葡萄外泌体“激活细胞清道夫”——SM@G-ELNs协同水凝胶通过MERTK介导的巨噬细胞胞葬作用促进糖尿病伤口愈合（IF=14.3）

糖尿病皮肤溃疡（DSUs）是糖尿病最常见且最具破坏性的并发症之一，全球约5.37亿糖尿病患者中患病率达19%~34%。其以慢性难愈合创面为特征，常伴持续性炎症、反复感染和高截肢风险。尽管标准疗法不断进步，仍有超过60%的患者面临愈合延迟和高复发率。因此，亟需开发能够有效逆转糖尿病伤口免疫微环境紊乱的新型治疗策略。

现有研究表明，DSUs难愈的核心机制在于巨噬细胞功能障碍。在正常修复中，M2型巨噬细胞通过分泌IL-10、TGF-β等抗炎介质发挥核心调控作用；而胞葬作用——即吞噬细胞对凋亡细胞的识别与清除——是维持组织稳态的基本机制。然而，糖尿病慢性炎症状态下M2极化严重受损，胞葬能力显著下降，导致凋亡碎片积聚，形成“炎症-坏死”恶性循环，使伤口陷入不可逆的愈合停滞。

2026年，四川大学华西医院骨科研究所谢慧琪教授团队在《Bioactive Materials》期刊发表了题为“Activating the cellular scavenger: A bioactive hydrogel promotes diabetic wounds via plant exosome-like nanovesicles enhanced macrophage efferocytosis”的研究论文。该研究首次系统报道了葡萄来源外泌体样纳米囊泡（G-ELNs）在糖尿病伤口愈合中的治疗作用及分子机制。

然而，G-ELNs在复杂伤口微环境中易被酶解降解，导致生物活性快速丧失。 为此，本研究构建了“葡萄外泌体样纳米囊泡/脱细胞基质修饰水凝胶”（SM@G-ELNs）协同治疗系统，系统阐明其通过驱动巨噬细胞向M2c表型重编程并激活胞葬通路来打破糖尿病伤口“炎症-坏死”恶性循环的机制。

糖尿病伤口修复协同治疗系统的示意图

二、研究亮点

●创新性的系统设计：SM@G-ELNs将葡萄来源外泌体样纳米囊泡（G-ELNs）与修饰水凝胶（SM）相整合，既利用了G-ELNs的免疫调节功能，又借助水凝胶的缓释特性实现了适应伤口微环境的局部长效递送。

●新颖的机制发现：首次证实G-ELNs可激活巨噬细胞MERTK受体，驱动其向M2c表型复极化并增强胞葬作用，从而阻断糖尿病伤口“炎症-坏死”循环。

●转化路径的推进：G-ELNs利用植物来源纳米囊泡原料丰富、成本低廉、可规模化生产的优势，绕过了干细胞外泌体培养工艺复杂和转化壁垒高的瓶颈。

这表明SM@G-ELNs系统机制明确、生物相容性高、临床可及性强，为糖尿病溃疡治疗提供了一种创新、实用且可转化的策略，显著拓展了植物来源纳米囊泡在慢性伤口修复领域的应用潜力。

 

三、主要研究内容

 01、G-ELNs的分离、纯化与表征

研究者通过差速离心联合蔗糖密度梯度超速离心法，分别从巨峰葡萄果肉（PPu@G-ELNs）、葡萄皮（PPe@G-ELNs）以及白葡萄果肉（WPu@G-ELNs）和果皮（WPe@G-ELNs）中提取外泌体样纳米囊泡进行筛选。NTA显示PPu@G-ELNs粒径50~120 nm，浓度4.5×10⁶ particles/mL，显著优于其他来源；TEM显示典型杯状囊泡形态；WB阳性表达HSP70和TET8，β-actin阴性，证实高纯度。qPCR功能筛选显示PPu@G-ELNs诱导M2标志物（Il-10、Arg-1、Tgf-β）表达最强，故选定为后续实验材料。PKH26标记证实G-ELNs可被巨噬细胞高效摄取。EdU增殖实验显示100 μg/mL为最佳工作浓度，显著促进巨噬细胞增殖。

图1.G-ELNs的表征与浓度筛选

 

