《Scientific Reports》:Cutaneous wound healing functions of novel milk-derived antimicrobial peptides, hLFT-68 and hLFT-309 from human lactotransferrin, and bLGB-111 from bovine β-lactoglobulin
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研究人员针对皮肤伤口愈合难题,研究牛奶源抗菌肽(MAPs),发现其能加速伤口愈合,具有重要意义。
在人体的诸多器官中,皮肤是一道重要的防线,它像忠诚的卫士一样,时刻抵御着外界化学、物理以及紫外线等的侵袭。然而,一旦这道防线受损,伤口的愈合过程就像是一场复杂的战役。皮肤伤口愈合分为止血、炎症、增殖和重塑四个阶段,每个阶段都环环相扣,需要多种细胞和分子的协同作战。但目前,传统的治疗药物很难满足伤口愈合各个阶段的需求,慢性伤口的治疗更是困难重重,不仅治疗费用高昂,而且单一药物效果有限,长期使用还会给医疗系统带来巨大的压力。
在这样的背景下,大连医科大学附属第二医院和中国科学院大连化学物理研究所的研究人员展开了一项极具意义的研究,旨在探索新型牛奶源抗菌肽(Milk-derived antimicrobial peptides,MAPs)对皮肤伤口愈合的作用。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为皮肤伤口愈合的治疗开辟了新的方向。
研究人员在本次研究中运用了多种关键技术方法。首先是体外实验,通过合成特定的抗菌肽,针对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)进行抗菌活性检测,采用肉汤微量稀释法测定最小抑菌浓度(Minimal inhibit concentrations,MIC)和半最大抑制浓度(IC50 )。同时,利用细胞计数试剂盒 - 8(Cell Counting Kit - 8,CCK - 8)检测细胞增殖情况。在体内实验方面,构建了感染性全层伤口小鼠模型,通过对伤口进行不同处理,观察伤口愈合情况、炎症反应以及组织学变化。利用图像分析程序计算伤口修复率,通过 ELISA 试剂盒检测炎症因子水平,运用 Masson 染色和免疫组化等技术评估胶原蛋白合成和血管生成情况。
下面来看具体的研究结果。
MAPs 的抗菌活性 :研究证明,hLFT - 68、hLFT - 309 和 bLGB - 111 在体外对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有抗菌活性,其中 bLGB - 111 的抗菌功能最佳。体内实验也表明,MAPs 能够抑制伤口床中细菌的增殖,虽然其效果不如阳性对照万古霉素(Vancomycin,VAN),但也显示出了一定的抗菌潜力。
MAPs 的抗炎活性 :在体外实验中,不同浓度的 hLFT - 68 和 hLFT - 309 能够降低脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的 RAW264.7 细胞中 IL - 1β、IL - 6 和肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)-α 的分泌,且这种抗炎活性并非呈浓度依赖性。在小鼠模型中,MAPs 同样能够有效降低伤口炎症,减少皮肤红肿和渗出物,降低炎症因子浓度。
MAPs 对皮肤细胞的增殖作用 :在体外实验中,hLFT - 68、hLFT - 309 和 bLGB - 111 对人皮肤成纤维细胞(Human skin fibroblasts,HSF)和人永生化角质形成细胞(HaCaT)的增殖均有促进作用。其中,hLFT - 309 对 HSF 增殖的促进效果最为显著,而 hLFT - 68 和 hLFT - 309 对 HaCaT 细胞增殖的促进作用总体优于 bLGB - 111。
MAPs 加速伤口愈合的体内效果 :在金黄色葡萄球菌感染的全层伤口小鼠模型中,hLFT - 68 和 hLFT - 309 能够加速伤口的恢复,尤其在第 5 天和第 7 天表现明显。与对照组相比,hLFT - 68 和 hLFT - 309 组的伤口修复率更高,且感染并未影响 MAPs 促进伤口愈合的效果,而表皮生长因子(Epidermal growth factor,EGF)在感染早期促进伤口愈合的作用受到了抑制。
MAPs 对伤口炎症的影响 :MAPs 在体内能够有效降低伤口炎症,通过炎症评分和炎症因子浓度检测发现,hLFT - 68 和 hLFT - 309 组的炎症评分下降更快,炎症因子 IL - 1β 和 TNF -α 的浓度降低更为明显。
MAPs 对胶原蛋白合成和血管生成的影响 :Masson 染色和免疫组化分析显示,hLFT - 68 和 hLFT - 309 组的胶原蛋白沉积增加,胶原蛋白 I 型和 III 型的比例升高,同时伤口区域的血管生成也明显增加,表明 MAPs 能够促进胶原蛋白合成和血管再生,有助于伤口的愈合和组织修复。
研究结论和讨论部分指出,MAPs 的抗菌和抗炎特性能够抑制细菌诱导的炎症以及巨噬细胞的炎症分泌,促进伤口从炎症阶段快速过渡到增殖阶段。其细胞增殖作用能够加速成纤维细胞和角质形成细胞的增殖,进而促进胶原蛋白合成和细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)沉积。虽然 MAPs 的抗菌效力与其他促进伤口愈合的抗菌肽相比略显温和,但其在伤口愈合过程中的多方面作用表明,它们在皮肤伤口愈合治疗中具有巨大的潜力。
总之,这项研究发现新型牛奶源抗菌肽 hLFT - 68、hLFT - 309 和 bLGB - 111 具有促进伤口愈合的能力,为皮肤再生领域提供了新的治疗思路和潜在的治疗方法。未来,研究人员将进一步探索 MAPs 的作用机制,优化其制备和应用方式,有望使其在临床伤口治疗中得到更广泛的应用,为众多患者带来福音。
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