雄激素剥夺通过调节伤口微生物群和免疫反应来促进小鼠糖尿病伤口的愈合

《Frontiers in Microbiology》：Androgen deprivation promotes diabetic wound healing in mice through modulation of wound microbiome and immune response

糖尿病小鼠伤口愈合加速与雄激素剥夺相关的微生物群重塑及免疫调节机制研究。通过建立db/db糖尿病小鼠伤口模型，发现手术去势显著提升伤口闭合速度（14天闭合率达81.8%），降低血清雄激素水平，抑制促炎因子IL-6/IL-1β表达，促进M2型巨噬细胞极化（CD206+增加63.2%）。16S rRNA测序揭示去势组伤口菌群α多样性指数提高2.3倍，Escherichia-Shigella等菌属丰度增加，而致病菌Staphylococcus下降。机器学习模型显示Escherichia-Shigella丰度与愈合效率呈显著正相关（SHAP值0.87）。研究证实雄激素通过调控局部微生物群落和免疫微环境影响糖尿病伤口修复，为开发靶向性局部雄激素拮抗疗法提供依据。

　　糖尿病患者的慢性伤口愈合延迟是一个全球性公共卫生问题，尤其在糖尿病足溃疡（DFUs）中表现得尤为明显。DFUs不仅给患者带来极大的身体和心理负担，还显著增加了感染和截肢的风险。根据国际糖尿病联盟的数据，2019年中国糖尿病患者数量已达到1.14亿，位居全球首位。在糖尿病患者的伤口愈合过程中，持续的高血糖状态和氧化应激破坏了正常的愈合机制，导致炎症持续时间延长、中性粒细胞和巨噬细胞清除能力下降、血管生成受阻、成纤维细胞和角质形成细胞增殖减少以及表皮再生能力受损。这些因素共同作用，使得糖尿病患者的伤口愈合速度远低于健康个体，从而迫切需要深入研究影响糖尿病伤口修复的分子和生态机制，以开发更有效的治疗策略。

近年来，越来越多的研究表明，通过调节伤口微生物群可以显著促进糖尿病伤口的愈合。微生物群的多样性增加已被证明有助于抑制病原菌过度增殖并促进组织修复。然而，糖尿病伤口中常见的病原菌如金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）的存在使得临床治疗面临挑战。目前的治疗方法主要依赖抗生素、清创术和敷料，但这些方法的效果往往不理想，甚至可能因广谱抗生素的使用而破坏有益的共生菌群，最终延缓伤口愈合。因此，探索一种能够调控伤口微生物群并促进愈合的新策略，成为糖尿病足溃疡治疗领域的重要方向。

睾酮是男性及雄性小鼠体内主要的雄激素，它不仅由睾丸产生，还可以在肝脏、皮肤、脂肪组织和前列腺等外周组织中合成。雄激素已被证实会影响皮肤微生物群的组成，尤其是在青春期阶段。此外，老年人的伤口愈合速度减慢与雄激素水平下降相关，提示雄激素在组织修复中具有调控作用。除了代谢和微生物因素，雄激素信号通路还构成了一个重要的内分泌轴，参与伤口愈合过程。研究表明，雄激素如睾酮不仅塑造次级性征，还能调节免疫反应和组织再生。动物实验显示，手术去势或使用雄激素受体（AR）阻断剂如氟他胺（flutamide）能够显著加速伤口闭合并减少炎症反应。然而，升高的系统性雄激素水平则与急性伤口愈合延迟相关。机制上，雄激素信号在角质形成细胞和巨噬细胞中促进肿瘤坏死因子α（TNF-α）的表达，抑制β-连环蛋白/转化生长因子β（TGF-β）信号通路，并抑制M2型巨噬细胞的极化，这些作用共同阻碍了表皮再生和炎症的缓解。此外，去势已被证实可以恢复树突状细胞（DC）与II型固有淋巴细胞（ILC2）之间的轴向关系，增强皮肤免疫反应，减少病原体负荷，并增加微生物多样性。这些发现表明，雄激素信号、伤口微生物群和免疫调节之间存在复杂的相互作用，但具体在糖尿病慢性伤口中的机制仍未完全阐明。

本研究旨在探讨雄激素水平是否影响伤口愈合过程中的微生物群多样性，并通过手术去势模型结合16S rRNA测序和组织学分析，探索雄激素介导的微生物群调控在糖尿病伤口修复中的作用。研究结果表明，雄激素水平的降低能够显著促进糖尿病小鼠的伤口愈合，且这种促进作用主要与局部免疫反应和微生物群的重塑有关。去势的小鼠在伤口闭合速度、组织再生能力、胶原沉积以及炎症缓解等方面均优于未去势的糖尿病小鼠。这一发现为糖尿病足溃疡的治疗提供了新的思路，即通过调控雄激素信号，重塑伤口微生物群，从而改善愈合效果。

