拓扑支架通过机械转导相关代谢重编程增强BMSCs旁分泌功能促进深度烧伤创面愈合

本研究针对间充质干细胞（MSCs）旁分泌功能增强机制不明的问题，开发了系列拓扑支架，通过限制性细胞铺展状态激活机械转导-代谢重编程通路，显著提升骨髓间充质干细胞（BMSCs）的VEGF、HGF等细胞因子分泌，证实该效应与细胞形状无关。该策略成功加速深II度烧伤创面愈合，为组织修复提供了无生化刺激的安全新方案。

　　

烧伤创面修复一直是临床面临的重大挑战，尤其是深II度烧伤常伴随漫长的愈合周期、瘢痕增生和功能丧失。尽管间充质干细胞（MSCs）疗法因其多向分化潜能和旁分泌（Paracrine）特性被视为革命性手段，但细胞存活率低、潜在致瘤性等副作用限制了其应用。更棘手的是，传统通过炎症因子（如TNF-α）或低氧环境增强旁分泌的方法可能引发毒性积累，而机械刺激策略中拓扑结构与旁分泌的定量关系尚不明确——这正是西南医院烧伤研究所团队在《Biomaterials》发表的研究试图破解的科学谜题。

研究人员采用微米级拓扑支架培养BMSCs，结合转录组测序、代谢流分析和动物模型验证。通过制备不同形貌的聚己内酯（PCL）支架，利用免疫荧光追踪YAP蛋白核质转位，采用EdU标记检测细胞增殖，并通过ELISA定量VEGF、HGF等细胞因子分泌水平。烧伤模型采用SD大鼠建立深II度创面，评估胶原沉积和CD31⁺血管密度。

拓扑支架的制备与表征
通过微模塑技术构建10μm级沟槽/柱状拓扑结构，纤维连接蛋白（Fibronectin）修饰后证实支架能诱导BMSCs形成局部黏着斑，细胞铺展面积较平面组减少40%，但未改变增殖活性。

机械转导激活代谢重编程
转录组分析显示拓扑支架组糖酵解和TCA循环相关基因表达上调2.1倍，内质网（ER）蛋白加工通路激活。代谢流证实ATP产量增加1.8倍，而细胞骨架抑制剂Blebbistatin可逆转该效应，表明机械刺激通过肌动球蛋白收缩传递信号。

旁分泌功能与结构特异性
ELISA数据显示VEGF分泌量与细胞铺展程度呈负相关（R²=0.93），但与拓扑形貌无关。YAP抑制剂Verteporfin使细胞因子分泌降低67%，证实其作为机械转导核心介导者的地位。

烧伤创面修复效果
支架-BMSCs组创面愈合时间较对照组缩短5天，α-SMA⁺肌成纤维细胞减少52%，IL-10表达提升3倍。微CT显示新生血管密度增加2.4倍，胶原纤维排列更有序。

这项研究首次揭示拓扑结构通过限制性铺展状态而非特定形貌增强BMSCs旁分泌的普适规律，阐明机械转导-代谢重编程-ER蛋白加工的级联调控机制。相较于传统MSCs疗法，该策略避免了细胞移植风险，为复杂组织修复提供了可规模化的支架设计方案。尤其对烧伤等炎症微环境主导的创伤，通过同步调控血管生成（Angiogenesis）和免疫平衡，实现了愈合质量与效率的双重突破。未来可拓展至心肌梗死、糖尿病足等需多重细胞因子协同修复的领域。