《Biomolecules》：The Nuclear Damage-Response Code of Cutaneous Wound Repair: Mechanotransduction, cGAS-STING, Senescence, and Regenerative Interfaces
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慢性皮肤创面常被描述为炎症、感染、灌注或细胞外基质（ECM）周转失调的疾病，但这些分类未能完全解释为何一个最初检测到损伤的创面未能重新进入协调的修复程序。本前瞻性观点提出一个统一模型，在该模型中，细胞核在创缘充当损伤整合器。机械应变、渗透性肿胀、氧化应激、染色
慢性皮肤创面常被描述为炎症、感染、灌注或细胞外基质（ECM）周转失调的疾病，但这些分类未能完全解释为何一个最初检测到损伤的创面未能重新进入协调的修复程序。本前瞻性观点提出一个统一模型，在该模型中，细胞核在创缘充当损伤整合器。机械应变、渗透性肿胀、氧化应激、染色质断裂和线粒体损伤共同作用于核膜张力、核破裂、胞质脱氧核糖核酸（DNA）感应以及衰老相关的转录过程。当该信号短暂且空间受限时，可支持白细胞募集、角质形成细胞迁移、基质重塑和早期宿主防御。当其因糖尿病、衰老、组织硬度、生物膜相容性炎症或自噬和胞葬作用清除缺陷而被放大时，同一通路会形成一个自我强化的循环，持续维持干扰素信号传导、炎症小体活性、内皮功能障碍、成纤维细胞记忆和表皮分化受损。该综述整合了来自单细胞创面图谱、力学生物学、先天免疫DNA感应、线粒体应激、巨噬细胞生物学、衰老、微生物组研究和智能生物材料的证据。研究人员认为，未来的创面治疗不应仅仅加速闭合，而应分类并重置核损伤反应的时间极性。核感知敷料、局部信号门控抑制剂、抗衰老或衰老调节界面以及减少病理性机械记忆的生物材料，可能提供更精确的方法，将慢性创面区域转化为再生性区域。
本文主体部分总结如下：
3. 核力学作为创面感知轴
创缘在力学上极为特殊，细胞在此处突然遭遇游离边界、基底膜破坏、水肿、渗透压改变、暴露的基质配体以及周围皮肤的张力梯度。细胞核通过肌动蛋白、中间丝、微管、核骨架与细胞骨架连接复合物（LINC complex）和核纤层蛋白与细胞骨架及细胞外基质（ECM）物理耦联，因此能够有效整合这些力学信号。研究表明，细胞核可测量形状变化和空间限制，并在细胞质维度和核变形不一致时调整细胞行为。在创面中，角质形成细胞、成纤维细胞、内皮细胞和免疫细胞均需穿过压缩或重组的环境，每种细胞类型都能将核应变转化为转录、修复或炎症输出。关键的时间机制在于：短暂的核变形可能在早期闭合过程中提供有用的位置信息，但反复或未解决的变形会将位置感知转化为损伤信号。即使没有微生物入侵，组织损伤也能通过核力学引发炎症。例如，斑马鱼上皮损伤模型显示，细胞核可作为组织损伤诱导炎症的机械力传感器，其相关信号参与白细胞募集。在哺乳动物细胞被迫通过狭窄空间时，核膜破裂会暴露核内容物、造成DNA损伤并需要膜修复系统。当核完整性受损时，核酸外切酶和DNA修复通路调控有多少核物质可供先天免疫传感器利用，持续的核膜破裂可驱动类似侵袭的炎症程序。活化的成纤维细胞也表现出可能持续存在的核机械传感和染色质重塑。因此，机械卸载、基质软化和细胞骨架调节可能通过减少核损伤来影响炎症状态，而不仅仅是降低整体组织张力。核力传导为经典的瘢痕文献与现代免疫传感之间架起了桥梁。在急性创面中，一定程度的核变形可能是不可或缺的，因为集体上皮迁移和成纤维细胞侵入需要细胞解读力的方向和空间机会。然而，在慢性创面中，该系统受到僵硬的瘢痕样基质、反复清创、高血糖、氧化物、生物膜产物和异常水肿的挑战，从而形成一个可能的恶性循环：基质硬度增加细胞骨架张力，张力使细胞核变形并改变染色质，核破裂或染色质泄漏激活DNA感知通路，炎症产物进一步硬化和降解基质，循环重复。在该模型中，角质形成细胞预计会将核膜损伤权重向迁移和分化决策倾斜，而成纤维细胞则将其权重向基质重塑、收缩性和染色质记忆程序倾斜。
