陳端凱,馮 時,唐乾利,姜 艷,2,唐 強,岑小寧,黃漢基,尹 星
(1.右江民族醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院,廣西 百色 533000;2.廣西大學(xué)醫(yī)學(xué)院,廣西 南寧 530004;3.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床學(xué)院,廣西 南寧 530001)
慢性難愈合創(chuàng)面是指創(chuàng)面皮膚在一個月內(nèi)無法實現(xiàn)皮膚的完整性,且炎癥反應(yīng)和組織損傷不斷增加的創(chuàng)面[1]。本病發(fā)病率高,常影響患者的生活質(zhì)量,給其帶來巨大的心理及經(jīng)濟負擔。目前臨床針對慢性難愈合創(chuàng)面的治療方法各式各樣,但療效均具有局限性。因此,人們都嘗試以濕潤暴露療法/濕潤燒傷膏(moist exposed burn therapy/moist exposed burn ointment,MEBT/MEBO)治療慢性難愈合創(chuàng)面。
徐榮祥教授發(fā)明的MEBT/MEBO應(yīng)用于燒傷創(chuàng)面,主要是將濕潤暴露療法與濕潤燒傷膏的有機結(jié)合[2],且臨床療效明顯。唐乾利教授研究團隊[3-4]將該技術(shù)拓展應(yīng)用于慢性難愈合皮膚潰瘍創(chuàng)面,并進行了一系列臨床與基礎(chǔ)研究,取得了較好的研究成果,但具體作用機制仍然不甚明了,仍待進一步探索。已有研究表明:細胞外基質(zhì)(ECM)表達的變化在慢性難愈合創(chuàng)面修復(fù)方面具有一定的作用效果[5],而基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)可參與ECM的降解與重塑[6],其中基質(zhì)金屬蛋白酶2( MMP-2)和基質(zhì)金屬蛋白酶9( MMP-9)能夠通過降解ECM,進而來參與ECM重塑的調(diào)節(jié)。但MEBT/MEBO是否通過影響慢性難愈合創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9的表達來促進創(chuàng)面愈合?尚未得到證實。
有鑒于此,本研究將通過構(gòu)建大鼠慢性難愈合創(chuàng)面模型,觀察大鼠創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9的動態(tài)表達,以及MEBT/MEBO的影響效果,進而闡明 MMP-2和 MMP-9在創(chuàng)面修復(fù)中的具體作用,并完善MEBT/MEBO的部分作用機制,為臨床推廣提供理論依據(jù)。
1.1 實驗材料
1.1.1實驗動物 SPF級Wistar成年大鼠【長沙市天勤生物技術(shù)有限公司提供,許可證號SCXK(湘)2014.0011】,♂,12周齡,體質(zhì)量(235±15)g。
1.1.2儀器與試劑 Western blot全套系統(tǒng)(美國BIO-RAD);超微量紫外分光光度計(德國Backman);酶標儀(美國賽默飛);實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)儀(美國Roche);4 ℃離心機(德國Eppendorf);顯微鏡(日本Olympus)。美寶濕潤燒傷膏(汕頭市美寶制藥有限公司,國藥準字Z20000004);貝復(fù)新(珠海億勝生物制藥有限公司,國藥準字S20040001);醋酸氫化可的松(上海通用藥業(yè)股份有限公司,國藥準字H31021290); MMP-2和 MMP-9一抗(美國Novus);二抗(北京索萊寶); MMP-2、 MMP-9和GAPDH引物(上海生工);RNA提取、逆轉(zhuǎn)錄、熒光試劑盒(北京天根); MMP-2、 MMP-9 ELISA試劑盒(美國R&D公司)。
1.2 實驗方法
