糖尿病足溃疡（DFU）是糖尿病的严重并发症之一，严重影响患者生活质量，其发病机制复杂，涉及氧化应激、线粒体功能障碍等多种因素。细胞外囊泡（EVs）在细胞间通讯中发挥重要作用，但其在DFU中的具体作用尚不清楚。近日，南方医科大学和暨南大学团队联合在国际知名期刊Advanced Science上发表题为“Extracellular Mitochondrial-Derived Vesicles Affect the Progression of Diabetic Foot Ulcer by Regulating Oxidative Stress and Mitochondrial Dysfunction”的研究论文，探讨了线粒体来源囊泡（MDVs）在DFU进展中的作用及其潜在机制。
研究团队通过纳米流式细胞术检测DFU皮肤组织中的EVs，发现线粒体外膜转位酶20（TOM20）阳性的MDVs显著增加。利用单细胞数据集分析，发现MDVs的增加可能受Sorting Nexin 9（SNX9）调控。体外实验中，高糖条件下培养的成纤维细胞分泌的MDVs与DFU组织中的MDVs在组成和蛋白富集结果上具有相似性，可作为替代组织MDVs的体外模型。动物实验则通过在糖尿病小鼠模型中滴加MDVs，观察其对伤口愈合的影响。该研究发现：
1. MDVs在DFU皮肤组织中显著增加
DFU组皮肤组织中EVs含量显著高于健康组和糖尿病组，且TOM20阳性MDVs在DFU组中占比最高，达到46.3±1.8%，对比另两组显著增加。通过蛋白芯片技术检测到MDVs的标志物TOM20在DFU组中表达更高，而另一MDV标志物丙酮酸脱氢酶（PDH）在糖尿病组和健康组中表达较高，提示不同MDV亚型的存在。图1 皮肤组织EVs亚群分析发现DFU组中MDVs显著增多2. 单细胞测序揭示SNX9与MDV的相关性
研究采用了GSE165816单细胞测序数据集进行分析。结果显示，在DFU中，成纤维细胞中SNX9表达水平最高，且与MDV分泌密切相关。体外实验进一步证实，SNX9的敲低或抑制可显著减少MDVs的分泌，而SNX9过表达则增加MDVs的分泌，尤其是在高糖条件下。图2 单细胞测序数据集分析发现MDVs可能来源于成纤维细胞，受SNX9基因调控分泌图3 SNX9的分子表达干预和抑制剂干预影响了成纤维细胞分泌MDVs3. 纤维细胞来源的MDVs与组织MDVs成分相似
通过透射电子显微镜（TEM）和纳米颗粒跟踪分析（NTA）发现，高糖条件下成纤维细胞分泌的MDVs（hgMDVs）与组织MDVs在形态和大小上相似。蛋白质组学分析显示，hgMDVs与DFU组织中的MDVs在蛋白表达谱上高度相关，提示hgMDVs可作为DFU组织MDVs研究的体外替代模型，进而在后续实验中研究团队采用hgMDVs进行研究。
图4 hgMDVs和DFU组织MDVs在蛋白成分上具有相似性4. hgMDVs促进细胞凋亡和氧化应激
实验表明，hgMDVs可被成纤维细胞摄取，并显著增加细胞内活性氧（ROS）水平，降低抗氧化酶SOD和CAT的活性，诱导细胞凋亡。此外，hgMDVs还破坏线粒体膜电位（Δψm），改变线粒体形态，导致线粒体结构损伤。图5 hgMDVs激活靶细胞的氧化应激和线粒体功能障碍5. hgMDVs抑制有氧代谢
hgMDVs处理的成纤维细胞表现出有氧代谢抑制，ATP生成减少，糖酵解相关酶活性增加，而三羧酸循环和氧化磷酸化相关酶表达下调，提示hgMDVs通过影响线粒体功能抑制细胞的有氧代谢。图6 线粒体代谢酶学检测发现hgMDVs抑制靶细胞的有氧代谢6. SNX9抑制改善糖尿病伤口愈合
在糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中，hgMDVs显著延缓伤口愈合，而SNX9抑制剂则可逆转这一效应，促进伤口愈合。组织学分析显示，SNX9抑制剂处理的伤口中胶原沉积增加，血管新生显著增强，提示SNX9抑制剂通过调节MDV分泌改善糖尿病伤口愈合。对小鼠皮肤进行蛋白质谱分析，发现SNX9抑制剂降低了糖尿病创面的细胞凋亡水平和氧化应激水平，促进了线粒体发生和自噬，提示SNX9抑制剂逆转了hgMDVs对糖尿病创面的损伤作用。 
图8 SNX9抑制剂有效逆转了hgMDVs引起的氧化应激，恢复了线粒体稳态该研究指出了MDVs是显著影响DFU进展的细胞外囊泡，并揭示了MDVs通过调节氧化应激和线粒体功能障碍影响DFU的愈合过程。研究结果表明，靶向MDVs及其调控因子SNX9可能是治疗DFU的潜在策略。该研究为DFU的治疗提供了新的理论依据和靶点，有望推动相关临床治疗策略的发展。南方医科大学南方医院烧伤科杨磊教授、南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点实验室黄文华教授、暨南大学基础医学与公共卫生学院微生物与免疫学系利时雨副教授为该论文的共同通讯作者。南方医院张慧慧博士、南方医科大学第三附属医院晏紫硕士、中山大学第一附属医院烧伤科朱君佑副教授为文章共同第一作者。研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金等项目的资助。Extracellular Mitochondrial-Derived Vesicles Affect the Progression of Diabetic Foot Ulcer by Regulating Oxidative Stress and Mitochondrial Dysfunction, Adv Sci (Weinh). 2025 Jan 21:e2407574.doi:10.1002/advs.202407574.外泌体资讯网 Adv Sci│南方医杨磊/黄文华/暨大利时雨：线粒体衍生囊泡加重氧化应激与线粒体功能障碍影响糖尿病足溃疡进展
