L-精氨酸负载微针贴片通过调控巨噬细胞极化和线粒体稳态促进糖尿病伤口愈合

本研究针对糖尿病伤口愈合中氧化应激和巨噬细胞极化失衡的关键病理机制，开发了L-精氨酸(L-Arg)负载的可溶性微针贴片(L-Arg-MN)。通过激活KEAP1-Nrf2-HO-1通路和上调过氧化物还原酶1(PRDX1)表达，该技术显著提升了抗氧化酶活性，恢复了线粒体膜电位，并促进巨噬细胞向M2型极化。动物实验证实L-Arg-MN能加速伤口闭合、减少活性氧(ROS)积累、增加胶原沉积，为糖尿病足溃疡治疗提供了兼具代谢调控与免疫调节功能的创新递送系统。

　　

糖尿病伤口难以愈合一直是临床治疗的重大挑战，其核心问题在于持续的高氧化应激状态和巨噬细胞功能紊乱。就像一场无法平息的内战，伤口部位堆积的活性氧(ROS)不断破坏线粒体功能，而本该"保家卫国"的巨噬细胞却陷入M1型促炎状态不能自拔，形成恶性循环。传统治疗方法往往顾此失彼——抗氧化剂难以深入组织，而免疫调节剂又无法解决线粒体代谢障碍。这种"治标不治本"的困境，促使陆军军医大学Hong Wang团队将目光投向了一种天然氨基酸：L-精氨酸(L-Arg)。

发表在《Regenerative Biomaterials》的这项研究，巧妙地将L-Arg与可溶性微针技术结合，打造出能穿透角质层的"智能弹药库"。研究人员采用FDA批准的明胶甲基丙烯酰胺(GelMA)作为载体，通过紫外光固化技术制备L-Arg-MN贴片；建立STZ诱导的糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型；运用激光共聚焦显微镜观察线粒体膜电位(JC-1染色)和ROS水平(DCFH-DA探针)；通过Western blot和免疫荧光分析KEAP1-Nrf2-HO-1通路关键蛋白；采用siRNA敲低技术验证PRDX1的功能机制。

L-Arg缓解H₂O₂诱导的细胞损伤

当用700μM H₂O₂模拟氧化应激时，L-Arg预处理使细胞存活率提升2.3倍。机制研究表明，L-Arg像一把"分子钥匙"，通过解除KEAP1对Nrf2的束缚，促使Nrf2入核激活HO-1基因，使超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性分别提高68%和54%，同时将脂质过氧化产物丙二醛(MDA)压降至接近正常水平。

PRDX1维系线粒体稳态

通过STRING数据库分析发现，PRDX1与SOD1、HMOX1等抗氧化蛋白存在密切互作。当用siRNA敲低PRDX1后，线粒体超级氧化物暴涨3倍，膜电位崩溃，ATP产量锐减40%。而L-Arg处理能使PRDX1表达恢复至对照组的85%，像"线粒体修理工"般修复了这些损伤。

重编程巨噬细胞极化

在LPS诱导的炎症环境中，L-Arg使M1标志物iNOS表达降低62%，同时将M2标志物CD206提升2.1倍。这种"化敌为友"的转变依赖于PRDX1——当用NOS抑制剂L-NMMA阻断一氧化氮(NO)生成时，PRDX1介导的极化调控作用被显著削弱。

微针贴片的递送优势

传统局部给药面临渗透不足和pH波动难题，而L-Arg-MN的500μm针长能精准递药至真皮层，12小时内持续释放90%药物，且不会引起组织pH异常升高。在糖尿病小鼠模型中，治疗组第7天伤口面积缩小61%，比溶液剂型快1.8倍。

促进伤口愈合的多重效应

组织学显示，L-Arg-MN组肉芽组织厚度增加2.4倍，胶原排列更致密。免疫荧光证实治疗区M2型巨噬细胞浸润量达对照组的3倍，CD31⁺新生血管密度提升80%，完美诠释了"代谢-免疫"双调节的协同效应。

这项研究的意义不仅在于开发了一种新型递药系统，更揭示了氨基酸代谢调控免疫细胞命运的深层机制。通过PRDX1这个"十字路口"，L-Arg同时打通了抗氧化防御(KEAP1-Nrf2-HO-1)和免疫重编程(M1→M2)两条通路，为慢性伤口治疗提供了"一石二鸟"的策略。未来，这种结合代谢干预与智能材料的治疗思路，或可拓展至其他炎症相关疾病领域。