鞋油草提取物——富含羧甲基纤维素/胶原蛋白的支架，植入脂肪源性干细胞后，通过免疫调节和血管生成途径促进糖尿病伤口愈合

《Tissue and Cell》：Shoeblackplant Extract–Loaded Carboxymethyl Cellulose/Collagen Scaffolds Seeded with Adipose-Derived Stem Cells Enhance Diabetic Wound Healing via Immunomodulation and Angiogenic Pathways

糖尿病伤口愈合研究显示，鞋黑子植物提取物负载的CMCCOL/collagen支架结合脂肪干细胞（ASCs）能显著促进伤口闭合、抗炎及血管生成，通过调节IL-6、TNF-α等炎症因子和VEGF-A、TGF-β1等促再生因子实现组织修复。

　　

王晓玲|杨海英|胡杰|萨曼·贾利利

中国昆明，云南大学附属医院内分泌科，650000

摘要

背景

糖尿病伤口是一种慢性疾病，其典型的伤口愈合过程受到未解决的炎症、氧化应激和异常血管生成的干扰。含有干细胞和植物提取物配方的生物活性敷料可以为糖尿病伤口提供一种多因素的治疗方法。本研究旨在评估负载有鞋黑植物提取物的羧甲基纤维素/胶原蛋白（CMCCOL）支架在体外和体内培养 adipose-derived stem cells（ASCs）后的伤口愈合潜力。

方法

通过冻干法制备了负载有鞋黑植物提取物（浓度分别为5%、7.5%和10% v/v）的多孔CMCCOL支架，并使用EDC/NHS进行交联。将大鼠脂肪来源的干细胞接种在支架上7天，制备出接种了ASCs的CMCCOL支架。在体外评估了其细胞相容性、MTT试验、细菌穿透试验、抗炎试验（ELISA）、Transwell?迁移试验、机械拉伸强度、生物降解性和药物释放特性。体内伤口愈合实验使用糖尿病大鼠的全层伤口进行，处理组包括接种了ASCs的支架、不含提取物的支架、商业敷料（Mepilex?泡沫）或无菌纱布作为对照组。第14天时，评估了伤口面积的减少情况和组织学分析（H&E和Masson’s Trichrome染色）。还通过组织形态测量法评估了伤口愈合情况，并进行了IL-6、TNF-α、IL-10、VEGF-A、TGF-β1和TIMP-1的ELISA检测。

结果

结果显示，这些支架具有相互连接的多孔网络结构、良好的细胞相容性和适当的机械性能。此外，负载有提取物和ASCs的支架表现出更强的迁移能力，抑制了促炎细胞的分泌，并实现了生物活性物质的持续释放。在体内实验中，所有处理组的伤口闭合率、完全上皮化程度、胶原沉积组织更加有序，且血管生成情况优于对照组。ELISA检测也证实IL-6、TNF-α和MMP-9水平降低，而IL-10、VEGF-A、TGF-β1和TIMP-1水平升高。

结论

总之，负载有鞋黑植物提取物的CMCCOL支架在ASCs的帮助下，通过抗炎、促血管生成和促进再生的作用改善了糖尿病伤口的愈合。然而，该技术仍需通过大型动物模型进行进一步验证才能应用于临床。

引言

糖尿病伤口是一个具有多种病因的严重医疗问题，其中活性氧的过度产生和炎症反应的过度活跃起着关键作用。因此，这些因素可以作为开发新型伤口敷料的潜在目标（Matoori等人，2021年）。已经制备出了具有不同程度愈合潜能的敷料。生物材料是伤口敷料的重要组成部分，这些材料与周围组织的相互作用会影响愈合过程（Deng等人，2021年；Shah等人，2019年）。

胶原蛋白作为皮肤组织的主要成分，具有多种促进伤口愈合的特性。这种生物材料有助于伤口愈合的增殖阶段，并有助于减小伤口面积（Mathew-Steiner等人，2021年）。然而，成功的糖尿病伤口敷料还需要能够管理伤口渗出物，以防止伤口浸渍（Dong和Guo，2021年）。羧甲基纤维素是一种亲水性聚合物，来源于纤维素，以其吸水性著称。因此，由胶原蛋白/羧甲基纤维素混合物制成的敷料具有很高的治疗价值（Kanikireddy等人，2020年）。另一方面，不含生物活性成分或支持细胞的敷料可能无法显著减小伤口面积。因此，可以将来自不同来源的生物治疗剂和支持细胞加载到伤口敷料的基质中（Arefian等人，2020年）。

