视频摘要文章|论著|黄芩素对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响及其机制

文摘   科学   2024-11-05 11:01   北京  
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黄芩素对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响及其机制


施彦  易亮  张伟强  刘妮可  文辉才  杨荣华

作者单位:南昌大学第一附属医院烧伤整形与创面修复医学中心,南昌 330006;华南理工大学附属第二医院(广州市第一人民医院)烧伤整形美容与创面修复科,广州 510180



引用本文:施彦, 易亮, 张伟强, 等. 黄芩素对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响及其机制[J]. 中华烧伤与创面修复杂志. Doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20231104-00179.


摘要

目的  探讨黄芩素对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响及其机制。

方法  该研究为实验研究。从5只8~12周龄雄性C57BL/6J小鼠中分离单核细胞并诱导分化为巨噬细胞,进行后续实验。按随机数字表法(分组方法下同),将高糖环境中的巨噬细胞分为采用1 μg/mL内毒素/脂多糖(LPS)和相应终物质的量浓度黄芩素处理的0 μmol/L黄芩素组(不加黄芩素)、5 μmol/L黄芩素组、15 μmol/L黄芩素组、25 μmol/L黄芩素组、50 μmol/L黄芩素组、75 μmol/L黄芩素组,处理48 h后,用酶标仪检测细胞增殖活性。将高糖环境中的巨噬细胞分为采用1 μg/mL LPS处理的LPS组和用50 μmol/L黄芩素+1 μg/mL LPS处理的LPS+黄芩素组,处理48 h后,采用免疫荧光法检测细胞中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)与CD80双阳性细胞百分比、精氨酸酶1(Arg1)与CD206双阳性细胞百分比,用酶联免疫吸附测定法检测细胞的白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6、IL-23、IL-10、胰岛素样生长因子(IGF)、转化生长因子β1(TGF-β1)分泌水平,用荧光探针法检测细胞内活性氧表达,用蛋白质印迹法检测细胞核因子κB蛋白表达,采用免疫荧光法观察细胞核因子2表达。细胞实验样本数均为3。取24只8周龄雄性db/db小鼠(糖尿病小鼠),于其背部制备全层皮肤缺损创面后将其分为黄芩素组和生理盐水组(每组12只小鼠),伤后3 d分别向2组小鼠创面注射50 μmol/L黄芩素和生理盐水。于伤后4、8、12 d观察创面愈合情况并计算残余创面百分比;取伤后8 d创面组织,行苏木精-伊红染色观察表皮新生情况及炎症细胞浸润情况,采用蛋白质印迹法检测CD31的蛋白表达,采用酶标仪检测活性氧表达。动物实验样本数均为6。

结果  处理48 h后,仅50 μmol/L黄芩素组巨噬细胞增殖活性明显高于0 μmol/L黄芩素组(P<0.05)。处理48 h后,LPS+黄芩素组巨噬细胞中iNOS与CD80双阳性细胞百分比[(21.0±2.4)%]明显低于LPS组[(66.6±4.5)%,t=15.63,P<0.05],LPS+黄芩素组巨噬细胞中Arg1与CD206双阳性细胞百分比[(59.1±2.1)%]明显高于LPS组[(18.6±1.7)%,t=25.38,P<0.05];与LPS组比较,LPS+黄芩素组巨噬细胞的IL-1β、IL-6和IL-23分泌水平均明显降低(t值分别为14.26、15.95、12.23,P<0.05),IL-10、IGF和TGF-β1分泌水平均明显升高(t值分别为8.49、11.98、13.84,P<0.05);LPS+黄芩素组巨噬细胞内活性氧表达较LPS组明显降低(t=5.54,P<0.05);与LPS组相比,LPS+黄芩素组巨噬细胞的细胞核中核因子κB的蛋白表达明显降低(t=36.22,P<0.05),细胞质中核因子κB的蛋白表达明显升高(t=14.47,P<0.05),细胞核内核因子2表达增多。伤后4、8 d,黄芩素组小鼠创面面积均明显小于生理盐水组,且黄芩素组小鼠创面于伤后12 d基本愈合。伤后4、8、12 d,黄芩素组小鼠残余创面百分比均明显低于生理盐水组(t值分别为13.29、10.08、11.72,P<0.05)。伤后8 d,与生理盐水组比较,黄芩素组小鼠创面组织再上皮化明显,炎症细胞浸润减少,CD31蛋白表达明显增多(t=17.23,P<0.05),活性氧表达明显降低(t=5.78,P<0.05)。

