三维培养DFAT细胞球体来源外泌体通过调控NF-κB/Serpine1通路促进老年性创面修复的机制研究

【编辑推荐】皮肤衰老导致创面愈合延迟是临床难题，中国医学科学院整形外科医院团队创新性采用3D培养去分化脂肪细胞(DFAT)球体来源外泌体(DFAT-Sps-Exos)，发现其通过抑制NF-κB/Serpine1信号轴，显著改善衰老成纤维细胞功能并加速老年小鼠全层皮肤缺损修复，为老年慢性创面治疗提供新型无细胞治疗方案。

　　

随着人口老龄化加剧，老年性皮肤创面愈合延迟已成为重大临床挑战。衰老皮肤表现为表皮变薄、真皮胶原减少、血管密度降低，其核心机制与成纤维细胞(fibroblasts)功能衰退密切相关。这些细胞不仅负责合成细胞外基质(ECM)，还能分化为促进伤口收缩的肌成纤维细胞(myofibroblasts)。然而衰老成纤维细胞呈现增殖迁移能力下降、ECM分泌减少及衰老相关分泌表型(SASP)增强等特征，导致创面微环境恶化。尽管间充质干细胞(MSCs)外泌体在组织修复中展现出潜力，但传统二维(2D)培养体系难以模拟体内复杂微环境，制约了其治疗效果。

中国医学科学院整形外科医院的研究团队在《Tissue and Cell》发表创新研究，首次将三维(3D)培养技术应用于去分化脂肪细胞(DFAT)球体制备，并系统评估其外泌体(DFAT-Sps-Exos)对老年创面修复的作用机制。研究发现，相较于传统2D培养的DFAT-Exos，DFAT-Sps-Exos能更有效促进衰老成纤维细胞增殖迁移、降低活性氧(ROS)水平、抑制衰老标志物P16/P21表达；在老年小鼠全层皮肤缺损模型中显著加速创面闭合并促进新生血管形成。通过转录组测序和通路干扰实验，首次揭示NF-κB/Serpine1信号轴是DFAT-Sps-Exos发挥作用的关键靶点。

研究采用三大关键技术：通过超低吸附96孔板构建不同细胞密度(2000-20000个/孔)的DFAT球体；差速离心结合超滤法提取外泌体；建立D-半乳糖诱导的衰老成纤维细胞模型和24月龄老年小鼠全层创面模型。

【主要结果】

1. DFAT球体成功构建与优化：3D培养48-72小时后形成直径126-288 μm的规则球体，20,000个细胞/孔组表现出最佳活性和外泌体产量，其分泌的IL-8、VEGF等促修复因子浓度较2D培养提升3-5倍。

2. 外泌体表征：透射电镜显示典型茶托状结构，粒径分析确认30-150 nm特征，Western blot检测到CD63、TSG101阳性标记。

3. 体外功能验证：DFAT-Sps-Exos使衰老成纤维细胞的增殖率提高2.3倍，划痕愈合速度加快58%，同时使ROS水平降低62%，衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)阳性细胞减少71%。

4. 动物实验：治疗组创面闭合时间较对照组缩短40%，Masson染色显示胶原沉积增加3.2倍，CD31免疫组化提示血管密度提升2.8倍。

5. 机制解析：RNA-seq发现NF-κB通路相关基因显著下调，qPCR验证Serpine1(PAI-1)表达降低82%。通过siRNA干扰证实抑制该通路可模拟外泌体治疗效果。

这项研究具有双重突破性价值：在应用层面，首次证明3D培养策略可显著增强DFAT外泌体的治疗效能，其效果优于常规2D来源外泌体；在理论层面，创新性揭示NF-κB/Serpine1是调控老年创面修复的关键靶点通路。该成果为开发无细胞治疗老年慢性创面的临床转化产品提供了重要依据，同时为理解衰老相关组织再生障碍的分子机制开辟了新视角。研究团队特别指出，DFAT细胞具有取材方便、增殖稳定等优势，结合3D培养技术可大幅提升外泌体产量和活性，这种技术组合在个性化医疗领域具有广阔应用前景。