唾液源性外泌体通过糖酵解重编程调控皮肤伤口愈合中成纤维细胞代谢与ECM重塑

本研究揭示了唾液外泌体(S-Exo)通过递送糖酵解关键酶（如HK2、PFKM）激活成纤维细胞代谢重编程，显著增强MMP1/MMP3分泌并优化ECM重塑的分子机制。多组学分析证实S-Exo携带完整糖酵解酶系，通过调控GLUT1/HK2/PFKM轴提升糖酵解通量，为代谢靶向的外泌体疗法提供新策略。

　　

唾液源性外泌体(S-Exo)在皮肤修复中的代谢调控机制

背景
皮肤修复需要精确协调伤口闭合与细胞外基质(ECM)重塑。唾液源性外泌体(S-Exo)因其富含生物活性成分成为潜在治疗剂，但其通过代谢重编程调控ECM重塑的机制尚不明确。本研究揭示S-Exo通过糖酵解途径调控人皮肤成纤维细胞(HSFs)代谢，进而影响MMP分泌与ECM动态平衡。

方法
采用大鼠全层皮肤缺损模型和HSFs/HaCaT角质细胞共培养体系，结合转录组、靶向代谢组和外泌体蛋白质组分析。通过2-脱氧葡萄糖(2-DG)等代谢干预验证糖酵解在S-Exo介导伤口愈合中的作用。

结果
S-Exo显著加速伤口愈合，表现为：

1. 细胞功能增强：提升HSFs活力（CCK-8检测增殖率提升3.38倍）和迁移能力（Transwell迁移细胞数增加2.81倍）
2. ECM重塑优化：上调MMP1/MMP3分泌（ELISA显示分别增加3.35倍和2.81倍），降低胶原交联度（Sirius Red显示黄色绿色胶原纤维占比提升）
3. 代谢重编程：
   • 糖酵解通量增强（葡萄糖消耗提升49.6%，ATP下降38%）
   • 携带近全部糖酵解酶（蛋白质组鉴定出GAPDH、PKM2等10种关键酶）
   • 上调HK2/PFKM等基因表达（RT-qPCR显示HK2 mRNA增加3.385倍）

机制探索

1. 酶转移效应：S-Exo直接递送功能性糖酵解酶至受体细胞
2. 代谢-ECM偶联：糖酵解抑制剂2-DG使MMP1/3分泌降低72.8%/77.9%
3. 多组学证据：
   • 转录组：糖酵解/三羧酸循环(TCA)通路激活（GSEA-NES=1.686）
   • 代谢组：二羟丙酮磷酸(DHAP)增加1.5倍，NADPH提升6.64倍
   • 蛋白质组：鉴定出ENO1、PGD等48种代谢相关酶

讨论

1. 临床相关性：S-Exo诱导的细胶原排列模式类似无瘢痕胎儿愈合
2. 代谢调控特异性：对HSFs作用显著强于HaCaT细胞（HK2仅在前者上调）
3. 潜在应用：
   • 靶向递送代谢酶克服细胞自身合成限制
   • 通过AMPK/乙酰-CoA表观遗传调控MMP表达

结论
S-Exo通过"酶转移+内源诱导"双重机制重编程成纤维细胞代谢，确立糖酵解-MMP分泌轴为ECM重塑的关键调控途径，为开发代谢靶向的外泌体敷料提供理论依据。