 02、G-ELNs促进巨噬细胞M2c表型极化

G-ELNs处理RAW264.7细胞后，细胞形态由圆形/短梭形转变为长梭形（M2极化特征）。qPCR显示M2标志物（Il-4、Il-10、Arg-1、Tgf-β）显著上调，M1标志物iNOS显著下调；流式细胞术显示CD86⁺/CD206⁺比值显著下降；免疫荧光证实CD163和CD206荧光强度显著增强。在高糖模拟糖尿病微环境中，G-ELNs同样能逆转高糖诱导的M1偏向，恢复M2标志物表达。在原代BMDMs中进一步验证了上述结果的普适性。

图2. G-ELNs在体外促进RAW264.7巨噬细胞M2极化

 

 03、G-ELNs调控巨噬细胞的转录组学分析

转录组测序显示G-ELNs诱导巨噬细胞发生广泛转录组重编程（1504个基因上调、608个下调）。GO分析显示差异基因主要富集于“吞噬作用”、“凋亡细胞清除”和“吞噬作用调控”；KEGG分析进一步定位“胞葬作用”通路；GSEA证实胞葬相关基因集在G-ELNs组显著富集。STRING蛋白互作网络显示TAM家族受体（MERTK、AXL、TYRO3）为核心节点，其中MERTK连接度最高，提示其为G-ELNs调控胞葬作用的关键靶点。

图3. G-ELNs处理RAW264.7细胞的生物信息学分析

 

 04、G-ELNs通过上调MERTK增强M2c巨噬细胞胞葬作用

qPCR证实G-ELNs上调胞葬相关基因（Mertk、Axl、Tyro3、Gas6、Rac1），其中Mertk最为显著。流式细胞术显示G-ELNs处理组对凋亡Jurkat细胞的吞噬率从1.88%提升至15.61%；连续胞葬实验显示清除能力提高4倍；免疫荧光证实胞内凋亡碎片增加117.8%，MERTK蛋白增加212.5%。MERTK特异性抑制剂UNC2025可有效阻断G-ELNs诱导的MERTK及其下游Arg1上调，证实G-ELNs通过特异性激活MERTK受体增强胞葬作用。

图4.G-ELNs通过上调MERTK增强RAW264.7巨噬细胞的胞葬作用

 

 05、SM水凝胶的制备、表征与生物相容性评价

SM水凝胶通过猪小肠黏膜下层酸消化→甲基丙烯酰基接枝→紫外光交联制备。SEM显示孔径50~120 μm互连多孔结构；流变学显示5% SM水凝胶G'~3~4 kPa，与天然皮肤力学性能匹配；溶胀率13.1%，适合吸收渗出液；28天完全降解，与伤口愈合时间线吻合。药物释放显示G-ELNs@SM水凝胶14天释放~75%，28天释放~98.4%（游离G-ELNs 3天释放89.1%），实现持续缓释。TEM证实紫外交联不影响G-ELNs结构完整性。溶血率<5%，CCK-8和Live/dead染色证实SM水凝胶和释放的G-ELNs均具有良好的生物相容性和促增殖活性。

图5. SM水凝胶的制备、表征与细胞相容性评价

 

 06、SM@G-ELNs显著加速糖尿病大鼠伤口愈合

在STZ诱导的1型糖尿病大鼠（血糖>16.7 mmol/L）背部制作10 mm全层皮肤缺损。宏观观察显示SM@G-ELNs组各时间点愈合率均显著优于其他组，第21天愈合率达97.4%（对照组63.8%、游离G-ELNs组70.6%、SM组83.2%）。H&E染色显示SM@G-ELNs组第14天表皮角质层连续、成纤维细胞排列有序、皮肤附件再生，第21天呈现完整分层表皮、大量新生毛囊/汗腺，表皮厚度（71.55 μm）和真皮厚度（2257.94 μm）最接近正常皮肤。天狼星红染色显示SM@G-ELNs组胶原呈编织/篮筐模式（类正常皮肤），III/I型胶原比值显著恢复至正常水平，而对照组呈平行束状排列（病理瘢痕特征）。

图6.负载G-ELNs的SM水凝胶促进糖尿病伤口愈合的体内疗效评估

 