结论  黄芩素通过降低细胞内的活性氧水平、推动巨噬细胞向M2型极化,从而减轻巨噬细胞的炎症反应,促进糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈合。

关键词:糖尿病;巨噬细胞;活性氧;黄芩素;创面修复;炎症反应


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糖尿病慢性并发症中,糖尿病创面,特别是糖尿病足,是最具挑战性的问题1-2。这种创面不仅难以愈合,而且往往导致严重的并发症,如感染、截肢,甚至死亡3。众所周知,创面修复能力受损是糖尿病创面难以愈合的核心问题,其中持续的炎症反应和过度的氧化应激是其主要病理特征4。巨噬细胞极化失调和活性氧的积累是这些病理过程的关键驱动因素5-6。因此,调节巨噬细胞极化功能和清除活性氧可能是促进糖尿病创面愈合的有效手段。
研究表明,黄酮类化合物及其代谢产物能减轻氧化应激7。黄芩素是从中药黄芩根部分离得到的天然黄酮,其5,6,7-邻羟基结构赋予其较强的清除活性氧及抑制黄嘌呤氧化酶活性的能力8。有研究揭示了黄芩素在抑制鼠源性M1型巨噬细胞激活和减少促炎因子表达方面的潜力9。此外,鼠源性心肌梗死模型实验也证实了黄芩素在调节钙离子稳态、减轻氧化应激和炎症反应及抑制细胞凋亡方面的积极作用10。鉴于黄芩素在其他疾病模型中所展现的显著抗氧化和抗炎特性,探索其在糖尿病创面治疗中的潜在应用价值具有重要意义。本研究旨在通过深入研究黄芩素调控巨噬细胞极化的能力、清除活性氧以及促进创面修复的潜力,以期为糖尿病创面的治疗提供更为有效和易于应用的新策略。

1 材料与方法

本实验研究中的动物实验符合国家和华南理工大学实验动物中心关于动物使用的相关规定。

1.1 动物及主要试剂与仪器来源

5只8~12周龄、体重20~24 g的无特殊病原体级健康雄性C57BL/6J小鼠以及48只8周龄、体重35~40 g的无特殊病原体级雄性db/db小鼠(糖尿病小鼠)均由广东药康生物科技有限公司提供,许可证号:SCXK(粤)2020-0054。
PBS、胎牛血清、DMEM高糖培养基、胰蛋白酶购自美国Gibco公司,单核细胞分离试剂盒购自德国Miltenyi Biotec公司,NE-PER™核和细胞质提取试剂盒、RPMI 1640培养基购自美国Thermo Fisher Scientific公司,巨噬细胞集落刺激因子购自美国PeproTech公司,黄芩素和LPS购自美国Sigma公司,细胞增殖实验试剂盒购自美国Promega公司。别藻青蛋白标记的大鼠抗小鼠CD206(巨噬细胞M2表型标志物)单克隆抗体、别藻青蛋白标记的仓鼠抗小鼠CD80(巨噬细胞M1表型标志物)单克隆抗体购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司,藻红蛋白标记的兔抗小鼠诱导型NOS(inducible nitric oxide synthase,iNOS,巨噬细胞M1表型标志物)单克隆抗体、藻红蛋白标记的兔抗小鼠精氨酸酶1(arginase 1,Arg1,巨噬细胞M2表型标志物)单克隆抗体、兔抗小鼠GAPDH单克隆抗体、兔抗小鼠层粘连蛋白B1单克隆抗体购自美国CST公司。兔抗小鼠核因子κB单克隆抗体、兔抗小鼠CD31单克隆抗体购自美国Proteintech公司,IL-1β、IL-6、IL-23、IL-10、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)、TGF-β1的ELISA检测试剂盒购自美国Minneapolis公司,兔抗小鼠核因子2单克隆抗体购自美国Abcam公司,辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG多克隆抗体、Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgG多克隆抗体、2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate,DCFH-DA)荧光探针、胰酶细胞消化液、Hoechst 33342购自上海碧云天生物技术股份有限公司。FACSAria™ Fusion型流式细胞仪购自美国BD Biosciences公司,凝胶化学发光成像系统购自美国Bio-Rad公司,Mateo TL型数字化倒置显微镜和STELLARIS 5 Cryo型共聚焦光学显微镜购自德国Leica Microsystems公司。

