全丝素蛋白功能系统通过调控炎症微环境中TSPCs细胞命运促进肌腱再生

针对肌腱损伤后炎症微环境失调阻碍再生的问题，研究人员开发了负载重组α-Klotho（rKL）的仿生定向丝素蛋白支架（rKL@MPs-ASF）。该支架通过调节氧化应激保护肌腱干/祖细胞（TSPCs）的成腱分化潜能，显著促进胶原沉积并抑制异位骨化，为肌腱修复提供了新型全丝素蛋白功能系统。

　　

肌腱作为连接肌肉与骨骼的高强度结缔组织，在运动系统中承担着力量传递的关键功能。然而肌腱损伤修复一直是临床难题——全球每年超过3300万例肌腱相关手术，仅美国就需耗费300亿美元医疗支出。传统治疗面临愈合时间长、瘢痕形成、再断裂率高等问题，其根源在于损伤后持续的炎症反应会破坏肌腱干/祖细胞（TSPCs）的再生能力，导致异常分化和异位骨化。如何调控炎症微环境、引导TSPCs向肌腱谱系分化，成为突破再生医学瓶颈的关键科学问题。

针对这一挑战，东南大学的研究团队创新性地构建了全丝素蛋白功能系统，相关成果发表于《Acta Biomaterialia》。研究通过将负载重组α-Klotho（rKL）的丝素蛋白微球（MPs）整合到定向排列的丝素蛋白（ASF）支架中，开发出兼具结构仿生与生物活性的rKL@MPs-ASF复合支架。该系统不仅能持续释放具有抗氧化、抗炎作用的rKL蛋白，还能通过支架的拓扑结构引导细胞定向生长，在时空双重维度上优化再生微环境。

研究采用多组学分析、仿生支架构建和动物模型验证等技术路线。通过蛋白质组学解析rKL对TSPCs的作用机制；利用相分离-定向冷冻技术制备具有肌腱ECM仿生结构的复合支架；最终在大鼠跟腱全层缺损模型中评估再生效果。实验所用TSPCs取自6-8周龄SD大鼠，所有动物实验均通过东南大学动物实验伦理委员会审批。

【炎症微环境对TSPCs的影响】
通过组织学分析发现，损伤部位存在大量巨噬细胞、中性粒细胞浸润，炎症因子TNF-α、IL-1β表达显著升高。体外实验证实TNF-α会诱导TSPCs凋亡并上调炎症标志物，而rKL处理可逆转这些效应。蛋白质组学揭示rKL通过调控NRF2/HO-1通路减轻氧化应激，维持TSPCs的肌腱分化潜能。

【支架的理化特性】
rKL@MPs微球载药率达82.3±5.6%，在PBS中呈现持续28天的缓释特性。扫描电镜显示ASF支架具有高度取向的微沟槽结构（间距15.3±2.1μm），与天然肌腱胶原排列相似。力学测试表明支架拉伸强度达45.7±3.2MPa，满足肌腱力学需求。

【体外生物相容性】
CCK-8实验显示rKL@MPs-ASF组细胞增殖率比空白组提高37.2%。qPCR证实该支架显著上调TSPCs的肌腱标志物（Scx、Tnmd、Col1α1），同时抑制成骨分化基因（Runx2、Osterix）。活死染色显示细胞存活率>95%。

【体内修复效果】
在大鼠模型中，术后4周rKL@MPs-ASF组炎症细胞浸润较PBS对照组减少68.5%，成纤维细胞迁移增加2.1倍。8周时Masson染色显示胶原纤维排列有序，异位骨化面积减少81.3%。生物力学测试显示最大载荷恢复至正常肌腱的89.7±6.4%。

这项研究开创性地将丝素蛋白的材料优势与rKL的生物学功能相结合，构建了"结构-功能"一体化的再生医学解决方案。其科学价值体现在三方面：首先，阐明rKL通过抗氧化途径保护TSPCs功能的分子机制；其次，开发出可模拟肌腱ECM拓扑结构的多级支架系统；最后，证实该体系能协同调控炎症微环境与干细胞命运，为复杂组织再生提供新范式。从转化医学角度看，全丝素蛋白系统具有临床转化潜力——丝素蛋白已长期用于手术缝合线，rKL在非人灵长类中已证明安全性，这种"老药新用"策略可加速临床应用进程。该研究为肌腱等低再生能力组织的功能重建开辟了新途径，对运动系统损伤修复具有重要指导意义。