Melatonin-engineered MSCs-exosomes deliver USP4 to stabilise ARNTL and inhibit clock rhythmic ferroptosis for enhanced flap survival.
研究背景
睡眠限制（SR）在术后患者中常见，会破坏皮肤昼夜节律，影响皮肤屏障功能。整形外科中，随机皮瓣存活率受血液供应影响，SR是皮瓣坏死重要风险因素，但机制不明。褪黑素改善术后睡眠质量效果有限。本研究旨在探索SR致皮瓣坏死机制，评估经褪黑素预处理的骨髓间充质干细胞来源外泌体（MEXOs）的作用。
方法速览
通过回顾性分析临床病例、转录组分析皮瓣组织、构建动物模型及体外细胞实验，研究SR与皮瓣坏死的关系、SR诱导皮瓣组织铁死亡情况，以及MEXOs的治疗效果和作用机制。
主要发现
- SR是皮瓣坏死独立危险因素
对344例患者分析显示，SR与皮瓣坏死显著正相关，术后SR显著增加皮瓣坏死发生率。2. SR诱导皮瓣组织发生“时钟节律性铁死亡”
转录组分析和动物实验表明，SR增加皮瓣组织铁死亡水平，破坏铁死亡相关蛋白昼夜波动。3. MEXOs可提高皮瓣存活率
MEXOs携带的USP4上调，通过m6A修饰增强其稳定性和翻译效率。USP4稳定核心昼夜节律调控因子ARNTL，抑制铁死亡，提高皮瓣存活面积等。4. MEXOs通过USP4 - ARNTL轴发挥作用
USP4与ARNTL相互作用，敲低USP4削弱MEXOs保护作用，ARNTL过表达可逆转USP4缺失导致的皮瓣坏死。5. MEXOs通过m6A修饰增强USP4表达
褪黑素处理增加骨髓间充质干细胞m6A修饰水平，促进USP4 mRNA翻译。6. MEXOs在体外抑制内皮细胞铁死亡并促进血管生成
体外模型中，MEXOs提高内皮细胞迁移、增殖和成血管能力，抑制铁死亡。7. USP4是MEXOs治疗关键
构建USP4敲低的MEXOs，其治疗效果显著下降。总结展望
本研究首次提出“时钟节律性铁死亡”机制，揭示MEXOs通过递送USP4稳定ARNTL抑制铁死亡的治疗策略。MEXOs有望用于改善皮瓣存活率，为相关疾病提供潜在治疗靶点。但研究存在临床样本量有限、动物模型局限性等问题，需进一步研究。