自组装透皮纳米凝胶通过PI3K/Akt/mTOR通路调控糖酵解抑制成纤维细胞增殖与纤维化控制瘢痕形成

本研究针对增生性瘢痕（HS）治疗难题，开发了透明质酸修饰IR808的自组装纳米凝胶（HA-IR808），通过透皮递送靶向瘢痕成纤维细胞（HFs），证实其能选择性抑制PI3K/Akt/mTOR通路介导的糖酵解，显著降低胶原沉积与细胞增殖。该研究为无创瘢痕干预提供了新策略，发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

瘢痕治疗的代谢干预新突破
增生性瘢痕（Hypertrophic scar, HS）作为整形外科常见难题，其核心病理特征——成纤维细胞异常活化和过度胶原沉积，长期以来缺乏高效无创的治疗手段。传统疗法如皮质类固醇注射存在疼痛、皮肤萎缩等副作用，而系统性糖酵解抑制剂则因缺乏靶向性导致全身毒性。这一困境的突破口竟藏在细胞代谢重编程中：HS成纤维细胞（HFs）表现出的"瓦氏效应"（Warburg effect），即糖酵解亢进现象，为干预提供了新靶点。

上海交通大学医学院附属第九人民医院联合上海交通大学医学院附属瑞金医院的研究团队，创新性地将肿瘤靶向染料IR808与透明质酸（HA）结合，构建出自组装纳米凝胶HA-IR808。这种直径仅60-100 nm的球形颗粒，既能穿透皮肤屏障靶向瘢痕组织，又通过双重机制（CD44受体和有机阴离子转运肽OATPs）精准锁定活化的成纤维细胞。研究发现，HA-IR808通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路，下调HK2、PKM2等关键糖酵解酶表达，阻断能量供应和氨基酸（如甘氨酸、脯氨酸）合成，最终使瘢痕厚度指数（SEI）降低40%，胶原I/III比例显著改善。该成果发表于《Journal of Nanobiotechnology》，为瘢痕早期干预提供了代谢调控新范式。

关键技术方法
研究采用临床HS样本分离原代成纤维细胞，建立兔耳HS模型；通过FT-IR、TEM和元素映射表征纳米凝胶结构；利用CLSM和流式细胞术分析靶向递送效率；采用HPIC-MS/MS进行代谢组学分析；通过qPCR、Western blot和免疫组化评估基因/蛋白表达；结合Masson染色和天狼星红染色分析胶原重构。

研究结果
1. 纳米凝胶的构建与表征
通过共价连接IR808与HA形成的两亲性聚合物，自组装为球形纳米颗粒（图1d）。FT-IR显示1625 cm^-1（C=O）、2921 cm^-1（C-H）特征峰位移，证实成功合成（图1a）。元素映射显示C、O、Br、S均匀分布（图1e），DLS测定流体力学直径81±51 nm。

2. 靶向递送机制
CLSM显示HA-IR808在HFs的荧光强度是正常成纤维细胞（NFs）的12倍（图2d）。CD44阻断实验使摄取率降低62%，OATP抑制剂BSP处理使胞内积累减少62%（图2h-i），证实双重靶向机制。透皮实验显示HA-IR808在真皮层的分布深度是游离IR808的12倍（图2k）。

3. 糖酵解调控机制
HA-IR808使HK2、LDHA mRNA表达降低2-3倍（图3b），GLUT1蛋白减少60%（图3d）。IGF-1激活实验证实其通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路（p-Akt降低55%）调控糖酵解（图4b,d）。

4. 细胞行为调控
EdU检测显示增殖率下降45%（图5c），G2/M期阻滞增加2倍（图5e）。α-SMA和胶原I蛋白表达降低50%（图5g），3-磷酸甘油酸（3-PG）等糖酵解中间体显著减少（图6b），甘氨酸/脯氨酸水平下降40%（图6d-f）。

5. 体内瘢痕抑制
兔模型显示HA-IR808组瘢痕色泽变浅、厚度减少（图7a），胶原纤维排列有序化，胶原I/III比降至1.2（对照组2.5）（图7d）。PCNA阳性细胞减少65%（图7f），p-mTOR/mTOR比值下降60%（图7k）。

研究启示
该研究首次将七甲川菁染料（HCDs）的代谢调控特性与HA的透皮/靶向优势结合，突破传统抗瘢痕药物的递送瓶颈。其创新性体现在：（1）揭示PI3K/Akt/mTOR通路在瘢痕糖酵解中的核心地位；（2）通过代谢干预同时抑制增殖与纤维化；（3）临床转化潜力大——每日1次局部用药即可维持有效浓度。未来需进一步验证长期安全性，但已为代谢靶向治疗纤维化疾病开辟了新路径。