时空控释生长因子联合环糊精拮抗受体滞留：糖尿病慢性创面治疗新策略

本刊推荐：针对慢性创面生长因子疗法因生物利用度低及受体功能受损而疗效有限的问题，研究人员开发了ECM模拟支架，通过环糊精局部调控胆固醇代谢并改善受体可及性。该研究证实该策略可增强生长因子功能，刺激血管生成和上皮化，为慢性创面治疗提供了代谢微环境调控新方向。

　　

在全球范围内，慢性创面正成为日益严重的医疗负担，影响着数百万患者并造成巨大的医疗开支。尽管现代医学取得了显著进步，但慢性创面的治疗选择仍然有限且往往效果不佳。生长因子疗法曾被认为是最有前景的治疗方向之一，然而临床实践表明，其疗效远低于预期。这主要是由于慢性创面微环境中存在两大障碍：生长因子容易被蛋白酶快速降解导致生物利用度低，以及生长因子受体功能受损无法有效传递修复信号。

近年来研究发现，慢性创面中存在着独特的代谢异常现象。迈阿密大学米勒医学院研究团队在《npj Regenerative Medicine》发表的最新研究中，揭示了胆固醇代谢紊乱在慢性创面愈合障碍中的关键作用。他们发现慢性创面边缘的角质形成细胞表现出胆固醇合成显著增加，这些过量的胆固醇会促使细胞膜上的脂筏结构增多，而脂筏中的主要结构蛋白caveolin-1（Cav1）能够"扣押"多种生长因子受体，包括表皮生长因子受体（EGFR）、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）和血管内皮生长因子受体（VEGFR），阻止它们参与正常的信号传导过程。

为了解决这一难题，研究团队开发了一种创新的治疗策略：将生长因子与环糊精共同整合到明胶基水凝胶支架中。环糊精是一类具有亲水外缘和疏水内腔的环状寡糖分子，能够有效提取细胞膜中的胆固醇，从而破坏脂筏结构，释放被"扣押"的生长因子受体。同时，水凝胶系统还能提供生长因子的持续释放，并保护它们免受蛋白酶降解。

研究采用了多种关键技术方法：通过飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）分析人类急慢性创面样本的脂质空间分布；使用糖尿病db/db小鼠模型进行体内治疗实验；构建含环糊精和生长因子的明胶水凝胶并表征其药物释放特性；通过免疫组化、Western blot和qPCR等技术评估治疗效果和机制。

慢性创面表现出脂质物种的改变格局

研究人员首先通过RNA测序分析发现，与急性创面相比，人类慢性创面中多个胆固醇代谢相关通路被显著激活。利用ToF-SIMS技术对创面组织进行空间脂质组学分析，发现慢性创面中胆固醇硫酸盐水平明显升高，且多种脂质物种的分布模式发生显著改变。在急性创面中，胆固醇、脂肪酸和神经酰胺主要存在于表皮细胞中，而鞘磷脂（SM）和磷脂酰乙醇胺（PE）同时存在于真皮和表皮中。然而在慢性创面中，胆固醇水平进一步升高，PE和SM更明显地定位在真皮层，而长链脂肪酸和神经酰胺则在角质层和颗粒层表现出增加水平和特定定位。

db/db小鼠创面中紊乱的脂质稳态可通过局部应用环糊精恢复

研究团队进一步使用瘦素受体缺陷的糖尿病db/db小鼠模型，探究生理性和代谢综合征相关创面愈合中的脂质稳态作用。通过转录组分析和 ingenuity pathway analysis（IPA）发现，非糖尿病小鼠创面表现出脂质代谢相关通路和功能的显著抑制，而糖尿病db/db小鼠创面则显示多种生物通路的诱导，包括脂肪酸代谢、脂质氧化、脂质积累、类固醇数量和胆固醇浓度等。有趣的是，局部应用甲基-β-环糊精（MβCD）治疗的糖尿病创面表现出脂质代谢主要通路的逆转，恢复到类似急性创面的模式。

