上交大李海燕/港中文陈汉辉：海藻酸钠水凝胶调节吞噬细胞皮肤再生
炎症反应作为创面修复中重要的组成部分始终受到大量关注。通过生物材料来调控创伤部位的炎症反应从而促进创面修复也成为近年来的研究热点。在创面修复相应的炎症反应中，巨噬细胞作为最先到达以及发挥主要功能的细胞之一，在炎症反应以及相应的组织修复过程中起着重要的作用。
上海交通大学李海燕副教授和香港中文大学陈汉辉助理教授研究团队前期的实验显示生物活性玻璃以及由其构成的可注射水凝胶可以促进多种组织修复，包括骨组织和皮肤组织。但是，生物活性玻璃如何影响具体的组织修复过程，尤其是其是否能够通过影响创伤部位的炎症反应从而加速组织修复以及其对宿主炎症反应的调控是否在其促进组织修复过程中起到关键的作用仍未能得到完全的揭示。
在本文章中，他们将皮肤创面修复的动物模型和巨噬细胞耗减的动物模型进行结合，构建了巨噬细胞耗减的皮肤创面修复模型，同时利用体外细胞实验和动物模实验阐述了含有生物活性玻璃的水凝胶是如何通过调控巨噬细胞的行为从而促进皮肤创面修复，以及在巨噬细胞耗减的小鼠模型下验证了巨噬细胞在由含生物活性玻璃的水凝胶诱导的组织修复中起到的关键作用。细胞实验表明，含有生物活性玻璃的水凝胶能诱导巨噬细胞M2方向的极化，且极化的M2巨噬细胞包含M2a，M2b，以及M2c三种亚型。同时，他们发现被极化的巨噬细胞内包括TGF-beta，vEGF等与组织修复相关的生长因子基因表达也在含有生物活性玻璃的水凝胶刺激下得到上调。此外，由生物活性玻璃水凝胶刺激后的巨噬细胞的条件培养液能够促进成纤维细胞和内皮细胞的迁移，以及促进成纤维细胞中Collagen I，Collagen III，Elastin 和Fibronectin的分泌，并促进内皮细胞的血管化。
当他们在正常的小鼠皮下注射GFP转染的成纤维细胞和内皮细胞以及含有生物活性玻璃的水凝胶后，他们观察到生物活性玻璃水凝胶可以吸引成纤维细胞和内皮细胞向其迁移。然而，在巨噬细胞耗减的小鼠模型中，巨噬细胞的耗减明显消弱了生物活性玻璃水凝胶诱导成纤维细胞和内皮细胞向其迁移的能力。在正常小鼠皮肤创面修复中，可以观察到在创面添加了生物活性玻璃水凝胶后，创面的愈合加快，新生组织中胶原沉积速度，新生血管的生成速度以及血管的成熟度均得到提升。然而，在巨噬细胞耗减的皮肤创面修复的小鼠模型中，他们发现了巨噬细胞的大规模耗减会在很大程度上抑制生物活性玻璃水凝胶对皮肤缺损的修复作用，包括但是不限于减少减缓创面的愈合，减少胶原的沉积，减少新生血管的生成以及减缓血管的成熟。
本研究阐述了生物活性玻璃水凝胶促进皮肤创面修复的具体机制，以及揭示了巨噬细胞在这一过程中的关键作用，为皮肤创面修复材料的设计提供了良好的借鉴。论文第一作者是香港中文大学的朱彦伦博士生，香港中文大学的陈汉辉助理教授和上海交通大学的李海燕副教授为该文章的共同通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金委（31771024，31971274）,上海交通大学的跨学科计划(ZH2018ZDA20, YG2017MS20) 以及香港研究资助局（24204819）的支持。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220304622
来源：Biomaterials杂志
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