4. cGAS-STING作为决策节点
胞质DNA感知为核损伤反应编码提供了免疫放大器。环状鸟苷酸-腺苷酸合成酶（cGAS）检测胞质DNA并产生环状鸟苷酸-腺苷酸（cGAMP），进而激活干扰素基因刺激因子（STING）及下游干扰素调节因子（IRF）和核因子κB（NF-κB）通路。该通路不再仅仅是病毒防御模块，它对核DNA、微核、线粒体DNA（mtDNA）、染色质片段及多种形式的细胞应激均有响应。DNA损伤因此可在染色质或微核内容物错误定位时转变为炎症反应，cGAS-cGAMP-STING轴将基因组不稳定性与干扰素和衰老程序联系起来。在创面生物学中，这至关重要，因为组织破坏会产生物理和代谢条件，使DNA在细胞必须协调免疫和修复的同时暴露出来。细胞衰老是核应激转变为非愈合创面程序的主要途径之一。胞质染色质片段触发衰老细胞的炎症信号传导，并通过cGAS促进衰老相关的炎症输出。线粒体DNA（mtDNA）则作为第二类危险相关核酸来源。凋亡半胱天冬酶通常抑制mtDNA诱导的STING信号传导，但线粒体外膜通透化、氧化损伤和有缺陷的质量控制会增加mtDNA外流。自噬也决定mtDNA是否成为免疫原性或被清除。由此产生的慢性创面假说具体指出：糖尿病的氧化应激和清除障碍可能不仅通过受损的细胞核，还通过受损的线粒体来喂养cGAS-STING通路，从而创建一个联合的核-线粒体危险场。直接的创面研究表明，cGAS-STING不能简单地被标记为好或坏。在小鼠模型中，用cGAMP局部激活STING可通过I型干扰素和CXCL10-CXCR3相关机制加速早期皮肤创面修复。然而，在糖尿病皮肤中，STING激活促进了炎症反应并延迟了愈合，而抑制则改善了临床前模型的闭合。高血糖触发了巨噬细胞中的mtDNA-cGAS-STING信号传导，驱动糖尿病创面环境中的M1样极化和内皮功能障碍。高血糖还激活了内皮STING并损害了血管生成，药理学抑制改善了糖尿病创面修复。因此，最可行的见解是cGAS-STING嵌入在运输和清除网络中。通过STING运输诱导自噬被认为是该通路的原始功能，表明免疫激活和胞质清理在历史上是相互关联而非对立的过程。哺乳动物自噬控制着受损细胞器、蛋白质聚集体、细胞内病原体和炎症基调，其破坏是糖尿病创面积累危险信号的合理原因。对于创面治疗而言，这意味着简单阻断cGAS-STING可能有助于慢性糖尿病溃疡，但如果在不恰当的时间给药，则会损害早期抗菌防御或上皮募集。信号门控疗法应仅在足够的碎片清除和宿主防御发生后，才抑制持续的DNA感知。
5. 衰老、巨噬细胞与失败的分辨
细胞衰老在创面修复中是矛盾的，因为短暂的衰老程序可能是有益的，而持续性衰老则可能是破坏性的。衰老细胞通过分泌血小板衍生生长因子AA（PDGF-AA）支持实验性创面的最佳修复。衰老相关分泌表型（SASP）也可在特定条件下诱导组织可塑性和再生特征。组织损伤和衰老为体内细胞重编程提供信号，强化了损伤诱导的可塑性需要短暂应激状态而非完全抑制损伤反应的观点。然而，衰老细胞会随时间改变代谢和分泌行为，慢性衰老与炎症、蛋白水解和基质破坏状态相关。人类糖尿病足溃疡（DFU）网络分析揭示了衰老相关标志物的上调和改变的蛋白质相互作用网络，支持持续性衰老在停滞创面中的临床相关性。巨噬细胞是创面损伤场的主要解读者。它们清除死细胞、协调基质重塑、促进血管生成，但也可能驱动纤维化和慢性炎症。巨噬细胞-周细胞轴可通过双调蛋白诱导的转化生长因子β（TGF-β）激活来指导组织恢复，这表明巨噬细胞调节基质细胞行为，而不仅仅分泌炎性细胞因子。在核损伤反应模型中，巨噬细胞决定富含DNA的碎屑是成为炎症刺激物还是被清除的底物。胞葬作用综述强调，有效识别和吞噬死亡细胞积极促进分辨，而清除失败则将死细胞货物转化为继发性坏死和炎症放大。中性粒细胞增加了染色质特异性的复杂性。糖尿病使中性粒细胞倾向于形成中性粒细胞胞外陷阱（NETs），这种染色质外化会损害实验和人类背景下的创面愈合。NETs由去浓缩的染色质和抗菌蛋白构成，其生物学因此直接与胞质DNA感知和创面蛋白酶负担相关。尽管NETs进化为宿主防御结构，但当它们未被解决时，可以驱动非感染性炎症、血栓形成和组织损伤。在慢性创面中，胞外染色质可能以三种重叠方式起作用：增加粘度和生物膜相容性，暴露损伤组织的组蛋白和颗粒酶，以及提供可能维持先天感知的核酸配体。