脂肪来源的干细胞（ASCs）是一种容易获取且丰富的干细胞来源，已被广泛用于伤口愈合研究。ASCs的作用被认为是旁分泌性的，它们分泌多种生长因子和细胞因子，支持血管生成，同时具有抗炎和促炎作用，以及促进成纤维细胞的增殖和迁移，从而改善胶原沉积，提高上皮化速率，并恢复慢性及急性伤口的组织完整性（An等人，2021年）。此外，ASCs通过减轻慢性及过度的炎症和氧化反应来调节伤口微环境，而这些正是糖尿病伤口无法愈合的原因。在动物模型中进行的大量临床前研究表明，基于ASCs的治疗可以改善伤口闭合率、促进血管生成，并形成更有组织的肉芽组织。由于其免疫调节和组织再生的双重特性，ASCs似乎是未来智能伤口敷料和细胞疗法开发的有希望的细胞来源（Neacsu等人，2021年）。

长期以来，人们已经认识到草药在伤口愈合方面的潜力。在这方面，许多草药的提取物已在不同的伤口模型上进行了研究（Derakhshanfar等人，2019年；Maver等人，2015年）。鞋黑植物（Hibiscus rosa-sinensis）是一种广泛使用的传统草药，具有公认的抗菌和免疫调节作用。这些特性对伤口愈合非常重要（Geeganage和Gunathilaka，2024年）。

其抗菌作用可以减少伤口部位的微生物定植，降低感染风险，为组织再生创造更有利的条件。此外，其免疫调节作用有助于调节炎症反应，防止炎症持续时间过长或过于强烈，从而延缓伤口闭合（Kumar等人，2013年）。实验研究表明，鞋黑植物的提取物可以促进成纤维细胞的增殖、胶原合成和血管生成，这些都是肉芽组织形成和上皮化的重要过程（Amtaghri等人，2024年）。通过结合抗菌/感染控制和对伤口微环境的调节作用，鞋黑植物提取物是一种非常有前景的生物活性化合物，有助于改善慢性/难愈合伤口（如糖尿病伤口）的愈合效果（Karim等人）。因此，这种植物提取物的局部应用可能对糖尿病伤口的愈合有益。

本研究的目的是探讨负载有鞋黑植物提取物并接种了脂肪来源干细胞的海绵状支架的潜在伤口愈合效果。

部分摘要

羧甲基纤维素/胶原蛋白海绵的制备

将I型胶原蛋白（大鼠尾部来源）溶解在0.1%（v/v）的醋酸中，于37°C下孵育24小时。向胶原蛋白溶液中加入2%（重量比）的羧甲基纤维素（Sigma Aldrich，美国），搅拌12小时。然后，将不同浓度（5%、7.5%和10% v/v）的鞋黑植物酒精提取物（Barij Essence，伊朗）加入聚合物溶液中，并在温和搅拌下均匀混合6小时。将聚合物混合物倒入模具中，在-80°C下保存24小时

扫描电子显微镜（SEM）成像结果

支架的SEM显微照片（图1）显示了CMCCOL、CMCCOL5、CMCCOL7.5和CMCCOL10的表面形态。所有支架都具有高度多孔和相互连接的微结构，这是冻干胶原蛋白/CMC基支架的典型特征。孔隙在基质中随机分布，通道不规则但相互连通。这些特征为细胞渗透、营养物质交换和组织整合创造了有利的环境。

讨论

糖尿病伤口的愈合潜力较低。因此，伤口敷料应能够针对疾病的发病机制中的相关因素（Matoori等人，2021年；Cho等人，2019年）。通过生物活性敷料输送干细胞已被证明可以加速伤口闭合。在本研究中，我们旨在开发一种用于输送鞋黑植物提取物和ASCs的多孔系统。制备的支架具有多孔性，表明营养物质和氧气可以自由扩散

结论

本研究表明，负载有鞋黑植物提取物的羧甲基纤维素/胶原蛋白支架在糖尿病大鼠模型中可以加速伤口愈合过程。除了生物活性提取物外，ASCs还促进了上皮再生、胶原重塑和血管生成，并调节了炎症反应。CMCCOL7.5-ASCs和CMCCOL10-ASCs组的伤口闭合情况、组织学特征和分子指标均有所改善

利益冲突

无

作者贡献声明

杨海英：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、方法学设计、研究实施、资金获取、数据管理。王晓玲：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、项目管理、方法学设计、研究实施、数据分析、概念构思。萨曼·贾利利：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、项目管理、方法学设计。胡杰：撰写 –