1.2 细胞实验

1.2.1 细胞分离培养与鉴定
取5只C57BL/6J小鼠,行颈椎脱臼处死,用无菌解剖器械从其股骨及胫骨的骨髓腔分离单核细胞,用单核细胞分离试剂盒获取单核细胞。用含有巨噬细胞集落刺激因子的RPMI 1640培养基刺激细胞分化为巨噬细胞。采用流式细胞术鉴定巨噬细胞纯度为94%后,用于后续实验。后续细胞实验样本数均为3。
1.2.2 黄芩素的最佳治疗浓度筛选
称取101.34 mg黄芩素,加入5 mL二甲基亚砜配制成75 mmol/L的母液,并于-20 ℃下封口储存。后续实验使用时采用完全培养基(含体积分数10%胎牛血清+常规浓度青霉素与链霉素的DMEM高糖培养基)稀释成5、15、25、50、75 μmol/L工作液。将巨噬细胞按照每孔5×104个的密度接种于96孔板中,用完全培养基常规培养24 h411。采用随机数字表法(分组方法下同),将细胞分为采用1 μg/mL LPS和相应终物质的量浓度黄芩素处理的0 μmol/L黄芩素组(不加黄芩素)、5 μmol/L黄芩素组、15 μmol/L黄芩素组、25 μmol/L黄芩素组、50 μmol/L黄芩素组、75 μmol/L黄芩素组,处理48 h后,采用酶标仪检测波长490 nm处的吸光度值,以此表示细胞增殖活性,据此筛选黄芩素的最佳治疗浓度。
1.2.3 黄芩素对巨噬细胞的影响
1.2.3.1 细胞分组及处理
将巨噬细胞按照每孔5×105个的密度接种于12孔板中,用完全培养基常规培养24 h。将巨噬细胞分为采用1 μg/mL LPS处理的LPS组和用50 μmol/L黄芩素+1 μg/mL LPS处理的LPS+黄芩素组,处理48 h后进行后续指标检测。
1.2.3.2 细胞极化指标检测
将巨噬细胞用胰酶细胞消化液制成单细胞悬液,在4 ℃避光条件下与藻红蛋白标记的兔抗小鼠iNOS单克隆抗体(稀释比为1∶100)、别藻青蛋白标记的仓鼠抗小鼠CD80单克隆抗体(稀释比为1∶500)、藻红蛋白标记的兔抗小鼠Arg1单克隆抗体(稀释比为1∶500)和别藻青蛋白标记的大鼠抗小鼠CD206单克隆抗体(稀释比为1∶500)共孵育30 min。对标记的细胞用流式细胞仪进行分选并用FlowJo 10.0软件(美国BD公司)进行定量,分析iNOS与CD80双阳性细胞百分比、Arg1与CD206双阳性细胞百分比。
1.2.3.3 细胞炎症指标表达检测
收集细胞上清液,去除沉淀,用ELISA检测试剂盒检测细胞的IL-1β、IL-6、IL-23、IL-10、IGF和TGF-β1分泌水平。
1.2.3.4 细胞活性氧表达检测
用完全培养基稀释DCFH-DA荧光探针,使其终物质的量浓度为10 μmol/L(浓度下同),制成DCFH-DA工作液。去除细胞培养液,加入500 μL DCFH-DA工作液,于37 ℃细胞培养箱内孵育20 min。采用Hoechst 33342染色细胞核5 min后,于共聚焦光学显微镜100倍放大倍数下观察活性氧表达(阳性染色为绿色),采用ImageJ软件(美国国立卫生研究院)分析绿色荧光表达,以此表示活性氧表达水平。
1.2.3.5 细胞核因子κB蛋白表达检测
收集每组约1×106个细胞,使用核和细胞质提取试剂盒分离细胞质与细胞核蛋白,采用蛋白质印迹法检测核因子κB的表达。一抗分别为兔抗小鼠核因子κB单克隆抗体(稀释比为1∶5 000)、兔抗小鼠层粘连蛋白B1单克隆抗体(稀释比为1∶1 000)、兔抗小鼠GAPDH单克隆抗体(稀释比为1∶1 000),二抗为辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG多克隆抗体(稀释比为1∶5 000)。采用凝胶化学发光成像系统获取图像,采用ImageJ软件行灰度分析,以层粘连蛋白B1或GAPDH为内参照,分别计算细胞核与细胞质中核因子κB蛋白表达量。
1.2.3.6 细胞核因子2表达观察
将细胞用多聚甲醛固定进行免疫荧光染色,一抗为兔抗小鼠核因子2单克隆抗体(稀释比为1∶100),二抗为Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgG多克隆抗体(稀释比为1∶1 000)。用4',6-二脒基-2-苯基吲哚染色细胞核后,于共聚焦光学显微镜100倍放大倍数下观察细胞核因子2表达(阳性染色为绿色)。