6. 细胞类型回路：角质形成细胞、成纤维细胞、内皮细胞和微生物组
角质形成细胞是闭合过程中最显眼的细胞，但它们在慢性创面中的失败不仅仅是迁移缓慢。单细胞表皮谱分析确定了稳态和修复过程中的离散基底层和分化状态，暗示创缘表皮在迁移、增殖、炎症和分化程序之间做出选择。糖尿病足溃疡单细胞研究现已确定了受损的表皮分化、糖尿病相关的角质形成细胞状态以及可能将表皮维持在非活跃或错误导向状态的炎性配体-受体网络。从机制上讲，角质形成细胞暴露于高血糖、微生物产物、活性氧（ROS）和基质不连续性，所有这些都会增加核应激。如果角质形成细胞核将此环境解释为持续的危险，那么再上皮化可能受阻，不是因为角质形成细胞缺乏生长信号，而是因为分化和屏障修复被炎症记忆覆盖。成纤维细胞将核和力学历史转化为基质结构。小鼠创面、人类皮肤和糖尿病溃疡中的成纤维细胞异质性表明，基质群体在炎症信号传导、基质产生、再生潜力和解剖记忆方面存在差异。再生结果需要的不仅仅是胶原沉积，还需要成纤维细胞离开收缩状态，重建适当的基质，并避免将组织锁定在瘢痕硬度中。Engrailed-1阳性成纤维细胞活化促进瘢痕形成，而在实验环境中阻断该活化可实现无瘢痕创面再生。在核损伤反应模型中，成纤维细胞核既是基质硬度的传感器也是记录器，核纤层蛋白含量、染色质组织和机械敏感性转录有助于持续的肌成纤维细胞行为。内皮细胞和血管生成决定了创面是否能获得足够的氧气、营养物质、免疫运输和废物清除以取得进展。糖尿病与受损的创面血管生成密切相关，血管生成修复需要在血管生长和消退之间取得平衡，而不是不受控制的血管刺激。缺氧诱导通路对创面修复至关重要，但慢性缺氧也可能选择炎症和蛋白水解程序，而非有序的血管成熟。新兴的STING数据进一步明确了这一框架，因为高血糖可激活内皮STING并损害血管生成，而抑制则可逆转关键的内皮缺陷。因此，核或线粒体DNA感知可能是慢性糖尿病创面尽管有丰富的炎症信号但仍血管化不良的原因之一。微生物组通过改变免疫基调、氧化还原应激和胞外DNA负荷对同一决策场产生影响。非愈合糖尿病创面的综述强调，创面微生物群落不仅仅是污染物，它们与宿主免疫和治疗反应相互作用。慢性创面微生物群的时间稳定性与较差的愈合相关，表明非愈合创面可能在生态上变得根深蒂固。菌株和物种水平的糖尿病创面微生物组变异与临床结果和治疗效果相关，使得微生物特性与宿主状态转换相关。患者遗传学也塑造了慢性创面微生物组组成和愈合，表明宿主和微生物程序在创面床中共进化。因此，核损伤反应编码具有微生物成分：持久存在的微生物和生物膜基质可维持氧化剂和蛋白酶应激，而胞外微生物和宿主DNA可稳定阻止表皮分化和血管恢复的炎症环境。
7. 从急性信号到慢性循环
再生、瘢痕形成和慢性化之间的差异可能不在于存在哪种通路，而在于它是否得到解决。纤维化综述强调，持续的巨噬细胞活化、肌成纤维细胞收缩、ECM积累和改变的力传导在器官间相互强化。在皮肤中，谱系追踪研究确定了具有内在致纤维化潜力的真皮群体，支持瘢痕形成部分是程序化的细胞选择而非仅仅是过度愈合事故的观点。慢性创面代表了一种相关但不同的失败：基质既被降解又被硬化，炎症既过度又无效，血管生成既受刺激又不足，角质形成细胞既被激活又无法完成分化。核损伤反应视角解释了这些矛盾，因为相同的细胞可以同时接收到混合信号：闭合创面、防御危险、保持衰老、穿过僵硬基质迁移以及耐受缺氧。一个实用的模型是将创面视为一个分类器。在急性修复期间，损伤信号应幅度高但持续时间短，空间上集中在先导边缘，随后是自噬、胞葬作用、血管向内生长、微生物控制和基质重塑。在慢性化期间，危险信号较低或波动但持续存在，遍布整个创面床，并被高血糖、生物膜、衰老、线粒体功能障碍和力学记忆所放大。这一区分澄清了cGAS-STING文献看似矛盾之处：早期激活可加速正常创面修复，而糖尿病激活则抑制巨噬细胞转变、内皮功能和闭合。它也澄清了为什么衰老可以支持急性修复却损害糖尿病创面。因此，关键的治疗任务不是普遍的激活或抑制，而是重置信号的持续时间、位置和细胞类型特异性。
