白藜芦醇通过抑制糖酵解促进葡萄糖剥夺条件下软骨细胞存活并提升3D培养软骨组织活性

针对三维组织构建中因营养匮乏导致的细胞死亡难题，研究人员探索了白藜芦醇（RSV）的抗糖酵解作用。研究发现，50 μM RSV通过下调GLUT1、PKM等糖酵解基因表达，激活AMPK通路，显著提升低糖（0.5 mg/mL）环境下大鼠软骨细胞存活率，并增强TGF-β1诱导的软骨成熟。该研究为大型组织工程提供了细胞保护新策略。

　　

在组织工程领域，构建大型三维（3D）组织的核心挑战是细胞在营养匮乏环境下的存活问题。尤其对于软骨这类无血管组织，中心区域的细胞常因葡萄糖和氧气供应不足而死亡，导致组织功能缺陷。传统二维（2D）培养中细胞可轻松获取养分，但3D环境下，尤其是细胞聚集体核心区域，营养梯度分布不均引发“生存危机”。如何突破这一瓶颈，成为推动组织工程临床应用的关键。

针对这一难题，日本冈山理科大学的Rui Zhang和Keita Kanki团队开展了一项创新研究。他们从“模拟热量限制”的天然多酚白藜芦醇（Resveratrol, RSV）入手，发现其通过抑制糖酵解途径，显著提升大鼠软骨细胞在低糖（LG, 0.5 mg/mL）条件下的存活率，并成功应用于3D软骨组织构建。这项突破性成果发表于《Journal of Bioscience and Bioengineering》，为改善缺氧缺营养环境下的细胞存活提供了新思路。

研究团队采用三大关键技术：1）梯度葡萄糖浓度（0-4.5 mg/mL）的二维培养体系模拟营养胁迫；2）三维球体培养模型评估核心区域细胞活力；3）qPCR和Western blot分析糖酵解基因（GLUT1、PKM、LDHA）及AMPK磷酸化水平。实验使用成年Lewis大鼠肋软骨细胞，通过TGF-β1和抗坏血酸诱导软骨分化。

RSV促进葡萄糖剥夺下的软骨细胞存活
在低糖（0.5 mg/mL）条件下，软骨细胞存活率第3天即显著下降。而50 μM RSV处理使细胞活力恢复至接近正常水平。机制研究发现，RSV下调GLUT1（葡萄糖转运蛋白1）、PKM（丙酮酸激酶）等糖酵解关键基因表达，同时激活能量应激标志物磷酸化AMPK，提示细胞转向更高效的代谢模式。

RSV增强细胞外基质合成
低糖环境原本会抑制胶原蛋白基因（COL1A1、COL2A1）表达，但RSV处理不仅逆转这一趋势，还协同TGF-β1和抗坏血酸显著促进软骨特异性基质合成，为3D组织构建奠定结构基础。

3D球体培养验证核心保护效应
在三维模型中，RSV预处理组球体中心区域活细胞比例明显高于对照组。经TGF-β诱导成熟后，RSV组形成更大且更致密的软骨组织，证实该策略在复杂环境中的有效性。

这项研究揭示，RSV通过“代谢重编程”双途径发挥作用：短期抑制糖酵解减少葡萄糖消耗，长期激活AMPK通路优化能量利用。其创新性在于将天然化合物的代谢调控特性与组织工程需求精准结合，不仅解决了软骨构建的存活难题，更为心肌、肝脏等代谢活跃组织的3D打印提供了普适性参考。未来，通过调控细胞自主代谢适应能力来突破营养扩散限制，或将成为组织工程领域的重要发展方向。