 07、SM@G-ELNs通过上调MERTK增强糖尿病伤口胞葬作用

免疫荧光显示SM@G-ELNs组CD68⁺/MERTK⁺双阳性细胞在各时间点均显著高于对照组，第7天达峰值（增加69.4%）。qPCR显示第7天Mertk mRNA提高0.75倍、Axl提高0.77倍、Gas6提高1.23倍；第14天Mertk仍保持2.15倍高表达，Western blot证实蛋白水平一致。TUNEL染色显示SM@G-ELNs组凋亡细胞显著减少。免疫荧光动态分析显示SM@G-ELNs组第7天CD68⁺/Caspase-3⁺双阳性细胞增加65.7%（活跃胞葬），第14天降至低水平；而CD163⁺ M2c巨噬细胞在第14天仍增加36.5%，呈现“早期集中胞葬清除碎片→后期持续M2c优势促进重建”的分阶段调控模式。

图7. 负载G-ELNs的SM水凝胶通过上调M2c亚型巨噬细胞MERTK蛋白表达增强胞葬作用，促进糖尿病大鼠伤口愈合

 

 08、G-ELNs活性成分鉴定：L-苹果酸介导的代谢重编程

代谢组学分析显示L-苹果酸为G-ELNs中丰度最高的代谢物。既往文献报道证实L-苹果酸通过激活巨噬细胞表面GPR4质子感应受体→启动STAT3信号→抑制NF-κB介导的TNF-α、IL-6释放→增强IL-10表达→驱动M2极化。M2巨噬细胞过表达MERTK/AXL受体，识别凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸启动胞葬；胞葬执行后刺激巨噬细胞分泌IL-4/IL-13和TGF-β，形成自我强化循环进一步扩增M2群体和胞葬能力。这表明G-ELNs促进巨噬细胞增殖和增强胞葬的主要驱动力是L-苹果酸介导的代谢重编程，而非miRNA递送。

 

四、核心结果总结

研究维度	核心发现
G-ELNs特征	粒径50~120 nm，浓度4.5×10⁶ particles/mL，典型杯状形态，高纯度
细胞摄取与增殖	巨噬细胞高效摄取G-ELNs，100 μg/mL显著促进增殖
巨噬细胞极化	驱动M2c极化，IL-10、TGF-β、Arg-1上调，iNOS下调
转录组特征	富集于胞葬相关通路，MERTK为关键节点
胞葬作用	吞噬率提升8倍，连续胞葬能力提高4倍，依赖MERTK通路
SM水凝胶特性	50~120 μm互连多孔，28天缓释98.4%，良好生物相容性
体内促愈合	第21天愈合率97.4%，接近完全再生
体内胞葬与M2c	CD68⁺/MERTK⁺增加69.4%，CD163⁺增加36.5%
关键活性成分	L-苹果酸（丰度最高），介导GPR4-STAT3-MERTK信号轴

 

五、研究结论与展望

本研究首次揭示了葡萄来源外泌体样纳米囊泡促进糖尿病伤口愈合的完整机制：L-苹果酸通过GPR4-STAT3轴驱动M2c极化并上调MERTK，增强胞葬清除凋亡碎片，胞葬后通过IL-4/IL-13-TGF-β自我强化循环持续放大修复能力。SM水凝胶实现G-ELNs长效缓释（28天释放98.4%）。该协同体系在糖尿病大鼠模型中愈合率达97.4%，再生质量接近正常皮肤。

关键贡献在于：（1）首次将植物来源外泌体样纳米囊泡的免疫调节功能与胞葬作用这一核心稳态维持机制直接联系起来；（2）颠覆“miRNA为主要活性成分”的传统认知，建立“代谢物驱动”新范式；（3）构建从活性成分发现到递送系统设计的完整研究链条，为药食同源研究提供范式参考。

未来研究应进一步探索L-苹果酸的规模化制备工艺、G-ELNs中其他次要活性成分的协同效应解析、MERTK作为糖尿病伤口靶点的临床转化可行性，以及SM水凝胶配方在不同类型慢性伤口（如感染性、缺血性糖尿病足溃疡）中的适用性评估。G-ELNs及其活性代谢物L-苹果酸兼具良好的生物安全性、规模化制备可行性和治疗潜力，有望成为糖尿病溃疡临床管理的新型辅助治疗策略。

 

参考文献：Zhang YQ, Nie R, Feng ZY, et al. Activating the cellular scavenger: A bioactive hydrogel promotes diabetic wounds via plant exosome-like nanovesicles enhanced macrophage efferocytosis. Bioactive Materials. 2026;62:669-685.