指数（LII）降低至0.68（对照组0.92）
- 组织学评估：
- 纤维连接蛋白覆盖率（COL1/COL3）提升至89.7%（空白组54.3%）
- 胶原纤维排列有序性评分提高42%

2. 兔模型：
- 12周后T-MN组：
- 载荷强度达76.5N（空白组43.3N）
- 胶原纤维厚度（Picrosirius红染色）达3.2μm（空白组1.8μm）
- 生物力学测试显示：
- 断裂模量提升57%
- 延伸率提高28%

3. 作用机制：
- **线粒体保护机制**：
- 线粒体膜电位恢复至对照组的91.2%
- cristae结构完整性恢复度达83%
- mitophagy相关蛋白（PINK1、BNIP3）表达量提升2-3倍
- **代谢重编程**：
- TCA循环中间产物（柠檬酸、异柠檬酸）浓度提升1.5-2倍
- ATP合成速率恢复至正常水平的78%
- 糖酵解相关基因（HK2、LDHA）表达量下调42-55%
- **抗氧化网络激活**：
- 抗氧化酶（SOD1、CAT、GPX4）活性提升1.8-2.3倍
- 超氧化物歧化酶（SOD）活性达对照组的2.1倍

五、创新性技术突破
1. **微针递送系统**：
- 采用GelMA水凝胶制备四棱锥形微针（尺寸360μm×860μm）
- 透皮效率达92%，在肌腱组织实现持续8天缓释
- 机械强度测试显示单针承重0.08N（远超0.058N安全阈值）

2. **代谢调控网络**：
- 构建"AMPK→FOXO3→mitophagy"三级调控轴
- 发现Tur-EVs可同时激活：
- 能量感受器（AMPK）磷酸化水平提升2.3倍
- 抗氧化转录因子（FOXO3）核转位效率达85%
- 自噬相关蛋白（LC3II/P62）比值优化至1.78

六、临床转化价值
1. **递送系统优势**：
- 纳米级外泌体避免网状内皮系统捕获
- 微针结构穿透致密胶原基质（深度达3.2mm）
- 局部浓度维持8天（直接注射仅维持6小时）

2. **治疗潜力**：
- 早期干预（术后14天）可减少50%再撕裂风险
- 促进TSPCs向成纤维细胞分化（SCX表达量提升2.1倍）
- 改善损伤区域血供（毛细血管密度增加37%）

七、研究局限与展望
1. **当前局限**：
- 尚未建立慢性退行性损伤模型
- 递送系统在骨-肌腱界面结合处效能待优化
- 植物外泌体成分复杂性（含2645种代谢物）

2. **未来方向**：
- 开发靶向骨-肌腱界面递送系统
- 构建人源化动物模型（如胶原沉积型狼疮模型）
- 建立代谢组-转录组-蛋白组多维度验证体系

该研究首次系统揭示旋后肌腱损伤中的"代谢-氧化应激-线粒体"轴异常，并通过植物外泌体递送系统实现多靶点干预。其创新性在于：
1. 揭示TCA/OXPHOS抑制与糖酵解代偿的动态平衡关系
2. 发现AMPK/FOXO3通路在调控mitophagy中的枢纽作用
3. 开发具有自主生物活性保护的外泌体微针递送系统

该成果为运动损伤修复提供了全新理论框架和技术路径，特别是针对难以通过手术完全修复的慢性撕裂伤，具有重要临床转化价值。后续研究需重点关注递送系统在骨-肌腱复合组织中的靶向调控机制，以及长期使用的安全性评估。