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细胞ular metabolism and mitochondrial function are crucial for tissue repair and oxidative stress regulation. This study investigates DeepA-I, a Boron-enriched compound, in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and mouse embryonic fibroblasts (MEF). Results show DeepA-I enhances mitochondrial activity, reduces ROS levels, promotes cell migration and wound closure, and modulates protein expressions (Akt downregulation, Nrf2 and PARP upregulation) without cytotoxicity.
细胞代谢在组织修复和再生过程中扮演着至关重要的角色，其中线粒体功能作为能量生成和细胞稳态的核心，直接影响着细胞的健康和功能。当线粒体功能出现异常时，往往与过量的活性氧（ROS）密切相关，这些ROS会导致氧化应激、伤口愈合能力下降以及慢性炎症等问题。本研究旨在探讨一种富含硼元素的化合物DeepA-I在改善人类脐静脉内皮细胞（HUVEC）和小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）中的线粒体健康、降低氧化损伤并促进细胞修复方面的治疗潜力。通过电感耦合等离子体光发射光谱（ICP-OES）技术对DeepA-I中的硼元素进行定量分析，确认其存在。细胞毒性评估（MTT实验）表明DeepA-I具有良好的安全性，而荧光显微镜（DAPI、MitoSPY、DCFDA）则揭示了其能够减少ROS水平并维持线粒体结构完整性。划痕实验显示，经过DeepA-I处理的细胞迁移速度加快，伤口闭合效率提高。此外，Western blot分析表明，DeepA-I处理后Akt蛋白水平下降，NRF2蛋白水平上升，而与细胞凋亡相关的蛋白水平未受影响。这些结果提示，DeepA-I通过其硼元素介导的机制，能够增强线粒体功能，缓解ROS引发的损伤，并改善组织修复能力，从而成为治疗炎症和退行性疾病的一种有前景的候选药物。
细胞稳态是所有生物体生存与功能的基础，依赖于能量生成、代谢调控以及由细胞因子、生长因子和激素介导的信号通路。ROS作为有氧代谢的自然副产物，在维持氧化还原平衡和代谢过程中发挥着关键作用。然而，当ROS的生成量超过细胞的抗氧化能力时，就会导致氧化应激、慢性炎症以及细胞功能受损，成为组织损伤和伤口愈合延迟的重要标志。伤口愈合过程对氧化应激非常敏感，过高的ROS水平不仅会破坏细胞外基质（ECM）蛋白，还会影响成纤维细胞和角质形成细胞的活性，并持续促进炎症信号，从而阻碍组织修复。值得注意的是，ROS在伤口愈合中同样具有不可忽视的作用，它们参与细胞增殖、炎症缓解以及ECM重塑等关键过程。这种双重作用凸显了精准调控氧化还原平衡的重要性，以便在发挥ROS有益功能的同时，减少其有害影响。因此，维持ROS的稳态对于实现有效的组织再生至关重要，而能够恢复氧化还原平衡的治疗策略则为改善伤口愈合结果提供了巨大潜力。
微量元素在调控细胞氧化还原状态和代谢网络方面发挥着关键作用。其中，硼元素因其独特的双重功能，成为代谢和氧化还原过程中的重要调节因子。硼元素参与多种细胞活动，包括能量代谢、酶活性调控以及炎症控制，它能够稳定细胞膜，支持多种生物系统中的结构完整性。同时，越来越多的研究表明，硼元素具有加速伤口愈合、增强重金属解毒以及上调内源性抗氧化防御机制的能力。尤其是在骨代谢、矿物质吸收和免疫功能方面，硼元素展现出良好的调节作用，这使其成为管理与氧化应激相关的病理状态和促进组织修复的潜在治疗药物。
在分子层面，硼元素已被证明能够与6-磷酸葡萄糖形成复合物，从而抑制戊糖磷酸途径中6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PD）的活性，进而减少NADPH的生成，限制ROS生成的关键促氧化辅因子。除了代谢调控，硼元素还表现出直接的抗氧化作用，通过增强细胞内抗氧化储备、清除ROS以及可能激活抗氧化酶来提供广泛的细胞保护。这些多方面的机制使硼元素能够有效对抗氧化应激引起的损伤，包括DNA链断裂和脂质过氧化等。
此外，硼元素还能够调节组织修复过程，尤其是在细胞迁移和ECM动态方面。有效的伤口愈合需要成纤维细胞和角质形成细胞的协调迁移、ECM重塑以及生长因子信号的调控。研究表明，硼元素能够调节成纤维细胞中的关键ECM重塑酶，如弹性蛋白酶、类胰蛋白酶、胶原酶和碱性磷酸酶，从而创造有利于细胞迁移和组织再生的微环境。体外实验已证实，硼元素能够促进ECM的转化和成纤维细胞的迁移，而临床观察也表明，在基于硼元素的烧伤伤口治疗中，伤口愈合效果得到明显改善。这种氧化还原调控与ECM重塑的协同作用进一步突显了硼元素在治疗氧化应激和组织修复方面的独特潜力。