8. 生物材料与局部递送
智能创面敷料提供了一条局部操纵核损伤反应编码的途径，避免了全身免疫抑制。现代智能敷料可以感知创面化学、递送药物、调节水合作用，并对感染或氧化线索做出反应。导电生物材料和电活性敷料尤其相关，因为内源性创面电场、离子通量和力传导影响上皮迁移、细胞极性和组织组织。可降解导电可注射水凝胶已被开发出具有抗菌和抗氧化功能，说明材料特性如何与炎症控制和组织修复相结合。核感知界面将通过包含核应激读数来扩展这些想法，例如持续的干扰素特征、衰老相关标志物、mtDNA释放、与上皮屏障失效一致的阻抗变化或指示未解决炎症的蛋白酶谱。材料设计还应防止常见的转化错误：闭合创面表面，同时在其下方留下易于复发的场。对葡萄糖或ROS响应的水凝胶释放系统可以在糖尿病化学环境存在时才递送STING抑制剂、抗氧化剂或衰老调节药物，同时在清洁的急性创面中允许早期防御。基质软化或力分布设计可以降低成纤维细胞和角质形成细胞中的核变形，减少喂养染色质损伤和纤维化记忆的力学输入。促胞葬作用线索可以帮助巨噬细胞在应用强力抗炎治疗之前清除富含DNA的碎屑，生物膜模块可以减少微生物持久性而不广泛抑制宿主免疫。验证步骤至关重要，因为仅凭创面面积减少并不能证明核应激、衰老或内皮功能障碍已得到解决。适应性敷料的安全性约束同样重要。过度的基质软化可能会削弱脆弱的创周组织，降低张力能力，或干扰早期闭合所需的收缩期，尤其是在老年、缺血或类固醇暴露的皮肤中。局部衰老调节或抗衰老递送在感染的创面中也应谨慎处理，因为过早抑制或耗竭应激反应细胞可能损害抗菌防御、碎片清除和肉芽组织形成。
9. 临床转化与试验设计
核感知创面治疗的临床研究应根据状态而非仅凭诊断对创面进行分层。糖尿病足溃疡、静脉性腿部溃疡和压力性损伤的标签仍然是必要的，但每个类别可能包含具有不同缺氧、衰老、生物膜、核破裂、线粒体应激和清除缺陷组合的创面。最近的DFU单细胞和批量转录组分析为识别愈合相关的成纤维细胞和巨噬细胞状态、表皮分化阻滞和非愈合机制提供了模板。这些方法可与常规创面测量、灌注测试、微生物分析和组织学配对。最重要的结果应是持久的、功能性组织，而不仅仅是第12周时较小的创面。生物标志物应纵向收集，以确定一种疗法是压缩了慢性损伤反应循环，还是仅抑制了一个可见的输出。临床试验时间应反映时间极性模型。急性创伤或手术创面可能受益于宿主防御和趋化模块的短期激活，而具有高氧化应激的慢性糖尿病创面可能需要抑制持续的STING、减少SASP负担或恢复自噬和胞葬清除。安全性监测应包括感染复发、延迟肉芽形成、过度瘢痕形成和全身炎症标志物，因为DNA感知通路参与宿主防御。最具信息量的早期试验将使用适应性局部递送而非固定全身给药。这些试验将测试生物标志物定义的慢性创面是否向解决状态转变：减少干扰素和炎症小体特征，改善角质形成细胞分化，改善内皮标志物，降低胞外DNA或蛋白酶负担，以及恢复巨噬细胞清除程序。四个近期发展加强了拟议转化项目的可行性。力传导聚焦的瘢痕文献现在将力敏感信号传导视为可操作的靶点而非描述性创面特征，支持在卸载和基质软化干预措施的同时测试核变形读数。衰老聚焦的创面综述强调，p16、p21、SASP介质和组织背景必须一起解释，因为衰老在急性闭合期间可以是修复性的，但在老化或糖尿病皮肤中持续存在时则有害。递送研究还表明，局部抗炎生物材料可以超越被动覆盖；例如，载双硫仑的纳米囊泡水凝胶减少了NET相关的炎症输出，并在糖尿病创面模型中促进了血管生成和再上皮化。最后，人类单细胞图谱继续揭示创面状态特异性的成纤维细胞程序，包括DFU中的APOE阳性促炎成纤维细胞，为将机制性疗法匹配到患者水平的创面生物学提供了途径。