1.2.1動物模型的建立 將90只SPF級♂ Wistar大鼠,適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,按數(shù)字表法隨機分為5組:MEBO組、貝復(fù)新組、慢性組、急性組及空白組,每組18只。經(jīng)10%水合氯醛(3 mL·kg-1)腹腔注射麻醉后,對5組大鼠均進行備皮。除急性組和空白組外,其余3組大鼠均參照付小兵等全層皮膚缺損法和沈氏改良塑料環(huán)肉芽腫定量法經(jīng)改進制成大鼠慢性難愈合創(chuàng)面模型[7-8]。在大鼠靠近脊柱處剪切15 mm圓形全層皮膚開放性創(chuàng)口,隨后敷蓋消毒干紗布,并膠條固定。再對MEBO組、貝復(fù)新組和模型組腹腔注射醋酸氫化可的松[8 mg·(100 g)-1]處理,建立成大鼠慢性難愈合創(chuàng)面模型。急性組以同樣的方法進行剪切皮膚包扎處理,但是不注射醋酸氫化可的松??瞻捉M只需進行備皮處理,而沒有做任何創(chuàng)面損傷處理。
1.2.2治療方法 造模成功后,隨后進行早晚各一次的常規(guī)消毒和換藥處理,直至取材完成。換藥方法如下:MEBO組在創(chuàng)面均勻涂抹MEBO藥膏(約1.0 mm厚)后,再在傷口敷蓋浸有MEBO藥膏的紗布塊[0.2 g·(cm2)-1];貝復(fù)新組在創(chuàng)面涂抹貝復(fù)新[262.5 U·(cm2)-1]后,再在創(chuàng)面敷蓋浸有貝復(fù)新的紗布塊[60.0 U·(cm2)-1];急性組和慢性組只需將浸有生理鹽水的紗布塊敷蓋于創(chuàng)面上。包扎前均加蓋兩層干紗布,膠條“豐”型固定。
1.2.3實驗標本采集 造模后,分別于d 3、14每組各隨機處死9只大鼠,剪取相同部位從深筋膜下層切取距離創(chuàng)緣0.5 cm的整個創(chuàng)面及周圍組織的肉芽組織,一部分儲存于-80 ℃冰箱,待進行蛋白及基因檢測,另一部分則放在10%甲醛中進行固定,待后期行病理切片觀察。
1.3 檢測方法
1.3.1創(chuàng)面愈合情況 于造模d 3、14,對傷口大小進行透明薄膜覆蓋描畫及拍照記錄。并利用Image J軟件對創(chuàng)面進行分析處理,創(chuàng)面愈合率計算公式:創(chuàng)面愈合率/%=[(原始創(chuàng)面面積-殘余創(chuàng)面面積)/原始創(chuàng)面面積]×100%。創(chuàng)面愈合時間則以創(chuàng)面?zhèn)谕耆掀せ癁闃藴蔬M行計算。
1.3.2HE染色 取創(chuàng)面組織后,進行固定脫水包埋切片等操作。再行常規(guī)HE染色,在光學(xué)顯微鏡下觀察各組創(chuàng)面組織形態(tài)學(xué)變化。
1.3.3ELISA MMP-2和MMP-9的檢測方法均按照ELISA試劑盒操作說明書進行操作,檢測各組織勻漿中 MMP-2和 MMP-9蛋白表達情況。
1.3.4Western blot技術(shù) 取標本后,提取蛋白,檢測蛋白濃度。SDS-PAGE電泳,轉(zhuǎn)膜至PVDF膜;室溫搖床封閉1 h;清洗(均用TBST清洗3次,每次6 min,下同);4 ℃一抗搖床孵育過夜;清洗;室溫二抗孵育1 h;清洗;洗膜結(jié)束后進行發(fā)光顯影。最后利用Image J軟件進行灰度分析處理。
1.3.5qRT-PCR 按照試劑盒操作說明書進行提取RNA和逆轉(zhuǎn)錄處理,再以逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA進行擴增檢測目的mRNA轉(zhuǎn)錄水平。再將檢測到的CT值,用相對定量2-ΔΔCt法進行分析處理。見Tab 1。
Tab 1 Primer sequence
2.1 MEBO對大鼠大體情況的影響造模d 2,慢性組大鼠死亡2只,補同批次大鼠2只,其他各組均無死亡情況。余下老鼠情況良好,能夠正常自主飲食飲水。
造模d 3,滲液、水腫情況:急性組、MEBO組和貝復(fù)新組輕于慢性組;肉芽組織生長情況:急性組、MEBO組和貝復(fù)新組可見肉芽組織的存在,而慢性組則較少見。見Fig 1。
Fig 1 General situation of wound healing
A: Acute wound group; B: Chronic wound group;C: rb-bFGF group; D: MEBO group.1: d 3; 2: d 14.