基于这些机制研究，DeepA-I作为一种由Pyrosoft开发的富含硼元素的补充剂，为增强伤口愈合和细胞代谢功能提供了针对性的干预手段。硼元素在细胞中的多方面作用已被广泛证实，包括抗氧化、代谢调节以及支持组织修复。因此，富含硼的DeepA-I具有广阔的应用前景。本研究旨在探讨DeepA-I对上皮细胞关键功能的影响，特别是其对线粒体活动、ROS稳态、细胞活力和迁移的促进作用，以阐明其在促进组织再生方面的潜力。
为了评估DeepA-I对细胞迁移的影响，本研究在HUVEC和MEF细胞中进行了划痕实验。在实验过程中，两种细胞系在0、24和48小时分别进行图像采集，以监测其迁移行为。结果表明，经过DeepA-I处理的细胞在24小时内实现了伤口闭合，其中在1:1000浓度下，伤口闭合率达到100%。相比之下，1:10浓度的DeepA-I处理虽然也促进了伤口闭合，但未能在48小时内完全闭合。这一现象提示，DeepA-I在不同细胞类型和剂量下可能具有不同的促进效果，尤其是在细胞迁移和增殖方面，表现出一定的剂量依赖性。
为了评估DeepA-I对细胞存活、增殖和死亡的影响，本研究在HUVEC和MEF细胞中进行了蛋白质表达分析。结果显示，在1:1000浓度下，DeepA-I处理后，Akt蛋白水平在HUVEC细胞中有所上升，这与细胞增殖和伤口愈合的增强相关。而在MEF细胞中，Akt蛋白水平则有所下降，这可能表明DeepA-I对不同细胞类型具有不同的调控作用。此外，Caspase-3蛋白水平在MEF细胞中未见明显变化，但在HUVEC细胞中，1:10浓度的DeepA-I处理反而导致Caspase-3水平上升，这可能意味着在较高剂量下，DeepA-I具有一定的促凋亡作用。然而，总体来看，DeepA-I并未对细胞凋亡相关蛋白水平产生显著影响，这表明其在促进细胞存活方面具有积极作用。
在MEF细胞中，DeepA-I处理后，Nrf2和PARP蛋白水平显著上升。Nrf2是调控细胞抗氧化防御基因的关键转录因子，其激活有助于增强细胞对氧化应激的抵抗能力。PARP则在DNA修复和维持基因组完整性方面发挥着重要作用。DeepA-I通过上调Nrf2和PARP蛋白水平，增强了细胞的防御机制，从而激活了抗氧化和DNA修复通路，提高细胞整体的抗应激能力和修复能力。这些发现表明，DeepA-I不仅能够减少氧化应激，还能通过调控关键分子机制，促进细胞的修复和再生。
研究表明，硼元素能够激活Nrf2，而Nrf2通常通过上游激酶，如Akt、丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）和蛋白激酶C（PKC）来实现这一过程。激活后的Nrf2会结合抗氧化反应元件（ARE），从而增加抗氧化酶的表达，如谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）和血红素加氧酶-1（HO-1）。这些酶的表达增加有助于维持线粒体的完整性和功能，同时控制ROS水平，促进DNA修复，这可能是硼元素在组织修复和抗氧化方面发挥作用的重要机制。进一步研究这些机制将有助于更深入地理解硼元素在促进组织修复中的潜力。
本研究的发现表明，DeepA-I的补充能够带来多方面的生物效应，包括减少氧化应激、通过增强细胞迁移和增殖促进伤口愈合，以及调控与细胞存活和应激反应相关的分子通路。值得注意的是，这些效应在不同细胞类型和剂量下表现出一定的差异，这提示未来的研究需要进一步优化基于硼元素的干预措施，以实现更有效的治疗应用。
近年来，抗氧化、抗菌和线粒体调控性质的物质在组织修复领域的应用备受关注。例如，促进组织再生的水凝胶、生长因子和生物敷料等已成为常见的治疗手段。通过调控炎症通路，富含硼的水凝胶，如瓜尔胶/聚乙烯醇/硼酸-单宁酸（GPBT）水凝胶，已被证明能够加速肉芽组织的生成和上皮化过程。类似地，含有硅和硼的生物活性甘油水凝胶则因其广谱抗菌作用，在慢性伤口管理中展现出良好的效果。负压伤口治疗（NPWT）常与先进敷料联合使用，以促进伤口闭合，减少水肿，并提高组织修复效率。此外，通过改善伤口组织中的线粒体功能和代谢活动，光生物调节（PBM）和基于氧气的治疗手段也能够有效促进愈合过程。DeepA-I通过增强线粒体活性、提升抗氧化防御能力，同时促进细胞迁移和存活，显示出其在伤口护理中的多效性潜力。
未来的研究应重点关注DeepA-I在体内的治疗效果和长期安全性，以及探索其在上皮细胞和内皮细胞中产生上下文特异性影响的分子机制。通过进一步的研究，有望揭示DeepA-I在不同组织修复过程中的作用机制，并为其在临床应用中的优化提供科学依据。同时，DeepA-I的开发也为探索新的治疗策略提供了新的方向，尤其是在处理与氧化应激相关的疾病和促进组织再生方面，具有重要的科学价值和临床意义。
