診斷超聲聯(lián)合微泡通過(guò)miR-26b-5p介導(dǎo)的GSK3β抑制促進(jìn)傷口愈合的機(jī)制研究

《Scientific Reports》：Diagnostic ultrasound-microbubble therapy promotes wound healing through miR-26b-5p-mediated GSK3β suppression

【字體： 大 中 小 】 時(shí)間：2025年12月05日 來(lái)源：Scientific Reports 3.9

　　

皮膚傷口的修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的生物學(xué)過(guò)程，涉及炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、血管新生、上皮化和膠原重塑等多個(gè)階段。一旦這一過(guò)程被延遲或打亂，便可能導(dǎo)致傷口愈合障礙，形成難愈性創(chuàng)面。在全球范圍內(nèi)，傷口護(hù)理的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)高達(dá)數(shù)十億美元，而我國(guó)每年約有1億患者需要接受傷口修復(fù)干預(yù)，皮膚創(chuàng)傷相關(guān)死亡占總死亡率的10%，這已成為一個(gè)不容忽視的公共衛(wèi)生問(wèn)題。

目前，臨床針對(duì)難愈性傷口的治療手段多樣，包括局部清創(chuàng)、敷料治療、血管介入、負(fù)壓傷口治療、高壓氧治療、干細(xì)胞移植和脛骨橫向骨搬移技術(shù)等。然而，這些方法普遍面臨醫(yī)療成本高、療效不盡人意以及并發(fā)癥發(fā)生率高的問(wèn)題。因此，開發(fā)創(chuàng)新性治療替代方案顯得尤為迫切。

診斷超聲結(jié)合微泡對(duì)比劑（USMB）作為一種非侵入性技術(shù)，通過(guò)超聲介導(dǎo)的血流增強(qiáng)效應(yīng)改善組織灌注，其機(jī)制涉及空化效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)械力作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)而激活PI3K-Akt-eNOS等信號(hào)通路。更重要的是，這些物理信號(hào)可轉(zhuǎn)化為生物信號(hào)，通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子活性和表觀遺傳修飾，影響微RNA（miRNA）的表達(dá)譜。已有研究表明，超聲或機(jī)械力可調(diào)節(jié)miR-126、miR-21等血管生成相關(guān)miRNA，但USMB是否通過(guò)調(diào)控特定miRNA影響急性傷口愈合，其具體靶點(diǎn)和機(jī)制尚不明確。

在這項(xiàng)發(fā)表于《Scientific Reports》的研究中，西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院超聲科陳忠教授和黃楠博士團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立大鼠急性全層皮膚缺損模型，系統(tǒng)評(píng)估了USMB對(duì)傷口愈合的促進(jìn)作用，并深入探討了其潛在的分子機(jī)制。

研究人員采用的主要技術(shù)方法包括：建立大鼠急性全層皮膚缺損模型，使用集成式超聲診斷治療系統(tǒng)進(jìn)行USMB干預(yù)，通過(guò)超聲造影定量分析組織血流灌注，利用組織病理學(xué)染色（HE和Masson染色）評(píng)估上皮化和膠原沉積，采用免疫組化檢測(cè)CD31標(biāo)記的微血管密度，通過(guò)ELISA法測(cè)定炎癥因子（IL-1β、TNF-α）和生長(zhǎng)因子（TGF-β、VEGF）表達(dá)水平，運(yùn)用高通量miRNA測(cè)序篩選差異表達(dá)miRNA，并通過(guò)生物信息學(xué)分析和雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證miRNA與靶基因的相互作用，最后通過(guò)Western blot檢測(cè)PI3K/Akt/GSK-3β信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白的磷酸化水平。

USMB治療增強(qiáng)大鼠傷口組織的局部血流灌注

研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)超聲造影評(píng)估了USMB對(duì)傷口局部血流灌注的即時(shí)影響。結(jié)果顯示，在治療后的第3天和第5天，USMB處理組的平均灰度值和曲線下面積（AUC）均顯著高于治療前水平，表明USMB能夠持續(xù)增強(qiáng)傷口區(qū)域的血流灌注。

USMB療法加速大鼠急性傷口愈合

宏觀觀察發(fā)現(xiàn)，USMB組在傷口閉合速度和愈合質(zhì)量方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。至第4天，USMB組的愈合率已達(dá)約53%，明顯高于單純超聲組（US組）和模型組。隨著時(shí)間推移，這種優(yōu)勢(shì)更加明顯，第8天時(shí)USMB組愈合率約80%，而US組和模型組分別為71%和55%。至實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)（第12天），USMB組傷口幾乎恢復(fù)正常，最終愈合率顯著優(yōu)于其他兩組。

