鱼鳔源胶原蛋白(SCC)通过调控巨噬细胞极化促进组织再生与血管移植物通畅性的研究

本研究针对哺乳动物胶原免疫原性高、鱼类胶原热稳定性差的问题，创新性地从鲢鱼鱼鳔提取热稳定性达40.08°C的I型胶原(SCC)。通过构建胶原涂层和PCL/SCC电纺支架，发现SCC能通过激活TNF-α/NF-κB通路促使巨噬细胞从促炎M1型向抗炎M2型极化，显著提升小口径血管移植物(直径0.7mm)的4周通畅率至100%。该研究为水产胶原在再生医学中的应用提供了新思路，发表于《Materials Today Bio》。

　　

在组织工程和再生医学领域，胶原蛋白作为细胞外基质的主要成分，既是结构支架又参与调控细胞行为。然而传统哺乳动物胶原存在人畜共患病风险，而鱼类皮肤胶原的低温变性(25-35°C)限制了其临床应用。更棘手的是，植入材料引发的慢性炎症反应常导致血管移植物狭窄——直径<6mm的小血管移植物1年通畅率不足50%，这主要与巨噬细胞介导的过度炎症反应相关。

针对这些瓶颈，Yuanchi Wang等研究者独辟蹊径，从鲢鱼鱼鳔中提取出热变性温度达40.08°C的I型胶原(SCC)。这种特殊来源的胶原不仅含有哺乳动物胶原缺乏的半胱氨酸，其氨基酸组成和电泳图谱也呈现显著差异。团队通过两大创新体系展开研究：在二维层面构建胶原涂层系统，在三维层面开发聚己内酯(PCL)复合SCC的电纺支架。

关键技术包括：通过酸-酶法提取SCC并采用SDS-PAGE和FTIR表征；构建胶原涂层系统结合原子力显微镜(AFM)分析表面粗糙度；采用静电纺丝技术制备直径0.7mm的PCL/SCC小口径血管支架；通过RNA-Seq转录组测序分析巨噬细胞极化机制；建立大鼠皮下植入和小鼠颈动脉置换模型进行体内验证。

3.1 SCC的提取与表征

研究采用胃蛋白酶辅助酸提法从鲢鱼鳔中获得SCC，SDS-PAGE显示其具有完整的α1(I)和α2(I)链结构，分子量约130kDa。FTIR光谱证实其保留典型酰胺A/B/I/II/III带，UV吸收峰位于220-240nm，符合I型胶原特征。

3.2 胶原涂层调控巨噬细胞行为

SEM和AFM显示SCC涂层表面粗糙度(Rq=2.7±0.5nm)显著高于牛腱胶原(CTC)。当LPS诱导的M1型巨噬细胞接种24小时后，SCC组CD206⁺M2细胞占比提升2.3倍，而促炎因子IL-6和TNF-α表达量降低58%。

3.3 转录组学机制解析

RNA-Seq发现SCC组269个基因上调、339个下调。GSEA分析揭示TNF-α/NF-κB通路被激活，促炎基因(Cx3cr1等)下调而抗炎基因(Il10等)上调。这种调控可能通过增强VEGF分泌促进血管新生。

3.4 PCL/SCC支架的性能优化

15%浓度电纺获得的PCL/SCC支架纤维直径2.6±0.5μm，孔隙率9.8±3.7μm，XPS检测到399.75eV的氮元素特征峰。接触角测试显示其亲水性改善，LDH实验证实血小板黏附减少43%。

3.5 优异的血液相容性

体外凝血实验显示PCL/SCC显著延长APTT(35.3±2.1s)和TT(44.7±2.0s)。血浆再钙化实验中，其凝血滞后时间达4.3分钟，较PCL组延长59%。

3.6 体内验证治疗效果

大鼠皮下植入4周后，PCL/SCC组CD206⁺/CD68⁺比值提高2.1倍。小鼠颈动脉移植模型中，PCL/SCC组血管通畅率100%，而单纯PCL组仅33.3%。免疫荧光显示新生内皮覆盖完整，α-SMA阳性平滑肌层厚度减少42%。

该研究首次证实鱼鳔胶原能通过表观遗传调控重编程巨噬细胞极化。其创新性体现在三方面：一是发现SCC特有的半胱氨酸残基可能通过抗氧化作用影响NF-κB信号通路的激活；二是构建了"涂层-电纺支架-动物模型"的全链条研究体系；三是将水产胶原的应用从传统敷料拓展到血管再生领域。这种成本仅为重组胶原1/10的天然材料，为开发新一代免疫调节型生物材料提供了新选择。未来研究可进一步优化SCC的羟基化率，探索其在心肌补片等领域的应用潜力。