基质金属蛋白酶抑制剂CMC2.24通过调控蛋白酶活性治疗牛指间皮炎的新机制

《Communications Biology》：Proteolytic dysfunction in bovine digital dermatitis caused by Treponema spp. and the therapeutic use of non-antimicrobial matrix metalloproteinase inhibitors

本研究针对牛指间皮炎（DD）中Treponema spp.感染引起的蛋白酶解失衡问题，开展了非抗生素基质金属蛋白酶（MMP）抑制剂CMC2.24的疗效评估。研究发现CMC2.24能通过抑制MMP活性、下调活性氧（ROS）通路和IL-1β炎症反应，显著改善DD病灶的组织学炎症，且效果与常规抗生素氧四环素（OTC）相当，但避免了抗生素耐药性风险。该研究为DD的抗生素替代疗法提供了理论依据和转化前景。

　　

牛指间皮炎（Digital Dermatitis, DD）是困扰奶牛养殖业的常见疾病，其典型特征为蹄部皮肤出现疼痛性坏死溃疡，且易转为慢性病变。尽管该病与螺旋体属细菌（尤其是Treponema phagedenis）的感染密切相关，但其发病机制尚未完全阐明。目前，畜牧业普遍采用局部涂抹氧四环素（Oxytetracycline, OTC）等抗生素进行治疗，但疗效不稳定（成功率仅9%-73%），且存在抗生素耐药性和药物残留风险。此外，化学足浴（如硫酸铜）等非抗生素方案效果有限，甚至可能促进Treponema spp.的包囊化和慢性病变形成。因此，开发既能有效控制炎症又不依赖抗生素的新型疗法成为当前研究的迫切需求。

发表于《Communications Biology》的最新研究首次揭示了DD病灶中基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinase, MMP）活性异常升高的关键机制，并创新性地提出采用非抗生素类MMP抑制剂CMC2.24进行干预。研究人员通过临床治疗对照、蛋白质组学分析和细胞实验等多维度验证，发现CMC2.24可通过调节蛋白酶平衡和免疫反应，显著改善DD病灶的愈合微环境。

研究团队主要采用以下关键技术方法：首先通过定量鸟枪法蛋白质组学（shotgun proteomics）对比健康（M0）与活动性DD（M2）病灶的蛋白表达谱；利用荧光肽底物法检测MMP活性；通过N-末端组学/TAILS分析鉴定蛋白酶切割特征；使用体外培养的牛源及鼠源巨噬细胞模型评估CMC2.24对Treponema phagedenis诱导的炎症因子（如IL-1β）的抑制作用；并通过qPCR定量病灶中Treponema spp.的存活菌载量。所有动物实验均遵循加拿大动物福利指南，病灶样本来自加拿大阿尔伯塔省奶牛场。

研究结果

1. 活动性DD病灶呈现显著的促炎症蛋白质组特征

蛋白质组学分析显示，M2病灶中乳铁蛋白（LTF）、脂质运载蛋白2（LCN2）和抗菌肽CATHL1/2等中性粒细胞脱颗粒相关蛋白显著上调，同时补体通路和丝氨酸蛋白酶抑制剂（如SERPINA1、ITIH4）富集，表明病灶处于持续炎症状态。

2. 活动性DD病灶中MMP活性显著升高

MMP活性检测发现，健康皮肤中MMP活性约为180 pM/min/μg，而M2病灶中升高至220-510 pM/min/μg，提示蛋白酶解失衡可能阻碍伤口愈合。

3. CMC2.24与OTC对病灶转归的差异影响

临床观察显示，OTC治疗组全部转为慢性M4阶段（角质化增强），而CMC2.24组77%的病灶仍保持活动性但炎症评分显著降低。组织学上，CMC2.24组真皮层白细胞浸润减少，而OTC组仍存在持续炎症。

4. 两种治疗均未显著降低Treponema spp.载量

qPCR检测表明，CMC2.24和OTC均未显著减少病灶中活菌数量，说明其疗效主要源于免疫调节而非直接杀菌作用。

5. CMC2.24调控蛋白酶组特征并抑制炎症因子

蛋白质组学与TAILS分析显示，CMC2.24下调角质化和ROS通路（如SOD3），上调胶原合成相关蛋白；细胞实验中，CMC2.24显著抑制Treponema phagedenis诱导的IL-1β和TNF-α分泌。

结论与意义

本研究首次系统揭示了DD病灶中MMP介导的蛋白酶解失调是阻碍愈合的关键因素。CMC2.24作为非抗生素MMP抑制剂，通过下调炎症通路（如IL-1β/ROS）和促进细胞外基质（ECM）重建，有效缓解DD的病理进展。其疗效与OTC相当，但避免了抗生素耐药性风险，为畜牧业提供了一种可持续的治疗新策略。未来需在更大规模临床试验中优化给药方案，并探索其与其他疗法的联合应用潜力。