1.3 动物实验

1.3.1 模型建立与分组处理
取24只db/db小鼠,常规麻醉后去除其背部毛发,消毒皮肤后,用打孔器制作直径为10 mm的全层皮肤缺损创面。伤后即刻,将小鼠分为生理盐水组和黄芩素组,每组12只小鼠。伤后3 d,于黄芩素组小鼠创缘处向创面中心多点注射50 μmol/L黄芩素,单点注射约0.2 mL,一共注射0.8 mL;于生理盐水组小鼠创面按相同方式注射等体积的生理盐水。
1.3.2 创面愈合情况观察及残余创面百分比计算
取2组各6只小鼠,于伤后0(即刻)、4、8、12 d对创面进行拍照,观察伤后4、8、12 d创面愈合情况,采用ImageJ软件测量创面面积并计算残余创面百分比,残余创面百分比=伤后各时间点创面面积÷初始创面面积×100%。
1.3.3 组织取材及指标检测
1.3.3.1 组织取材
伤后8 d,取2组各自剩余的6只小鼠颈椎脱臼处死,用剪刀沿距创缘0.5 cm正常皮肤组织处开始剪取创面组织。将组织分为3个部分,一部分用石蜡包埋固定备用,一部分用液氮速冻后保存于-80 ℃冰箱中备用,取最后一部分新鲜组织立即进行后续实验(样本数均为6)。
1.3.3.2 创面组织表皮新生情况及炎症细胞浸润情况观察
取石蜡包埋组织制作切片(厚度为5 μm),行常规HE染色后,于数字化倒置显微镜400倍放大倍数下观察创面组织表皮新生情况及炎症细胞浸润情况。
1.3.3.3 创面组织中CD31的蛋白表达情况检测
取冰冻组织,通过研磨匀浆、裂解、提取蛋白,采用蛋白质印迹法检测CD31的蛋白表达。一抗分别为兔抗小鼠CD31单克隆抗体、兔抗小鼠GAPDH单克隆抗体(稀释比均为1∶1 000)。二抗与图像获取及灰度分析同1.2.3.5,以GAPDH为内参照,计算CD31蛋白表达量。
1.3.3.4 创面组织中活性氧水平检测
取新鲜创面组织,经剪碎、消化、分离获得细胞。向细胞悬液中加入200 μL DCFH-DA工作液,在细胞培养箱中孵育20 min,洗涤细胞。收集细胞沉淀物,用PBS重新悬浮后,利用酶标仪检测荧光强度(DCFH-DA的激发波长为488 nm,发射波长525 nm),以此表示活性氧表达水平。

