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皮肤创伤愈合是医学难题,成年哺乳动物创伤常留瘢痕。研究人员开展 “Systemic factors associated with antler growth promote complete wound healing” 研究,发现鹿角再生期(ARP)血浆可促大鼠创伤再生愈合,PRG4 和 IGF-1 等因子起关键作用,为临床创伤愈合提供新思路。
在医学领域,皮肤创伤愈合一直是个棘手的难题。成年哺乳动物的皮肤一旦遭受深度创伤,往往会形成纤维化瘢痕。这些瘢痕不仅缺乏正常皮肤的附属结构,如毛囊、汗腺等,还会导致皮肤的正常体温调节和屏障功能受损,严重影响患者的生活质量。目前,尽管医学研究者们付出了诸多努力,但由于缺乏合适的动物模型来深入探究创伤再生愈合的基本机制,临床上仍然缺乏有效的治疗方法来实现创伤的再生性修复。
在这样的背景下,长春科技大学鹿茸科学与产品技术研究所等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以鹿为研究对象,聚焦于鹿角生长过程中与创伤愈合相关的系统因素。鹿角是哺乳动物中唯一能完全再生的附属器官,其再生过程始于创伤的再生愈合,这一独特现象为研究创伤愈合提供了天然的优质模型。
研究人员通过构建梅花鹿额头全层切除(FTE)伤口模型,对比了鹿角再生期(ARP)和非再生期(non - ARP)伤口的愈合情况。结果发现,ARP 期间的额头伤口能够实现再生愈合,而 non - ARP 期间的伤口则会形成瘢痕。这表明 ARP 期间血液中的系统因素对创伤愈合起着关键作用。
为了进一步验证这一结论,研究人员将 ARP 和 non - ARP 期间采集的鹿血浆分别局部应用于大鼠的急性 FTE 皮肤伤口。结果显示,ARP 血浆(ARPBP)处理组的伤口愈合质量明显提高,促进了皮肤附属器的再生,且这种效果并非物种特异性。
深入研究发现,ARPBP 促进创伤再生愈合的机制包括多个方面。在炎症阶段,ARPBP 抑制炎症反应,减少白细胞浸润,同时增强抗炎反应;在增殖阶段,ARPBP 抑制成肌成纤维细胞分化,增加血管生成,并提高 TGF-β3/TGF-β1的比值;在重塑阶段,ARPBP 通过协调胶原蛋白重塑,诱导细胞外基质(ECM)再生 。
通过比较蛋白质组学分析,研究人员还鉴定出了一些与创伤愈合和组织再生相关的关键因子,如 PRG4 和 IGF-1。局部应用 IGF-1 或 PRG4 + IGF-1 显著促进了大鼠 FTE 伤口的再生愈合,且两者联合使用效果更佳。进一步研究表明,PRG4 可能通过调节真皮成纤维细胞(DFCs)的行为,间接促进血管生成。
该研究的重要意义在于,它首次详细地探究了雄性鹿循环血液中系统因素在皮肤创伤再生愈合中的作用,为理解创伤愈合机制提供了新的视角。研究结果有望为临床创伤治疗提供新的策略,例如通过分析系统因素,有望识别出负责调节皮肤附属器形成的分子,以及找到能够实现无瘢痕皮肤再生的分子,从而开发出新型合成药物,缩短手术和创伤后的恢复时间,促进皮肤的完全再生,减少瘢痕形成。
研究人员在开展此项研究时,运用了多种关键技术方法。首先是动物模型构建技术,构建梅花鹿额头 FTE 伤口模型以及大鼠背部 FTE 伤口模型;其次是组织学分析技术,通过对伤口组织进行染色,观察皮肤附属器和细胞外基质结构;还有蛋白质组学分析技术,检测血浆中差异表达的蛋白质;以及 RNA 测序技术,分析伤口愈合过程中的基因表达变化。
研究结果主要包括以下几个方面:
- 额头伤口愈合情况:ARP 期间梅花鹿额头伤口在术后 30 天结痂脱落,60 天几乎无瘢痕愈合,皮肤附属器大量再生;non - ARP 期间伤口愈合慢,60 天形成瘢痕,皮肤附属器再生少。
- 血浆对大鼠伤口愈合的影响:ARPBP 处理大鼠伤口后,愈合速度加快,皮肤附属器大量再生,ECM 架构恢复;non - ARPBP 处理组则效果不佳。
- 分子机制研究:ARPBP 抑制炎症反应,减少成肌成纤维细胞分化,增加血管生成和 TGF-β3/TGF-β1比值,促进 ECM 重塑。
- 关键因子的作用:PRG4 和 IGF-1 单独或联合应用均能促进大鼠伤口再生愈合,PRG4 可能通过调节 DFCs 间接促进血管生成。
研究结论表明,ARP 期间的系统因素在创伤愈合中起着至关重要的作用,能够促进皮肤组织的再生,而 non - ARP 期间则无法实现。这些系统因素通过多种分子机制发挥作用,包括调节炎症反应、细胞增殖、血管生成和 ECM 重塑等。此外,研究还确定了一些关键的蛋白质因子,如 PRG4 和 IGF-1,它们在促进创伤愈合方面具有重要潜力。
该研究的讨论部分进一步强调了这些发现的重要性。虽然局部旁分泌因子和 ARP 期间的系统因素对鹿角完全再生都至关重要,但系统因素似乎为创伤后的皮肤再生创造了有利条件,这种机制可能在其他哺乳动物中也普遍存在。这一研究成果为未来的医学应用提供了新的方向,有望开发出更有效的创伤治疗方法,实现无瘢痕的创伤愈合,具有广阔的临床应用前景。