局部环糊精破坏糖尿病创面中的胆固醇水平以加速创面闭合

通过filipin染色可视化游离胆固醇的变化，发现vehicle处理的db/db小鼠创面呈现膜定位，而局部MβCD治疗的样本不仅游离胆固醇水平降低，空间分布也发生改变，主要表现为胞质定位。胆固醇定量和ToF-SIMS分析进一步证实了环糊精处理对胆固醇水平的扰动作用。

HβCD水凝胶在体外人类皮肤模型中提高生长因子疗法加速皮肤创面闭合的功效

研究人员开发了包含环糊精和生长因子的明胶基水凝胶，并评估了其生物降解性。通过调节交联剂EDC/NHS与明胶的比例，获得了具有不同溶胀度和降解特性的水凝胶配方。实验表明，将任何生长因子（EGF、PDGF-BB或VEGFa）纳入明胶-HβCD水凝胶中，在5天内产生了更持续释放的效果，而在单纯明胶凝胶中，累积释放在48小时左右就趋于平稳。在含有胶原酶和明胶酶的慢性创面流体中，HβCD的加入至少部分保护了生长因子免受酶降解，从而增强了其生物利用度。

在体外人类皮肤创面模型中，局部应用含有EGF的HβCD水凝胶显著加速了再上皮化进程。Western blot分析证实，从水凝胶中释放的EGF具有更高的生物活性，表现为EGFR和ERK1/2磷酸化水平增加。同时，血管生成相关基因（CD31、CD34、VEGFa和VEGFR2）在mRNA水平上表现出显著诱导，CD31阳性血管数量也明显增加。

明胶-HβCD水凝胶在体内提高生长因子疗法加速皮肤创面闭合的功效

在夹板固定的db/db小鼠创面模型中，局部应用含有EGF、PDGF-BB或VEGF的明胶-HβCD水凝胶均显著促进了创面闭合。组织学分析显示，所有与HβCD复合的生长因子都增加了再上皮化和肉芽组织形成。血管生成评估表明，与HβCD结合的EGF处理不仅增加了CD31阳性血管数量，还提高了VEGF的产生水平。

研究结论与讨论部分强调，这项研究首次全面阐述了慢性创面中局部胆固醇代谢异常的作用机制，并提出了针对性的治疗策略。通过环糊精介导的胆固醇耗竭不仅破坏了脂筏结构，释放了被Cav1扣押的生长因子受体，还恢复了EGFR、PDGFR和VEGFR等受体的信号传导功能，激活了下游的MAPK/ERK和PI3K/AKT通路，进而促进细胞迁移、增殖、血管生成和细胞外基质重塑等关键愈合过程。

该研究的转化价值在于其选择性靶向慢性创面中的功能异常细胞群体，特别是创面边缘的基底角质形成细胞。这些细胞表现出不愈合表型：过度增殖、Cav1表达升高且对生长因子反应迟钝。通过逆转胆固醇驱动的Cav1扣押，环糊精能够将这些细胞重编程为具有迁移能力和生长因子反应性的状态。

值得注意的是，所提出的治疗平台具有较好的临床转化前景。2-羟丙基-β-环糊精（HβCD）是FDA已批准的药物辅料，在局部和全身制剂中表现出良好的耐受性。明胶作为水凝胶基质，是一种生物相容性良好的可降解聚合物，常用于创面敷料和药物递送系统。水凝胶结构允许可调节的降解和持续的生长因子释放，即使在蛋白酶活性高的慢性创面流体环境中也能保持功能。

未来研究方向包括通过单细胞RNA测序或空间转录组学识别慢性创面中最具反应性的细胞亚型，实现更好的患者分层；研究其他脂筏驻留蛋白和下游信号通路可能揭示更多的治疗靶点或生物标志物；除生长因子外，环糊精基水凝胶还可适配共同递送抗炎剂、senolytics或抗菌化合物，应对慢性创面的多因素性质；整合带有生物传感器的智能敷料可能允许实时监测创面生物化学状态和动态调整治疗策略。

总之，这项研究确定了局部胆固醇调控作为一种机制明确、临床可行的策略，可增强慢性创面中生长因子反应性和创面闭合。环糊精基水凝胶为靶向递送再生治疗剂提供了一个多功能且可转化的平台，为精准创面护理开辟了新途径。