1.4 统计学处理

采用SPSS 23.0统计软件进行数据分析,计量资料数据均符合正态分布,以表示。2组分组的组间比较采用独立样本t检验;多组分组的组间总体比较行单因素方差分析,多组间多个时间点总体比较行重复测量方差分析,多组间单一时间点比较行单因素方差分析,黄芩素对巨噬细胞增殖活性影响的组间两两比较采用Dunnett检验,创面愈合情况的不同时间点两两比较采用LSD检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 黄芩素的最佳治疗浓度

处理48 h,6组巨噬细胞增殖活性总体比较,差异有统计学意义(F=9.84,P<0.001)。与0 μmol/L黄芩素组比较,5 μmol/L黄芩素组、15 μmol/L黄芩素组、25 μmol/L黄芩素组巨噬细胞增殖活性均无明显变化(P值分别为>0.999、0.992、0.996),50 μmol/L黄芩素组巨噬细胞增殖活性明显升高(P=0.017),75 μmol/L黄芩素组巨噬细胞增殖活性明显降低(P=0.018)。见图1。故将50 μmol/L作为黄芩素的最佳物质的量浓度用于后续实验。

2.2 巨噬细胞极化指标

处理48 h后,LPS+黄芩素组巨噬细胞中iNOS与CD80双阳性细胞百分比为(21.0±2.4)%,明显低于LPS组的(66.6±4.5)%(t=15.63,P<0.001);LPS+黄芩素组巨噬细胞中Arg1与CD206双阳性细胞百分比为(59.1±2.1)%,明显高于LPS组的(18.6±1.7)%(t=25.38,P<0.001)。

2.3 巨噬细胞分泌炎症因子水平

处理48 h后,与LPS组比较,LPS+黄芩素组巨噬细胞的IL-1β、IL-6和IL-23分泌水平均明显降低(P<0.05),IL-10、IGF和TGF-β1分泌水平均明显升高(P<0.05)。见表1。

2.4 巨噬细胞中活性氧表达

处理48 h后,与LPS组(1.00±0.29)比较,LPS+黄芩素组巨噬细胞内活性氧表达(0.06±0.04)明显降低(t=5.54,P=0.005)。见图2。

2.5 巨噬细胞中核因子κB蛋白表达

处理48 h后,与LPS组(1.000±0.030)比较,LPS+黄芩素组巨噬细胞的细胞核中核因子κB的蛋白表达(0.255±0.019)明显降低(t=36.22,P<0.001);与LPS组(1.000±0.112)相比,LPS+黄芩素组巨噬细胞的细胞质中核因子κB的蛋白表达(2.814±0.186)明显升高(t=14.47,P<0.001)。见图3。

2.6 巨噬细胞中核因子2表达

处理48 h后,LPS+黄芩素组巨噬细胞中核因子2主要表达于细胞核内,而LPS组中巨噬细胞的细胞核内核因子2相对表达较弱并可见细胞质内有明显核因子2表达。见图4。

2.7 糖尿病小鼠创面愈合情况

2组小鼠伤后创面均逐渐愈合。伤后4、8 d,黄芩素组小鼠创面面积均明显小于生理盐水组,且黄芩素组小鼠创面于伤后12 d基本愈合。伤后4、8、12 d,黄芩素组小鼠残余创面百分比均明显低于生理盐水组(P<0.05)。见图5与表2。

