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膠原蛋白作用機(jī)理

2020-07-31

膠原蛋白作用機(jī)理

1、     膠原蛋白對(duì)創(chuàng)面的修復(fù)作用

膠原作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要組分,不僅起物理支撐的作用,同時(shí)還可通過細(xì)胞外基質(zhì)受體分子與細(xì)胞間實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞,參與調(diào)控細(xì)胞的行為。膠原可與細(xì)胞表面受體結(jié)合,參與細(xì)胞表面受體識(shí)別及信號(hào)傳導(dǎo)過程。膠原在細(xì)胞增殖、遷移、分化等細(xì)胞活動(dòng)中起到非常重要的作用,如組織重建,包括形態(tài)學(xué)的發(fā)生過程和創(chuàng)面的愈合;在免疫系統(tǒng)調(diào)控,以及止血和血栓形成等方面,膠原同樣起重要的作用。

膠原能促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng),將角質(zhì)形成細(xì)胞分別在膠原、明膠和水解膠原蛋白底物上培養(yǎng)時(shí),用顯微鏡觀察培養(yǎng)16小時(shí)后得細(xì)胞增殖情況,結(jié)果顯示,含膠原培養(yǎng)物中的細(xì)胞密度明顯大于其他樣品,這表明膠原具有明顯促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。膠原不僅能促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖,而且對(duì)維持細(xì)胞的分裂機(jī)能也有效果,因此可以制作成各類創(chuàng)面修復(fù)敷料使用。膠原敷料有多種形式,如膜片、海綿、顆粒和凝膠等。膠原敷料能全部或部分溶解,與宿主細(xì)胞外基質(zhì)相互作用,以促進(jìn)細(xì)胞在新結(jié)締組織上的黏附、移動(dòng)、生長(zhǎng)和沉積;此外,膠原也能誘導(dǎo)創(chuàng)面細(xì)胞分化、誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的趨化性,從而達(dá)到加速創(chuàng)傷修復(fù)、提高創(chuàng)面愈合質(zhì)量的效果。

 

2、     濕性環(huán)境有助于創(chuàng)面愈合

濕性傷口愈合(Moist Wound Healing)指的是為創(chuàng)面維持一個(gè)接近生理狀態(tài)的濕性環(huán)境,有利于加快創(chuàng)面重新上皮化、降低感染風(fēng)險(xiǎn),從而促進(jìn)創(chuàng)面愈合。

1962年,動(dòng)物學(xué)家George Winter在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí),相較于暴露于空氣中,在濕性環(huán)境下的創(chuàng)面其重新上皮化速度明顯加快[1]。這一實(shí)驗(yàn)奠定了采用濕性敷料護(hù)理傷口的理論基礎(chǔ)。至今,濕性傷口愈合理論已在大部分種類創(chuàng)面處理稱為被廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)[2]

濕性環(huán)境下的創(chuàng)面愈合具有如下特點(diǎn)[3]

1)   加速上皮化及創(chuàng)面愈合速度;

2)   減少炎癥反應(yīng)從而減少痂皮形成;

3)   減少過多的滲液和毒性物質(zhì),并發(fā)回了滲液的重要作用;

4)   促進(jìn)各種生長(zhǎng)因子的釋放;

5)   維持傷口濕潤(rùn)環(huán)境,保持恒定的溫度;

6)   促進(jìn)肉芽組織生長(zhǎng);

7)   減少纖維化;

8)   降低感染風(fēng)險(xiǎn);

9)   自溶清創(chuàng)作用;

10) 減少換藥次數(shù)及換藥帶來(lái)的疼痛。

作為一種親水的大分子結(jié)構(gòu)蛋白,膠原制作的不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的濕性或親水性創(chuàng)面敷料,其中凝膠、貼敷料等濕性敷料為創(chuàng)面形成濕性環(huán)境;海綿、膜、顆粒等親水性敷料在吸收創(chuàng)面滲出液后,也能在創(chuàng)面局部有效維持接近生理狀態(tài)的濕性環(huán)境。這有助于提高創(chuàng)面愈合的速率和質(zhì)量。

 

3、     低pH值微環(huán)境對(duì)創(chuàng)面愈合的益處[4]

  pH值是急性傷口和慢性傷口傷口愈合過程中涉及的關(guān)鍵因素之一。它影響基質(zhì)金屬蛋白酶活性、成纖維細(xì)胞活性、角質(zhì)形成細(xì)胞增殖、微生物增殖、生物膜形成和免疫反應(yīng)。傷口愈合過程的不同階段可能需要不同的pH值環(huán)境以從皮膚損傷和感染中恢復(fù),偏酸性環(huán)境可以提高成纖維細(xì)胞的增殖,而pH范圍在7.21~8.34的中性和堿性環(huán)境則適合于再上皮化。創(chuàng)面pH值的失衡可導(dǎo)致嚴(yán)重的慢性創(chuàng)面。

低pH有助于抑制蛋白酶活性,防止過量的蛋白酶活性影響創(chuàng)面愈合?;|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一個(gè)包含20多種蛋白酶的家族。它們能夠降解細(xì)胞外成分、促進(jìn)去除受損組織,但過量的蛋白酶也會(huì)引起內(nèi)皮細(xì)胞損傷并降解表皮-真皮連接,從而中斷傷口愈合過程。圖1描述了包括MMP2在內(nèi)的四種對(duì)創(chuàng)面愈合重要的蛋白酶,在不同pH環(huán)境下的活性,可見這4種蛋白酶可以在酸性環(huán)境(pH<5)下活性很低甚至失活。事實(shí)上,大部分蛋白酶的活力在酸性環(huán)境下會(huì)收到抑制,因此降低傷口部位的pH值可能是治療慢性傷口的有效方法。

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圖1 創(chuàng)面愈合過程中四種蛋白酶在不同pH下的活性

 

低pH也可影響細(xì)菌生長(zhǎng)以及其所產(chǎn)生毒素。一方面,酸性環(huán)境有助于抑制微生物生長(zhǎng)(如金黃色葡萄球菌增殖的最適pH為7.0~7.5),且能中和微生物代謝產(chǎn)生的氨;另一方面,研究表明低pH可改變金黃色葡萄球菌內(nèi)毒素C2(SEC2)的結(jié)構(gòu),從而使其失去毒性。維持創(chuàng)面區(qū)域的酸性環(huán)境可抑制細(xì)菌增殖和毒性,從而對(duì)促進(jìn)創(chuàng)面愈合、防止急性創(chuàng)面向慢性轉(zhuǎn)化起積極作用。

創(chuàng)爾生物制備的膠原,其溶液及浸出液均為弱酸性,其所制作的敷料有助于在創(chuàng)面局部形成低pH環(huán)境,這對(duì)處于愈合早期階段(炎癥反應(yīng)期、肉芽組織增生期)的創(chuàng)面,或難愈的慢性創(chuàng)面的愈合,都是有利的。



[1] G. D. Winter, Nature 193(4812):293-294 (1962)

[2] G. A. Kannon, et al., Dermatologic Surgery 21(7):583-590 (1995)

[3] 張燕輝等. 中華現(xiàn)代護(hù)理雜志 14(13):1528-1530. (2008)

[4] 1. S.-H. Kuo, et al., Diagnostics 10(2), 107-134 (2020).


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