脉冲电磁场调节能量代谢促进伤口愈合:一项体外模型研究

【字体: 时间:2025年02月13日 来源:BMC Complementary Medicine and Therapies 3.3

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  本研究聚焦于脉冲电磁场(PEMFs)对伤口愈合中能量代谢的调节作用,揭示了其通过代谢重编程促进伤口修复的新机制,为非药物治疗提供了新思路。

  伤口愈合是一个复杂且高度代谢需求的过程,涉及止血、炎症反应、组织修复和重塑等多个阶段。随着人口老龄化加剧,慢性伤口的发病率不断上升,给全球医疗预算带来了沉重负担。传统治疗方法效果有限,因此寻找高效疗法成为研究热点。近期,四川大学华西医院的研究人员在《BMC Complementary Medicine and Therapies》上发表了一项研究,探讨了脉冲电磁场(PEMFs)对伤口愈合过程中能量代谢的调节作用,并揭示了其促进伤口愈合的潜在机制。
伤口愈合需要大量的能量支持,主要依赖于细胞器的补充、三磷酸腺苷(ATP)等物质的再生。在缺氧和炎症微环境下,伤口愈合过程中糖酵解途径往往被上调。研究表明,糖酵解可以促进成纤维细胞增殖和迁移,同时上调胶原蛋白表达,因此糖酵解被认为是伤口愈合的潜在靶点。
脉冲电磁场(PEMFs)是一种非侵入性技术,通过低能量、非电离性电磁场改变生物和生理系统。已有研究显示,PEMFs可以促进细胞增殖、抗炎因子的产生和组织再生,但其对伤口愈合中成纤维细胞能量代谢和线粒体功能的作用尚不清楚。本研究旨在揭示PEMFs在成纤维细胞能量代谢中的调节模式,为PEMFs促进伤口愈合的机制提供新见解。
研究人员采用了一系列关键技术方法开展研究,包括体外划痕实验评估细胞迁移能力、细胞活力实验检测细胞活性、Seahorse代谢分析技术检测细胞能量代谢、全息层析显微镜观察细胞细微结构变化、流式细胞术检测线粒体膜电位和活性氧(ROS)水平等。样本来源为小鼠成纤维细胞(L929细胞系)。
研究结果表明,特定参数(4mT,80Hz)的PEMFs能够显著促进L929细胞的迁移和活性。通过Seahorse代谢分析,发现PEMFs处理后的L929细胞表现出更高的糖酵解能力,表现为增强的基础糖酵解水平(p=0.0005)、糖酵解能力(p=0.0003)和糖酵解储备(p=0.0015),而线粒体呼吸功能则显著降低。此外,PEMFs处理的细胞表现出增强的细胞内酸化(p=0.0004),同时维持较低水平的活性氧(ROS)(p=0.0006)。全息层析显微镜观察发现,PEMFs处理的细胞中囊泡运输增加,脂滴积累减少,这与增强的糖酵解代谢表型一致。基因表达分析显示,PEMFs显著上调了抗氧化相关基因(如GPX1、GPX4和SOD1)和糖酵解相关基因(如Pfkm、Pfkl、Pfkp、Pkm2、Hk2和GLUT1)的表达,而线粒体分裂或融合相关基因表达未见显著差异。
讨论部分指出,代谢重编程是细胞为满足不同生理和病理条件下的能量需求而改变代谢途径的过程。本研究首次证实PEMFs能够诱导成纤维细胞从线粒体呼吸向糖酵解代谢重编程,同时减少氧化应激并增强细胞内酸化,这一过程与伤口愈合密切相关。研究结果不仅为PEMFs促进伤口愈合的机制提供了新见解,还表明代谢调节可能是潜在的治疗靶点,为非药物治疗策略提供了理论支持。
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