国防科技大学携手湘雅附二医院：小小藤壶如何助力解决慢创伤口难题—藤壶胶蛋白促愈抗炎新机制

“中医药学是中国古代科学的瑰宝，也是打开中华文明宝库的钥匙”。结合现代生物学与医学技术，明确中医药中的药物组成，获得高纯度的活性成分，系统阐释其治疗机理，是将中医药学发扬光大、推广普及的重要途径，是推进文中医药化自信自强的有力抓手。

近日，受到中医药典中对藤壶“制酸止痛，解毒疗疮”功效记录的启发，国防科技大学胡碧茹教授、湘雅二医院何昊教授团队联手，于国内外首次探索了高纯度单一组分白脊藤壶cp19k蛋白（Balcp19k）在皮肤创面促愈方面的作用，揭示了相关的分子细胞学机制，为“藤壶”这一传统中药材应用于现代医学实践提供了新的途径，也为系统阐明其药理学机制提供了重要线索。相关研究成果《The promoting effect of Balanus albicostatuscement protein 19k (Balcp19k) on wound healing by regulating fibroblast migration and relieving early-stage inflammation responses》发表于最新一期的《International Journal of Biological Macromolecules》上。

【工作概况】

藤壶，中药名，为藤壶科动物白脊藤壶Balanus albicostatus Pilsbry的肉或壳，广泛分布于我国沿海地区。药典有云：“肉捣烂外敷烫伤，壳制酸止痛”（图1A）。受此启发，本文利用大肠杆菌异源表达系统及亲和层析技术，对藤壶胶层中一类重要功能蛋白Balcp19k进行了表达纯化，获得了高纯度、组分单一的药物分子（图1B），并发现该分子能够有效促进成纤维细胞的增殖和迁移行为（图1C），且在活体动物实验中通过调节巨噬细胞分型转化和抑制早期炎症反应，有效的促进了糖尿病小鼠的伤口愈合（图1D）。

图1.工作概要

【细胞相容性测试】

在细胞划痕实验中，Balcp19k的处理可有效促进成纤维细胞的迁移率：12小时，实验组和对照组中细胞迁移率分别为51.3±7.1%和33.8±0.7%；24小时，实验组的迁移率为65.9±6.4%，显著高于空白对照组的35.9±11.5%（图2A/B）。在Transwell实验中，Balcp19k处理同样显著增强了细胞穿透隔膜的能力（图2C/D）。鉴于成纤维细胞的迁移对于伤口闭合及血管再生的重要作用，Balcp19k促进成纤维细胞增殖和细胞迁移的特性预示着其在皮肤伤口修复方面的应用潜力。

图2.细胞迁移实验结果

【皮肤创面修复效果】

如图3所示，在动物活体实验中，伤口造模后第3天，0、100μg/ml、5mg/ml浓度 Balcp19k处理后的创面愈合率分别为13.83, 56.13±10.56, and 40.51±16.36%，即该药物分子有效促进了伤口的愈合过程，且100μg/ml相较于5mg/ml效果更加明显。3天以后，药物处理实验组的伤口愈合度仍然高于对照组，但不具备显著性差异，预示着Balcp19k可能在伤口愈合早期发挥作用。

图3.糖尿病小鼠皮肤伤口造模及创面修复结果

H&E、Masson染色结果揭示了Balcp19k在促进伤口创面闭合过程中的具体作用。在空白对照和高浓度（5mg/ml）实验组中，存在炎症细胞浸润现象（图4A），而在100μg/ml处理组中可见毛囊和皮脂腺的再生（图4B）。与此同时，低浓度Balcp19k也更大程度地促进了伤口处新生胶原细胞的沉积（图4C/D）。

图4.皮肤创面组织切片染色结果

在免疫荧光实验中，利用CD31 和α-SMA分别对血管内皮细胞和平滑肌细胞进行标记（图5A），可见低浓度蛋白处理在3天、7天这两个重要的时间点均有效促进了伤口区域的血管新生（图5B）。上述结果在组织层面明确了特定浓度Balcp19k在促进伤口愈合方面的显著效果。

图5.皮肤创面处血管新生情况

【细胞/分子机制解析】

利用Mac-2、TNF-α、、CD206进行荧光标记，发现低浓度Balcp19k的处理在伤口愈合早期（3天）能够激活巨噬细胞朝向M2分型转化（图6），意味着皮肤创面修复过程中早期炎症反应得到了有效抑制，而伤口的修复过程也借此得以促进。

图6.皮肤创面处巨噬细胞分型情况分析

相应的，代表性炎症基因（如IL-6、TNF-α、IFN-γ、MCP-1和IL-1β）的表达被抑制，肿瘤坏死因子TNF-α的表达同样略有下降（图7）。由此，Balcp19k可促进创面愈合早期巨噬细胞向M2表型转化。且由于早期炎症反应的减轻，促进了随后的胶原纤维沉积、血管生成等有利于皮肤创面修复的过程。

图7.皮肤创面处典型基因的表达情况分析

【总结】

本研究首次将白脊藤壶胶蛋白Balcp19k应用于生物医学领域，发现该生物活性分子具有理想的细胞相容性，能显著调节成纤维细胞的增殖和迁移。体内实验显示，Balcp19k通过调节M2巨噬细胞的转化和缓解早期炎症反应，促进糖尿病小鼠模型全层皮肤伤口愈合。这是国内外首次将藤壶生物胶活性蛋白应用于生物医疗的研究，展示其很好的临床应用潜力。希望这项研究成果能够作为一个起点，激发藤壶生物胶蛋白在生物医用材料中的应用研究，并进一步推动其临床应用。

来源：高分子科学前沿

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