YAP介导的VEGFA-VEGFR2信号通路在机械刺激的成纤维细胞外泌体中的激活可促进血管生成

《Materials Today Communications》：YAP-mediated activation of VEGFA–VEGFR2 signaling in mechanically stimulated fibroblast exosomes enhances angiogenesis

　　本研究揭示机械刺激通过YAP依赖机制调控成纤维细胞外泌体促血管活性蛋白的表达，进而激活VEGFA–VEGFR2信号通路促进内皮细胞功能。采用3D组织工程真皮模型，发现机械应力显著增加外泌体中BMP2和CXCL8水平，中和抗体证实二者对血管生成至关重要，抑制YAP则降低其表达。该研究首次阐明机械生物转导-外泌体-血管生成轴，为慢性伤口治疗提供新策略。

　　
慢性伤口愈合过程中，血管生成能力的不足是导致组织修复障碍的核心问题之一。近年来，外泌体作为细胞间通信的重要载体，在调控血管生成方面展现出独特优势。研究团队通过构建三维工程真皮（TED）模型系统，揭示了机械应力如何通过激活YAP蛋白介导的信号通路，调控成纤维细胞分泌的外泌体蛋白组成，进而增强其促血管活性。

在实验设计上，研究者采用3D打印技术构建工程真皮模型，将成纤维细胞暴露于静态培养和机械应力加载两种不同微环境中。通过蛋白质组学分析发现，机械应力显著上调了外泌体中与VEGFA-VEGFR2信号通路相关的蛋白表达，其中BMP2和CXCL8的浓度提升尤为显著。这些外泌体通过激活靶细胞内的相同信号通路，有效促进内皮细胞的增殖、迁移和管腔形成。

机制研究方面，团队通过阻断BMP2和CXCL8两条通路，证实了这两者在外泌体介导的血管生成中的关键作用。值得注意的是，YAP蛋白作为机械应力的敏感调节器，通过调控BMP2和CXCL8的分泌，间接激活了VEGFA-VEGFR2信号网络。这种多层次的调控机制首次揭示了机械应力通过YAP/YAP依赖性通路影响外泌体功能的具体路径。

在模型验证部分，研究团队创新性地将二维细胞实验与三维工程真皮模型相结合。通过 scratch实验和管形成实验，直观展示了外泌体中BMP2和CXCL8对内皮细胞行为的影响。同时，三维血管化TED模型的成功构建，为后续体内研究提供了更接近生理环境的实验平台。研究还发现，机械应力不仅促进外泌体产量增加，更通过重塑外泌体蛋白组成，显著提升其促血管活性。

临床转化视角，该研究为慢性伤口治疗提供了新思路。糖尿病足溃疡、静脉溃疡等疾病常伴随血管生成障碍，而外泌体疗法具有低免疫原性、易靶向递送等优势。通过机械应力预处理的外泌体，可能成为局部注射治疗慢性伤口的理想候选。此外，研究提出的YAP调控轴，为开发新型生物材料（如智能敷料）调控伤口微环境提供了理论依据。

讨论部分特别指出，机械信号通过细胞骨架重构影响外泌体形成机制。YAP蛋白不仅调控细胞内基因表达，还通过影响ESCRT复合体组装和细胞骨架张力，直接参与外泌体的生物合成过程。这种跨细胞信号传导的新机制，挑战了传统认为外泌体仅作为被动载体传递蛋白的认知，为理解细胞间机械信号传递开辟了新方向。

研究同时指出当前存在的挑战：首先，机械应力的生物剂量和频率需要进一步优化；其次，外泌体在体内的稳定性及靶向递送效率仍有待提升；再者，YAP抑制剂Verteporfin可能存在的非特异性效应，提示未来需要开发更精准的调控工具。这些科学问题为后续研究指明了方向。

该研究的重要创新点在于建立了机械应力-外泌体-血管生成的完整调控链条：机械刺激→YAP激活→外泌体蛋白分泌→VEGFA-VEGFR2信号→血管网络重构。这种多层次调控网络的确立，不仅深化了对外泌体功能机制的理解，更为开发基于机械生物学的组织工程疗法提供了理论支撑。研究最后强调，外泌体作为新型生物治疗载体，其标准化生产与个性化递送策略的突破，将极大推动其在慢性创面治疗中的应用进程。