口腔潰瘍(Oral Ulcer, OU)是最常見的口腔黏膜疾病之一,患病率高達5–20%,常伴隨劇烈疼痛,嚴重影響患者的咀嚼、進食和言語功能。當(dāng)前臨床治療主要依賴局部藥物,但往往效果有限,且易產(chǎn)生不良反應(yīng)。潰瘍愈合受阻主要源于兩大難題:持續(xù)的過度炎癥反應(yīng)和局部血管生成不足。雖然間充質(zhì)干細胞(MSCs)療法展現(xiàn)出良好的再生潛力,但其臨床應(yīng)用仍面臨細胞存活率低、免疫排斥和分化不可控等挑戰(zhàn)。此外,口腔內(nèi)潮濕且高度動態(tài)的環(huán)境也使傳統(tǒng)生物藥物容易被唾液稀釋和降解,導(dǎo)致生物利用度降低。

針對上述問題,溫州醫(yī)科大學(xué)羅麗華、王周光、徐俊鵬和蔡曉軍團隊提出了一種創(chuàng)新的無細胞治療策略:他們將人脫落乳牙干細胞(SHEDs)裂解物(CL) 封裝于纖維蛋白原/凝血酶(FT)水凝膠中,構(gòu)建出具有抗炎與促血管生成雙重功能的FT/CL智能水凝膠系統(tǒng)。該文章于2025年07月28日以《A cell-free SHED lysate-hydrogel system for oral ulcer healing with anti-inflammatory and pro-angiogenic effects》為題發(fā)表于《Journal of Nanobiotechnology》(DOI: 10.1186/s12951-025-03597-3)。

圖1 研究示意圖
(1)SHEDs和CL的成功培養(yǎng)與表征
成功從人脫落乳牙牙髓中分離出SHEDs,細胞表現(xiàn)出典型的MSC特性:免疫熒光染色CD146和Stro-1呈陽性;圖2A-C: 顯示原代SHEDs生長良好,表達MSC標(biāo)志物(CD146/Stro-1),并具有成骨、成脂、成軟骨分化能力。具備成骨、成脂、成軟骨的多向分化潛能;通過反復(fù)凍融法成功制備SHEDs來源的CL;考馬斯亮藍染色證實CL的蛋白質(zhì)譜與原始SHEDs高度相似。圖2D: 考馬斯亮藍染色證明CL的蛋白成分與原始SHEDs相似。CCK-8和活/死細胞染色表明CL無細胞毒性,且最佳濃度(150 μg/mL)能促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)的增殖。圖2E-G: CCK-8和活/死染色表明CL無細胞毒性,且150 μg/mL濃度能最佳促進HUVECs增殖。

圖2 SHED和CL的培養(yǎng)和表征。A SHED的原代培養(yǎng)。B MSC標(biāo)記CD146和Stro-1的免疫熒光染色。C SHED的成骨、成脂和軟骨發(fā)育分化。D相同數(shù)量細胞的SHED和CL考馬斯藍染色。E不同CL劑量下HUVECs細胞增殖情況F鈣黃素-AM(綠色)和PI(紅色)染色不同CL濃度下HUVECs G各組平均活細胞數(shù)F在所有實驗中,n=3個生物重復(fù)的數(shù)據(jù)均以平均值±SD表示。*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001
(2)FT/CL水凝膠的優(yōu)化與性能表征
SEM圖像顯示圖3A:水凝膠具有均勻多孔結(jié)構(gòu)。圖3B-C: 降解和釋放曲線表明FT (1:1.5) 水凝膠能持續(xù)降解并控制CL釋放超過60小時。圖3D-F: 活/死染色和CCK-8證明水凝膠生物相容性好,且FT (1:1.5) 促進細胞增殖效果最佳。通過篩選不同纖維蛋白原與凝血酶比例,確定FT (1:1.5) 為最佳配方,兼具良好的凝膠時間、降解速率和生物相容性。該水凝膠具備:均勻的多孔三維結(jié)構(gòu)。圖3G-H: 水凝膠表現(xiàn)出良好的可注射性,且FITC標(biāo)記顯示其能在口腔潰瘍面穩(wěn)定粘附超過24小時??煽氐腃L釋放能力(36小時釋放超過60%),展示出優(yōu)異的可注射性和強大的組織粘附性。