2.8 糖尿病小鼠创面表皮新生及炎症细胞浸润

伤后8 d,生理盐水组小鼠创面有较多炎症细胞浸润、细胞碎片、坏死组织和少量表皮再生;而黄芩素组小鼠创面仅有少量炎症细胞、细胞碎片和坏死组织,以及明显增厚的新生表皮层。见图6。

2.9 糖尿病小鼠创面中CD31蛋白表达

伤后8 d,与生理盐水组(1.00±0.05)相比,黄芩素组小鼠创面组织中CD31的蛋白表达(1.82±0.11)明显增多(t=17.23,P<0.001)。见图7。

2.10 糖尿病小鼠创面中活性氧表达

伤后8 d,黄芩素组创面组织中活性氧的表达为0.70±0.05,明显低于生理盐水组的1.00±0.12(t=5.78,P<0.001)。

3 讨论

巨噬细胞是参与炎症反应的优势细胞,在正常的创面愈合过程中,巨噬细胞需要经历炎症型(M1型)向抗炎型(M2型)转化的过程,以推动创面愈合的级联反应12-13。既往本课题组研究显示,糖尿病小鼠的创面愈合主要受M1型巨噬细胞的过度活跃和M2型细胞的极化缺陷影响14。研究表明,可通过抑制M1型巨噬细胞活化从而缓解结肠炎小鼠模型中的炎症反应15。然而,目前鲜有报道探讨黄芩素对糖尿病创面治疗的作用以及是否涉及巨噬细胞极化的调控。因此,本研究针对黄芩素对巨噬细胞极化调控及糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面的促愈效果进行初探。
由于高糖环境会抑制巨噬细胞的活性16,为观察黄芩素的药物作用、确定黄芩素的最佳治疗浓度,本研究参考既往的文献报道17选择不同物质的量浓度的黄芩素去处理高糖环境下的巨噬细胞。此外,LPS是诱导巨噬细胞向M1型极化的关键因子,因此进行LPS处理以模拟糖尿病引起的慢性炎症18。研究显示,50 μmol/L黄芩素可改善高糖环境下经LPS处理的巨噬细胞的细胞活性,因而后续实验研究使用50 μmol/L的黄芩素。后续进一步评估黄芩素对高糖环境下巨噬细胞极化功能及炎症反应的影响,结果显示黄芩素不仅可降低iNOS与CD80双阳性细胞占比及炎症因子(IL-1β、IL-6和IL-23)表达,同时可上调Arg1与CD206双阳性细胞占比及抗炎因子和生长因子(IL-10、IGF和TGF-β1)表达。由于iNOS和CD80是M1型巨噬细胞的标记蛋白,Arg1和CD206是M2型巨噬细胞的标记蛋白,因此上述结果表明黄芩素可促进M1型巨噬细胞向M2型极化,抑制炎症反应。
由于高糖环境会促使细胞启动催化糖基化19、葡萄糖自氧化20以及葡萄糖胺合成途径21等多个过程,从而导致活性氧过量积累。堆积的活性氧对细胞具有严重毒性,可通过激活核因子κB或MAPK信号通路、促使巨噬细胞向M1型极化及分泌炎症因子22-23。本课题组前期评估了黄芩素对高糖环境下巨噬细胞中MAPK信号通路的影响,研究显示黄芩素并不调节该通路(另文发表)。然而,本研究揭示了黄芩素在高糖环境下能有效降低活性氧水平,并显著抑制核因子κB的核内表达。核因子κB是细胞质中的转录调节因子,在未激活状态下与抑制因子κB蛋白相结合24。在炎症、感染或活性氧等刺激下,抑制因子κB蛋白被磷酸化和降解,释放核因子κB进入细胞核,启动炎症基因转录并推动M1型巨噬细胞极化25。因此,抑制核因子κB核转入可抑制IL-1β、IL-6和IL-23等炎症因子的转录及M1型巨噬细胞极化,当前结果与既往文献报道结果26一致。巨噬细胞极化的方向可通过转录因子调节而逆转27-28。除核因子κB调节M1型巨噬细胞极化外,含有亮氨酸拉链结构的核转录因子核因子2调节M2型巨噬细胞极化29且与核因子κB存在相互抑制作用30。