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在皮肤伤口愈合研究中，为探究益生菌对人真皮成纤维细胞（HDFs）迁移和抗纤维化反应的影响，研究人员用益生菌混合物 BioK 与 HDFs 共培养。结果发现 BioK 可促进细胞迁移、减轻纤维化。该研究为伤口愈合治疗提供新思路。
皮肤伤口愈合是一个复杂的生物学过程，涉及众多细胞和分子的协同作用。在这个过程中，成纤维细胞的迁移以及纤维化的调控至关重要。成纤维细胞负责合成和重塑细胞外基质（ECM），其高效迁移对伤口及时闭合和组织再生意义重大。然而，过度的 ECM 沉积，也就是纤维化，会导致组织功能受损，影响伤口愈合效果。近年来，益生菌疗法在调节伤口愈合和纤维化方面展现出潜力，但其中益生菌与成纤维细胞相互作用的分子机制尚不明确，益生菌抑制纤维化形成的活性成分也有待探索。为了填补这些知识空白，来自瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）等机构的研究人员开展了相关研究，研究成果发表在《Cell Communication and Signaling》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是细胞培养技术，分别培养 BioK 中的益生菌菌株和人真皮成纤维细胞（HDFs） ；其次，利用 RNA 测序（RNA-Seq）技术分析基因表达变化；采用免疫荧光染色技术定性观察肌成纤维细胞分化；运用逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）对基因表达进行定量分析。
建立益生菌与 HDFs 的共培养模型
为研究益生菌在实验室条件下对伤口愈合的作用，研究人员建立了 HDFs 与 BioK 的体外共培养体系。他们测试了不同感染复数（MOI）的 BioK 对 HDFs 的影响，发现 MOI 为 10 时，BioK 生长过于旺盛，会干扰 HDFs 的生理活动，因此后续研究选用 MOI 为 0.01、0.1 和 1 的 BioK，这些浓度对 HDFs 的活力没有负面影响。
益生菌 BioK 促进细胞迁移
在确认 BioK 与 HDFs 的细胞相容性后，研究人员通过细胞迁移实验研究 BioK 对 HDFs 迁移的影响。结果显示，与对照组相比，含 BioK 的实验组细胞迁移能力显著增强。例如，培养 24 小时后，MOI 为 1、0.1 和 0.01 的 BioK 组的细胞间隙闭合率分别达到 45.1%、21% 和 14.1%，而对照组仅为 6.5% 。48 小时后，MOI 为 1 的 BioK 组间隙闭合率高达 97.0%，对照组仅 50.5%。
转录组分析揭示 BioK 调节 PI3K 通路
为探究 BioK 促进细胞迁移的潜在机制，研究人员对 BioK 处理的 HDFs 进行 RNA-Seq 分析。主成分分析（PCA）和层次聚类分析表明，MOI 为 1 的 BioK 处理组与对照组的基因表达谱差异最大。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，PI3K/Akt 信号通路在 MOI 为 1 的处理组中显著上调。
益生菌上调 PI3K 相关基因促进细胞迁移
研究人员通过 qPCR 进一步验证 KEGG 富集结果。结果显示，经 BioK 处理后，与 PI3K 信号通路相关的 paxillin、PI3K、PKC 和 ITG-β1基因的相对表达量增加。加入 PI3K 抑制剂 LY294002 后，这些基因的表达量下降。同时使用 BioK 和抑制剂时，基因表达量有所恢复。这表明这些基因参与调节益生菌作用下细胞的迁移活动。
益生菌 BioK 影响 HDFs 向肌成纤维细胞的分化
转录组结果提示 BioK 对 TGF-β 信号通路有影响，该通路控制肌成纤维细胞的分化。研究人员通过 qPCR 定量分析 α- 平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、α1 型 I 型胶原（Col-I）和 NADPH 氧化酶 4（Nox-4）的基因表达，发现添加 BioK 可降低这些纤维化相关基因的表达。免疫荧光分析也证实，BioK 能抑制 α-SMA 和 Col-I 的产生，表明其对纤维化有抑制作用。
BioK 产生的酸是抑制 HDFs 向肌成纤维细胞分化的主要因素
研究人员分析了 BioK 产生的乳酸的作用。虽然乳酸在一定程度上促进肌成纤维细胞分化，但 BioK 产生的大量乳酸会降低局部 pH 值。研究发现，降低培养基的 pH 值可抑制肌成纤维细胞分化。在含 BioK 的实验组中，pH 值显著下降，同时细胞分化受到抑制，且细胞数量未受影响。这表明 BioK 产生的酸通过干扰 TGF-β/Smad 信号通路，抑制了成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化。
研究结论表明，益生菌 BioK 能够促进成纤维细胞迁移，这可能有助于加速伤口愈合。其作用机制是通过上调与 PI3K 信号通路相关的基因，如 paxillin、PI3K、PKC 等，调节细胞的极化、突起和黏附过程。此外，BioK 产生的乳酸通过降低环境 pH 值，干扰 TGF-β/Smad 信号通路，抑制了成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化，进而减轻纤维化。然而，细胞行为的调控机制复杂，细胞迁移等生理活动并非仅由 PI3K 信号通路调节，且体内环境与体外实验差异较大，益生菌在体内应用时的浓度和剂型需进一步研究。该研究揭示了益生菌在促进伤口愈合和对抗瘢痕形成方面的潜力，为临床治疗和相关研究提供了重要参考，但仍有诸多方面需要深入探索，如益生菌中直接促进细胞迁移和抑制分化的物质、益生菌对角质形成细胞与成纤维细胞相互作用的影响以及体内实验验证等。