圖3 FT水凝膠的表征。A FT水凝膠的SEM圖像。B FT水凝膠在PBS中孵育的降解曲線。C 不同比例水凝膠中CL的累積釋放。D 與FT水凝膠共培養(yǎng)的HUVECs的鈣黃綠素-AM/PI染色圖像和(E)通過Image J的定量。F 與FT水凝膠共培養(yǎng)的HUVECs的OD值。G FT水凝膠的可注射性和宏觀凝膠化。H 通過監(jiān)測熒光染料評估異硫氰酸熒光素(FITC)標(biāo)記的FT水凝膠的滯留性。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD表示:*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
(3)FT/CL水凝膠在體外展現(xiàn)出抗炎與促血管生成雙重功效
抗炎作用:在與巨噬細胞共培養(yǎng)實驗中,F(xiàn)T/CL水凝膠能:在LPS誘導(dǎo)的M1模型中,顯著抑制促炎因子iNOS和TNF-α的表達。圖4A-H: 免疫熒光染色及定量顯示,F(xiàn)T/CL能顯著抑制LPS誘導(dǎo)的M1標(biāo)志物(iNOS, TNF-α),并促進IL-4誘導(dǎo)的M2標(biāo)志物(CD206, Arg1)表達。在IL-4誘導(dǎo)的M2模型中,顯著促進抗炎因子CD206和Arg1的表達。圖4I-K: 血管形成實驗表明,F(xiàn)T/CL處理組的管狀網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜,管腔長度和數(shù)量顯著高于對照組。促血管生成作用:在血管形成實驗中,與FT/CL水凝膠共培養(yǎng)的HUVECs:形成的管腔長度是對照組的2.5倍。形成的管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量是對照組的3.7倍。

圖4 FT/CL水凝膠在體外抑制炎癥并促進血管生成。A iNOS, B TNF-α, C CD206 和 D Arg1(紅色)以及CD68(綠色,巨噬細胞標(biāo)志)在不同組中的免疫熒光染色。各組E iNOS, F TNF-α, G CD206 和 H Arg1 表達的統(tǒng)計分析。I 8小時后HUVECs的血管形成圖像。J 描繪管長度的半定量分析。K 描繪管數(shù)量的半定量分析。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD表示。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
(4)FT/CL水凝膠在大鼠口腔潰瘍模型中加速愈合
宏觀愈合:FT/CL治療組潰瘍面積縮小最快,在第3、5、7天均保持最小。圖5B: 系列舌部照片顯示FT/CL組潰瘍愈合最快,第5天上皮幾乎完全恢復(fù)。行為學(xué)改善:顯著減少由疼痛引起的面部擦拭和口腔摩擦行為。圖5C-F: 行為學(xué)分析表明FT/CL組能顯著減少疼痛引起的面部擦拭和口腔摩擦次數(shù)。 促進體重恢復(fù),表明全身狀況改善。臨床評分:宏觀評分顯示FT/CL組臨床嚴重程度最低,無出血或膿腫。圖5G-H: FT/CL組體重恢復(fù)最快,宏觀臨床評分最低。

圖5 FT/CL水凝膠治療組在傷口愈合和酸誘發(fā)口腔潰瘍(OU)的行為評估方面顯示出更好的改善。A 顯示傷口產(chǎn)生和隨后的愈合階段的說明圖。B 7 天內(nèi)舌頭的代表性圖像。白線表示舌頭上的特定傷口。C 說明圖和第 1、2、3 天 3 分鐘時間內(nèi)擦拭面部的次數(shù)。 D Ctrl 組和 FT/CL 組之間的比較。E 說明圖以及第 1、2 和 3 天 3 分鐘塊期間的口腔摩擦次數(shù) (F)。*,Ctrl 組和 FT/CL 組之間的比較。G 與酸刺激后第 0 天相比體重的變化。H 宏觀評分評估 OU 的臨床嚴重程度。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD 表示。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
(5)FT/CL水凝膠促進高質(zhì)量的組織重塑
組織學(xué)顯示:治療第7天,F(xiàn)T/CL組表現(xiàn)出:最完整的再上皮化,上皮層更厚、結(jié)構(gòu)更成熟。圖6A-B: HE染色顯示FT/CL組上皮最完整、血管最豐富(黑色箭頭)。豐富的再生血管和成熟有序的膠原纖維沉積。圖6C-D: Masson染色顯示FT/CL組膠原排列有序且沉積量合理。細胞水平驗證:Ki67陽性細胞數(shù)顯著增加,表明細胞增殖活躍。TUNEL陽性細胞數(shù)顯著減少,表明細胞凋亡被有效抑制。 圖6E-H: Ki67和TUNEL染色表明FT/CL組細胞增殖最活躍,凋亡最少。