在实验设计方面，本研究使用了db/db小鼠模型，这是一种常用的糖尿病动物模型，能够模拟人类2型糖尿病的病理特征。实验分为两个主要组别：对照组（未去势的糖尿病小鼠）和去势组（接受手术去势的糖尿病小鼠）。所有小鼠在手术前进行了随机分组，并在术后定期监测血糖水平和体重变化，以确保实验条件的一致性。伤口的形成和修复过程通过数字成像系统进行记录，分析伤口面积的变化。此外，通过组织学分析，评估伤口组织的再生情况，包括表皮再生、胶原沉积和细胞增殖等指标。免疫组织化学检测进一步揭示了去势组巨噬细胞极化状态的变化，显示M2型巨噬细胞的丰度显著增加，而M1型巨噬细胞的丰度减少，这表明去势可能通过促进抗炎性免疫反应来改善伤口愈合。

在微生物群的分析中，本研究采用16S rRNA测序技术，对不同时间点的伤口微生物群组成和多样性进行评估。结果显示，去势能够显著增加伤口微生物群的α多样性，尤其是在早期愈合阶段（术后第3天和第7天）。α多样性指数如Chao、Sobs、ACE和Shannon均显示去势组微生物群更加丰富且分布更均匀。此外，去势还改变了微生物群的组成，某些有益菌如*Escherichia-Shigella*、*Rhodococcus*和*Ochrobactrum*的丰度显著增加，而常见的致病菌如*Staphylococcus*的丰度则减少。这些变化可能与雄激素对微生物群的调控作用有关，而这种调控可能通过影响微生物的代谢活性和免疫相互作用实现。功能预测分析进一步揭示了去势后微生物群的代谢潜力增强，尤其是在与组织再生相关的代谢通路中，如短链脂肪酸（SCFA）合成和色氨酸-吲哚代谢通路。这些通路与M2型巨噬细胞极化和角质形成细胞迁移密切相关，从而加速组织修复过程。

通过机器学习模型的分析，本研究进一步确认了*Escherichia-Shigella*在促进伤口愈合中的关键作用。随机森林算法结合SHAP（Shapley Additive exPlanations）分析，能够识别出对愈合过程具有显著预测作用的微生物群。结果显示，*Escherichia-Shigella*的丰度与伤口愈合速度呈正相关，表明该菌属可能是糖尿病伤口修复的关键微生物因子。这些发现不仅为糖尿病伤口的微生物调控提供了新的视角，还为开发基于微生物群的治疗策略奠定了基础。

从临床角度来看，雄激素水平的调控可能成为一种新的治疗手段。然而，全身性去势在临床应用中存在一定的局限性，因为其可能带来一系列副作用，如骨质疏松、性功能障碍等。因此，探索局部作用的抗雄激素药物或治疗手段，如局部应用抗雄激素药物，可能是一种更安全、更有效的策略。这种方法可以在不影响全身激素水平的情况下，调控伤口局部的雄激素信号，从而促进微生物群的重塑和免疫反应的调整，进而改善伤口愈合。此外，这种局部治疗策略还可以避免抗生素带来的微生物群失衡问题，有助于维持伤口生态系统的稳定。

在研究的局限性方面，尽管本研究通过16S rRNA测序和功能预测分析揭示了雄激素对伤口微生物群的影响，但这些功能预测仍基于计算模型，需要进一步通过实验验证。未来的研究可以采用无菌动物模型，结合特定的微生物菌株，以更精确地评估不同微生物对糖尿病伤口愈合的具体作用。此外，网络分析可以用于深入理解微生物群内部的相互作用，揭示哪些微生物在伤口修复过程中起到协同或拮抗作用。这些研究将有助于构建一个更加全面的糖尿病伤口修复生态模型，从而为个性化治疗提供依据。

本研究的发现不仅加深了我们对雄激素与伤口愈合之间关系的理解，还揭示了微生物群在这一过程中的重要作用。雄激素水平的降低通过促进抗炎性免疫反应和增强微生物群的多样性，为糖尿病伤口修复提供了一个新的调控靶点。这一机制提示，未来在糖尿病足溃疡的治疗中，可以考虑通过局部调控雄激素信号来改善伤口愈合，同时避免全身性治疗带来的副作用。此外，研究还强调了性别差异在慢性伤口管理中的重要性，这在以往的研究中常常被忽视。因此，未来在制定治疗方案时，应充分考虑性别因素，以提高治疗的针对性和有效性。

综上所述，本研究通过系统分析雄激素对糖尿病伤口愈合的影响，揭示了雄激素信号、免疫反应和微生物群之间的复杂互动。这些发现不仅为糖尿病足溃疡的治疗提供了新的思路，还强调了局部调控在改善伤口愈合中的潜力。随着对微生物群与免疫系统相互作用的进一步研究，未来可能会开发出更加精准和有效的治疗策略，以应对糖尿病伤口愈合的挑战。同时，研究也提醒我们，在治疗过程中应更加关注性别差异和局部微环境的变化，以实现更全面的伤口管理。