USMB促進(jìn)大鼠傷口組織上皮化和膠原纖維沉積

組織學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了USMB的促進(jìn)愈合作用。HE染色顯示，USMB組在第4天即開始上皮化，第8天上皮化程度最為 advanced，肉芽組織間隙最窄。Masson染色表明，USMB組膠原纖維排列更緊密、含量更豐富，且均勻分布在全層皮膚中。

USMB處理顯著增加組織中CD31和VEGF的表達(dá)

免疫組化結(jié)果顯示，USMB組CD31標(biāo)記的血管內(nèi)皮細(xì)胞陽(yáng)性表達(dá)在第4天和第8天顯著增加，于第8天達(dá)到峰值。ELISA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，USMB組VEGF表達(dá)在各時(shí)間點(diǎn)均高于模型組和US組，第8天達(dá)到最高水平，雖第12天略有下降，但仍維持較高水平。這些結(jié)果表明USMB治療促進(jìn)了傷口修復(fù)過(guò)程中的血管生成。

USMB處理增加組織中TGF-β的表達(dá)

炎癥因子檢測(cè)顯示，USMB組促炎因子TNF-α和IL-1β水平隨時(shí)間推移呈下降趨勢(shì)，在各時(shí)間點(diǎn)均顯著低于US組和模型組。相反，抗炎因子TGF-β在USMB組持續(xù)上升，第12天達(dá)到峰值，顯著高于其他兩組。

USMB促進(jìn)傷口愈合：差異表達(dá)miRNA的分析與驗(yàn)證

為深入探討USMB加速傷口愈合的機(jī)制，研究人員對(duì)傷口組織進(jìn)行了高通量miRNA測(cè)序。結(jié)果顯示，模型組與對(duì)照組相比有86個(gè)顯著差異表達(dá)的miRNA，模型組與USMB組相比有29個(gè)差異表達(dá)的miRNA。交叉比對(duì)發(fā)現(xiàn)9個(gè)重疊的miRNA，其在模型組中的表達(dá)變化在USMB組中得到逆轉(zhuǎn)。qRT-PCR驗(yàn)證證實(shí)了這9個(gè)miRNA的表達(dá)趨勢(shì)與測(cè)序結(jié)果一致，其中miR-26b-5p的表達(dá)差異最為顯著。

USMB促進(jìn)傷口愈合的miRNA靶基因數(shù)據(jù)庫(kù)分析

通過(guò)miRDB、miRWalk和TargetScan三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)這9個(gè)差異表達(dá)miRNA的靶基因，并利用Cytoscape軟件按最大團(tuán)中心性值排序。分析結(jié)果顯示，rno-miR-26b-5p可能調(diào)控四個(gè)關(guān)鍵靶基因：Gsk3β、Bod1、Carm1和Hgf。

USMB通過(guò)rno-miR-26b-5p靶向GSK3β基因促進(jìn)傷口愈合

雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)，miR-26b-5p可直接結(jié)合Gsk3β基因的3'非翻譯區(qū)。在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中抑制miR-26b-5p表達(dá)可上調(diào)GSK3β的mRNA和蛋白水平，而過(guò)表達(dá)miR-26b-5p則呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，表明miR-26b-5p介導(dǎo)了對(duì)Gsk3β的負(fù)向調(diào)控。

在動(dòng)物模型中，Western blot分析顯示，與對(duì)照組相比，模型組p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt和p-GSK3β/GSK3β比值顯著降低，而USMB組這些磷酸化蛋白比值顯著升高，表明USMB有效激活了傷口組織中的PI3K/Akt/GSK-3β信號(hào)通路。

研究結(jié)論與意義

本研究證實(shí)診斷超聲聯(lián)合微泡治療可通過(guò)促進(jìn)血管生成、減輕炎癥反應(yīng)和改善膠原沉積，有效加速急性傷口愈合過(guò)程。機(jī)制上，USMB可能通過(guò)下調(diào)miR-26b-5p，解除其對(duì)Gsk3β的抑制作用，進(jìn)而激活PI3K/Akt/GSK-3β信號(hào)通路，從而促進(jìn)傷口修復(fù)。

該研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于首次將USMB這一非侵入性技術(shù)應(yīng)用于急性傷口管理，并系統(tǒng)闡明了其通過(guò)miR-26b-5p-GSK3β軸調(diào)控傷口愈合的分子機(jī)制。這不僅為理解超聲微泡療法的生物學(xué)效應(yīng)提供了新視角，也為難愈性傷口的臨床治療提供了潛在新策略。

然而，本研究仍存在一定局限性，如使用的是急性傷口模型而非感染性或難愈性傷口模型；缺乏關(guān)鍵分子的功能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；未設(shè)置單獨(dú)的微泡對(duì)照組等。未來(lái)的研究將聚焦于更多臨床相關(guān)模型的應(yīng)用，以及更深入的通路機(jī)制解析，以推動(dòng)USMB治療的臨床轉(zhuǎn)化。