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糖尿病足溃疡(DFUs)治疗棘手,传统疗法效果欠佳。研究人员开展了围产期组织间充质干细胞(MSCs)对糖尿病伤口愈合作用的研究。结果显示,hUCMSCs 和 hCVMSCs 促愈合效果显著,PEGDA/SA/Col-I 水凝胶可增强其疗效。该研究为 DFU 治疗提供新方向。
糖尿病,这个现代社会的 “健康杀手”,悄无声息地影响着无数人的生活。糖尿病足溃疡(DFUs)作为糖尿病常见且严重的并发症,更是让患者苦不堪言。据国际糖尿病联合会报告,全球约 19 - 34% 的糖尿病患者一生中会遭遇 DFU。一旦患病,10% 的患者在确诊首年可能离世,20 - 30% 的患者面临下肢截肢风险 。这不仅严重降低患者生活质量,也给医疗系统带来沉重负担。传统治疗方法,如伤口清创、合适敷料、感染控制、血管重建和减压技术等,虽全面却效果不佳,因此探寻新的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下,中国香港中文大学等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于间充质干细胞(MSCs)在糖尿病伤口愈合中的作用,旨在为 DFU 治疗开辟新路径。研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上,为该领域带来了新的希望。
研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,进行了细胞培养,从人足月胎盘分离出 hUCMSCs、hDCMSCs 和 hCVMSCs,同时培养了人脐静脉内皮细胞(HUVECs)和 HaCaT 角质形成细胞;采用流式细胞术对 hMSCs 进行表征,检测其表面标志物;通过多向分化实验,诱导 hMSCs 向脂肪、成骨和软骨细胞分化。动物实验上,构建了 db/db 小鼠皮肤伤口模型,模拟糖尿病伤口环境 。此外,还利用质谱分析技术研究 MSCs 分泌蛋白的成分和功能。
研究结果如下:
- 间充质干细胞促进糖尿病伤口愈合:研究人员成功建立了 hCVMSCs、hDCMSCs 和 hUCMSCs 细胞系。MTT 分析显示 hUCMSCs 增殖能力较强。体内实验表明,三种 MSCs 都能促进糖尿病伤口愈合,但 hUCMSCs 和 hCVMSCs 效果更显著,它们能加快伤口愈合速度,减少伤口面积,增加胶原沉积 。
- 间充质干细胞促进再上皮化和血管生成:伤口愈合涉及复杂过程,再上皮化和血管生成至关重要。研究发现,MSCs 处理组中增殖的 KRT14+细胞和 KRT10 表达增加,KRT10 与 KRT14 的强度比也升高,表明角质形成细胞增殖和成熟加快。同时,MSCs 处理组的 CD31+血管密度更高,血管生成增强 。
- 围产期 MSCs 的分泌组对细胞功能有调节作用:围产期 MSCs 的治疗效果主要源于其分泌的营养因子。体外实验显示,MSCs 分泌组能增强 HaCaT 和 HUVEC 细胞活力,促进细胞迁移、血管生成以及招募人骨髓 MSCs(hBMMSCs) 。
- 围产期 MSCs 分泌组的比较分析揭示伤口愈合相关途径:通过质谱分析,研究人员发现三种 MSCs 分泌组存在差异又有共性。共鉴定出 435 种常见蛋白质,参与细胞外基质(ECM)组织和伤口愈合等过程。KEGG 通路分析表明,PI3K/AKT 信号通路在三种 MSCs 中均显著受调节 。
- 围产期 MSCs 分泌组通过激活 PI3K/AKT 通路增强细胞增殖和迁移:PI3K/AKT 通路在伤口愈合相关细胞过程中起关键作用。实验表明,MSCs 分泌组能激活该通路,促进 HaCaT 和 HUVEC 细胞增殖和迁移。抑制该通路后,MSCs 分泌组的促进作用消失 。
- 水凝胶封装增强 MSCs 在体外的存活和分泌:水凝胶封装可提升干细胞治疗效果。研究制备的 PEGDA/SA/Col-I 水凝胶具有适宜的压缩模量和溶胀比,能为 MSCs 提供良好环境,增强其存活和分泌能力 。
- 负载 MSCs 的水凝胶增强糖尿病伤口愈合效果:体内实验显示,负载 hUCMSCs 或 hCVMSCs 的 PEGDA/SA/Col-I 水凝胶能显著加速糖尿病伤口愈合,减少伤口面积,增强再上皮化和胶原沉积,促进血管生成 。
研究结论表明,围产期组织来源的 MSCs,尤其是 hUCMSCs 和 hCVMSCs,在糖尿病伤口愈合方面具有卓越的治疗潜力,优于 hDCMSCs。优化后的 PEGDA/SA/Col-I 水凝胶为 MSCs 提供了支持和保护环境,进一步增强了其再生功能。这一研究明确了合适的 MSC 来源和水凝胶配方在 DFU 治疗中的重要性,为未来临床应用提供了理论依据和实践指导。不过,该研究也存在局限性,如未深入探究免疫调节作用以及 MSCs 分泌组的体内效果,为后续研究指明了方向。总体而言,这项研究为糖尿病伤口愈合治疗带来了新的曙光,有望推动该领域的进一步发展。