Galectin-3通过相分离激活整合素α5β1-FAK通路促进糖尿病伤口血管新生和愈合的机制研究

本研究针对糖尿病足溃疡(DFU)难愈的核心问题，揭示了Galectin-3(Gal-3)通过液相分离(LLPS)机制激活整合素α5β1-FAK信号通路促进血管新生的分子机制。研究人员发现糖尿病微环境中晚期糖基化终末产物(AGEs)会破坏Gal-3与整合素的相分离，而局部应用Gal-3水凝胶可显著改善糖尿病伤口愈合，为DFU治疗提供了新策略。该成果发表于《Nature Communications》，为糖尿病并发症治疗提供了理论突破。

　　

糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病最严重的并发症之一，其高截肢率和高死亡率一直是临床治疗的难题。尽管现有疗法如生物工程敷料和负压伤口治疗有所进展，但价格昂贵且对重度伤口效果有限。更棘手的是，FDA唯一批准的促血管生长因子药物Regranex?存在致癌风险。在这种背景下，深入理解伤口愈合障碍的分子机制成为突破治疗瓶颈的关键。

中山大学孙逸仙纪念医院的研究团队发现，在糖尿病状态下，虽然血清中Gal-3水平升高，但皮肤血管中的Gal-3表达却显著降低。这一矛盾现象提示Gal-3在糖尿病伤口愈合中可能具有独特的时空调控机制。通过构建STZ诱导的糖尿病大鼠和db/db小鼠模型，研究人员首次阐明Gal-3通过液相分离机制激活整合素α₅β₁-FAK信号通路促进血管新生的分子机制，并开发出Gal-3水凝胶局部给药系统，相关成果发表在《Nature Communications》。

研究主要采用以下关键技术：1) 免疫共沉淀结合质谱分析鉴定Gal-3相互作用蛋白；2) 核磁共振(HSQC NMR)解析Gal-3与整合素β₁的结合特性；3) 荧光漂白恢复(FRAP)技术验证液相分离动态特性；4) 糖尿病患者皮肤样本和血清的免疫组化分析；5) 微血管内皮细胞(HMEC-1)迁移和体外血管形成实验。

Gal-3促进糖尿病伤口愈合和血管新生的体内外证据

研究发现糖尿病患者皮肤血管中Gal-3表达降低约50%，而在大鼠模型中过表达Gal-3可使伤口闭合率提高21%，血管密度显著增加。通过siRNA筛选和功能验证，首次确定整合素α₅β₁是Gal-3促血管新生的关键受体。

Gal-3/integrinα₅β₁相分离的分子机制

GFP-Gal-3与整合素β₁在体外形成直径1-5μm的液滴状凝聚体，荧光恢复时间约90秒，表现出典型液相分离特征。N-糖基化修饰对此过程至关重要，PNGase F去糖基化处理可使凝聚体数量减少60%。

AGEs破坏Gal-3功能的作用机制

糖尿病患者血清中AGEs水平升高，通过竞争性结合Gal-3的糖识别域(CRD)，抑制其与整合素α₅β₁的相互作用。BLI实验显示AGEs使Gal-3与整合素β₁的结合亲和力降低4倍。

Gal-3水凝胶的治疗潜力

局部应用的Gal-3/PM温敏水凝胶可持续释放药物48小时，在db/db小鼠模型中使伤口闭合率提高29.3%，血管体积增加422%。与胰岛素联用可协同降低伤口AGEs水平54%，效果优于商用敷料Comfeel?。

该研究不仅阐明了Gal-3在糖尿病伤口愈合中的双重调控机制，更开创性地揭示了蛋白质相分离在血管新生中的生理功能。所开发的Gal-3局部给药策略避免了全身给药的胰岛素抵抗风险，为DFU治疗提供了转化医学新思路。特别是Gal-3与现有降糖药物的协同效应，为开发组合疗法提供了重要理论依据。