在静息状态下,核因子2与Keap1结合在细胞质中;当核因子κB被抑制后,大部分的Keap1分子发生半胱氨酸残基修饰并与核因子2分离,后者进入核内调控M2型巨噬细胞相关基因的转录,从而实现M2型巨噬细胞极化31。本研究显示,黄芩素在抑制核因子κB核转移的同时,增强了核因子2的核内转移。综合当前研究,本课题组分析高糖环境下的巨噬细胞中过度堆积的活性氧通过促进核因子κB核转位激活M1型巨噬细胞极化实现炎症反应增效。黄芩素通过清除活性氧、抑制核因子κB激活并促进核因子2核内转移,能够切换巨噬细胞的极化状态,使其从促炎的M1型向抗炎的M2型转变。这一转变有助于分泌抗炎因子和生长因子,从而有望促进糖尿病创面的愈合。
后续,本课题组进一步探究黄芩素对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面的治疗效果。结果显示,与生理盐水组相比,黄芩素组小鼠的创面愈合速度有明显提升,这表明黄芩素可促进糖尿病小鼠创面愈合。既往研究显示,在创面的正常修复过程中M2型巨噬细胞会分泌大量抗炎因子和生长因子,从而推进血管形成和表皮重建32;而糖尿病创面中M1型巨噬细胞过度活跃并会分泌促炎细胞因子,进而加重炎症反应、导致血管生成延迟以及再上皮化受损33。HE染色及蛋白质印迹法检测结果也显示,与生理盐水组相比,黄芩素组小鼠创面组织再上皮化明显,炎症细胞浸润减少且血管内皮细胞的标记蛋白CD31上调明显,提示黄芩素可抑制炎症反应、促进再上皮化及血管生成。既往本课题组观察到,由于完整的血管结构被破坏以及细胞耗氧量的增加,小鼠全层皮肤缺损创面组织处于缺氧状态34。这种环境促使细胞启动还原性羧化和糖酵解反应,并且伴随着活性氧的产生35。由于过量积累的活性氧是糖尿病创面愈合障碍的关键因素,本课题组进一步通过酶标仪检测糖尿病小鼠创面中的活性氧水平,结果显示黄芩素可清除创面组织中活性氧。
综上所述,本研究表明黄芩素能够降低活性氧水平,并推动巨噬细胞由M1型向M2型极化转变,从而缓解炎症并促进糖尿病创面愈合。上述结果为黄芩素在改善糖尿病创面愈合方面的潜在效用提供了新的分子机制理解,并为未来治疗策略的开发提供了基础。在后续的研究中,本课题组将进一步在动物水平验证巨噬细胞内核因子κB及核因子2的表达情况,进一步探索黄芩素调控巨噬细胞极化的分子机制。

利益冲突声明

所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明

施彦:设计实验、实施研究、采集数据、分析/解释数据、文章撰写;易亮、张伟强、刘妮可:对文章的知识性内容作批评性审阅、实施研究、采集数据、解释数据、统计分析;文辉才、杨荣华:酝酿和设计实验、研究过程指导、研究经费支持、对文章的知识性内容作批评性审阅

参考文献略

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引用本文: 王宝宏, 张艳冰, 张先平, 等. 二甲双胍对糖尿病大鼠全层皮肤缺损创面愈合的作用及其机制[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(6): 579-588. DOI:  10.3760/cma.j.cn501225-20231219-00253.

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中华烧伤与创面修复杂志
《中华烧伤与创面修复杂志(原中华烧伤杂志)》是由中国科学技术协会主管、中华医学会主办的全国烧伤学术界权威刊物,重点报道内容烧(创)伤领域相关的基础与临床研究,被国内外重要检索机构收录。
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