PDRN,INCI为DNA钠,全称为多聚脱氧核糖核苷酸,是一种分子量范围为50~1500 kDa的活性多聚核苷酸混合物,目前提取和纯化来源包括人胎盘、红藻、人参,以及鲑鳟鱼(金鳟)或三文鱼(鲑鱼)的精子细胞。
PDRN中包含50%双链脱氧核糖核苷酸,两条聚脱氧核糖核苷酸通过碱基对之间的氢键相连[腺嘌呤(A)=胸腺嘧啶(T);鸟嘌呤(G)=胞嘧啶(C)],最终形成双螺旋结构(如图1)。
PDRN作用机制主要分为两个方面:
一是参与“补救途径”,为细胞的DNA合成提供原料;
二是作为腺苷受体2(A2A)的激动剂,参与多条通路的激活或抑制,调节下游产物进而发挥多种药理学效应,PDRN作用机制见图2。
1、补救途径
也有叫“挽救途径”,即PDRN被酶解后能提供嘌呤和嘧啶,促进细胞的生长;补救途径可以回收DNA和RNA分解产生的碱基和核苷,而回收的碱基可以再转换成核苷酸重新结合到DNA中。
PDRN产生的核苷酸和核苷能快速有助于DNA生成,为组织再生和损伤修复快速提供原料。
2、腺苷受体2(A2A)激动剂
A2A受体属于G蛋白偶联受体,可刺激腺苷酸环化酶(AC),调节环磷酸腺苷(cAMP)水平,进而激活相应的信号通路,通过调控免疫细胞参与到炎症反应,免疫调节,抑制炎症,促进细胞更新代谢等活动。
③PDRN通过激活A2A受体,促进血管内皮生长因子(VEGF,一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子,可以促进伤口愈合和组织修复)的分泌,从而增强血管生成,改善微循环;
④PDRN可通过激动A2A受体,抑制ERK磷酸化激活MAPK通路,抑制MMP和炎症因子的表达,对皮肤再生起积极作用。
Domenica Altavilla等研究了PDRN对糖尿病小鼠病足皮肤创伤的愈合增强作用。
如图4所示,PDRN在糖尿病小鼠模型中通过增加VEGF(血管内皮生长因子)的表达,显著促进了伤口愈合。
SUN MEE SHIN等研究了PDRN治疗对皮肤角质形成细胞和成纤维细胞的影响。
图5 PDRN处理诱导的细胞毒性和增殖;图A:使用WST-8实验在PDRN添加到培养基后24小时,测定了PDRN对人类皮肤成纤维细胞(HDFs)和人类表皮角质形成细胞(HEKs)的细胞毒性。图B:使用WST-8实验在PDRN添加到培养基后24、48和72小时,测定了HDF和HEK的增殖率。
如图5、图6所示,为了确定PDRN的最佳浓度,研究了不同浓度PDRN处理后,人皮肤成纤维细胞(HDFs)和人表皮角质形成细胞(HEKs)的增殖和迁移情况。PDRN处理的浓度分别为0, 1, 5, 10, 50和100 µg/ml,在PDRN处理后24, 48和72小时,评估了HDFs和HEKs的增殖和迁移。
细胞增殖:
HDF和HEK的增殖随着PDRN处理而增加;然而,在48和72小时时,100 µg/ml的PDRN处理导致HEK的增殖减少(见图5B)。
这表明PDRN可以增加皮肤细胞的增殖,但高浓度的PDRN可能会抑制HEK的增殖。
细胞迁移:
HDF的迁移随着PDRN浓度的增加而增加,且在PDRN浓度大于10 µg/ml时,迁移没有显著差异(见图6A和C)。
HEK的迁移在1 µg/ml PDRN处理时达到最高,但在PDRN浓度大于或等于50 µg/ml时被抑制。
上述表明PDRN在促进皮肤细胞增殖和迁移方面具有潜力,但其效果可能会受到浓度的影响。
图7 ERK抑制对外周血单个核细胞(HDFs)中PDRN诱导的胶原蛋白积累的影响;图A:使用WST-8实验评估了PDRN和PD98059对HDFs增殖的影响。图B:创伤愈合实验观察了PDRN和PD98059对HDFs迁移的影响,原始放大倍数为x40。图C:ELISA结果显示,PDRN处理显著增加了HDFs中I型和III型胶原蛋白的表达,而PD98059显著抑制了PDRN诱导的胶原蛋白积累。图D:RT-qPCR结果显示,PDRN降低了MMP-1, 2和3的表达,而PD98059恢复了这些MMPs的表达。
①700 KDa以上用于皮肤再生、关节软骨再生及促进骨骼形成;
②350~500 KDa用于医药品治疗以达到组织再生、角膜再生及治疗肌肉骨骼疾病;
③40~60 KDa用于化妆品及食品达到修复屏障、改善皱纹及皮肤美容的作用等。
总结:PDRN可生成加速DNA合成的核苷酸和核苷,提高成纤维细胞增殖和生长能力、血管内皮生长因子的表达,促进血管新生,改善微循环,为皮肤组织再生提供营养;抑制炎症细胞因子及凋亡蛋白的表达,发挥较强的抗炎作用;此外,PDRN还可保护组织细胞免受紫外线诱导的DNA损伤。
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