圖6 FT/CL水凝膠在第7天修復(fù)OU大鼠舌組織的有效性。A 潰瘍舌組織的HE染色。黑色箭頭表示再生血管。B 潰瘍舌組織的Masson染色。C 基底膜下血管的定量。D 膠原合成的定量分析。E 酸誘導(dǎo)潰瘍組織中 Ki67 的代表性免疫熒光圖像。F 各組Ki67表達量的統(tǒng)計分析。G 潰瘍舌組織的 Tunel 染色。H 各組tunel陽性細胞的定量分析。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD 表示。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
(6)FT/CL水凝膠在體內(nèi)強力促進血管再生
治療第7天,通過多種技術(shù)驗證其促血管生成能力:圖7A-D: 免疫熒光顯示FT/CL組CD31和VEGF表達強度最高,表明新生血管密度最高。qPCR與WB:CD31和VEGF在mRNA和蛋白水平的表達均顯著上調(diào)。圖7E-F: qPCR證實FT/CL組CD31和VEGF的mRNA水平最高。圖7G-I: Western Blot進一步在蛋白水平驗證了CD31和VEGF的上調(diào)。

圖7 FT/CL治療組在第7天顯示出更好的血管再生促進作用。A 酸誘導(dǎo)潰瘍組織中CD31的代表性免疫熒光圖像和(B) VEGF的代表性免疫熒光圖像。C 各組CD31表達量的統(tǒng)計分析和(D) VEGF表達量的統(tǒng)計分析。E 各組CD31的mRNA表達水平和(F) VEGF的mRNA表達水平。G 免疫印跡(WB)檢測各組CD31和VEGF蛋白表達水平。H CD31 和 (I) VEGF 的平均蛋白表達水平。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD 表示。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
(7)FT/CL水凝膠在體內(nèi)有效調(diào)控炎癥反應(yīng)
治療第3天(炎癥高峰期)的組織分析顯示:HE染色:FT/CL組炎癥細胞浸潤最少,基底膜再生最早。圖8A: 第3天HE染色顯示FT/CL組炎癥浸潤最輕,組織架構(gòu)恢復(fù)最好。圖8B: 免疫熒光顯示FT/CL組iNOS/TNF-α信號最弱,而CD206/Arg1信號最強。免疫熒光與WB:促炎M1標(biāo)志物(iNOS, TNF-α)表達最低,而抗炎M2標(biāo)志物(CD206, Arg1)表達最高,證明其能有效將巨噬細胞從M1表型極化為M2表型,從而控制炎癥。圖8C-H: Western Blot定量證實FT/CL組顯著抑制了M1蛋白表達,促進了M2蛋白表達。

圖8 FT/CL治療組在第3天表現(xiàn)出更好的炎癥調(diào)節(jié)。A 潰瘍舌組織的HE染色。B 酸誘導(dǎo)潰瘍組織中 iNOS、TNF-α、CD206 和 Arg1 的代表性免疫熒光圖像。C M1 標(biāo)記物 iNOS 和 TNF-α 的蛋白質(zhì)印跡分析。D M2 標(biāo)記 CD206 和 Arg1 的蛋白質(zhì)印跡分析。E iNOS 和 (F) TNF-α 的蛋白表達水平。G CD206 和 (H) Arg1 的蛋白表達水平。在所有實驗中,數(shù)據(jù)均以 n = 3 次生物學(xué)重復(fù)的平均值±SD 表示。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001
本研究巧妙地利用來源廣泛、無倫理爭議的人脫落乳牙干細胞(SHEDs),制備其細胞裂解物(CL) 作為“無細胞”的治療核心,規(guī)避了直接細胞移植的風(fēng)險。同時,利用FT水凝膠作為高效載體,解決了口腔環(huán)境下藥物滯留時間短的瓶頸。 該FT/CL智能水凝膠系統(tǒng)通過三重協(xié)同作用——抑制過度炎癥、促進血管新生、加速上皮修復(fù),實現(xiàn)了對口腔潰瘍的高效、高質(zhì)量愈合。它不僅為口腔潰瘍的臨床治療提供了一種安全、高效且易于轉(zhuǎn)化的新方案,其“無細胞”的治療理念和智能遞送技術(shù),也為其他黏膜損傷和慢性創(chuàng)面的治療帶來了廣闊的啟示與應(yīng)用前景。
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