造模d 14,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組創(chuàng)緣長出毛發(fā),創(chuàng)口干燥,且均長出痂皮;而慢性組創(chuàng)口可見色澤暗紅、壞死、紅腫及滲液滲出。
2.2 MEBO對大鼠創(chuàng)面愈合時間及愈合率的影響急性組、MEBO組和貝復(fù)新組創(chuàng)面愈合時間明顯短于慢性組,且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見Fig 2。
與慢性組相比,造模d 3,急性組創(chuàng)面愈合率增高,且有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);MEBO組和貝復(fù)新組也增高,但是差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05);而d 14,創(chuàng)面愈合率均升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。見Fig 3。
Fig 2 Wound healing in each
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group;3: rb-bFGF group; 4: MEBO group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
Fig 3 Wound healing rate in each group
*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
2.3 MEBO對大鼠創(chuàng)面組織形態(tài)學(xué)變化的影響空白組是正常皮膚,故可見正常的皮膚附件存在,整齊排列的膠原纖維及少量成纖維細胞。
造模d 3,炎性細胞浸潤情況:各組均可見大量炎性細胞的浸潤;間質(zhì)水腫情況:慢性組間質(zhì)水腫情況較急性組、MEBO組和貝復(fù)新組嚴重;新生毛細血管情況:急性組、MEBO組和貝復(fù)新組可見排列紊亂的毛細血管分布,而慢性組稀少。
d 14,炎性細胞浸潤情況:除慢性組外,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組幾乎不見炎性細胞的浸潤。膠原纖維情況:急性組、MEBO組和貝復(fù)新組可見到排列整齊的膠原纖維,而慢性組則排列紊亂;皮膚附件生長情況:除慢性組外,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組均可見正常皮膚附件生長。見Fig 4。
Fig 4 Changes of wound tissue morphology of rats in each group at each time point(HE,×200)
A: Acute wound group; B: Chronic wound group; C: rb-bFGF group; D: MEBO group; E: Blank group.1: d 3; 2: d 14
2.4 MEBO對大鼠創(chuàng)面組織勻漿中 MMP-2和 MMP-9表達的影響通過ELISA檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn):空白組MMP-2和 MMP-9低表達。與慢性組比較,d 3創(chuàng)面組織中,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組均增高,且有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);而d 14,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組MMP-2和MMP-9表達也均降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),(見Fig 5,6)。
2.5 MEBO對大鼠創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9蛋白表達情況的影響空白組幾乎不表達 MMP-2和MMP-9。與慢性組相比,d 3創(chuàng)面組織中,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組中 MMP-2和 MMP-9的蛋白表達量增高(均P<0.05);d 14,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組中 MMP-2和 MMP-9的蛋白表達量均降低(均P<0.05),(見Fig 7,8)。
Fig 5 Protein expression of MMP-2 in homogenate
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group; 4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
Fig 6 Protein expression of MMP-9 in homogenate
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group; 4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
2.6 MEBO對大鼠創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9 mRNA轉(zhuǎn)錄水平的影響空白組幾乎不轉(zhuǎn)錄 MMP-2 mRNA和 MMP-9 mRNA。與慢性組相比,d 3創(chuàng)面組織中,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組中 MMP-2 mRNA和 MMP-9 mRNA轉(zhuǎn)錄水平均增高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05);在d 14,急性組、MEBO組和貝復(fù)新組中 MMP-2 mRNA和 MMP-9 mRNA轉(zhuǎn)錄水平均降低,差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05),(見Fig 9,10)。
Fig 7 Protein expression of MMP-2
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group; 4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
Fig 8 Protein expression of MMP-9
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group;4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
慢性難愈合創(chuàng)面快速增長的發(fā)病率正在威脅著臨床醫(yī)生,其不愈合傷口的增長速度遠遠快于有效新療法的出現(xiàn),故尋求有效治療慢性難愈合創(chuàng)面的新方法迫在眉睫。本研究通過探討MEBT/MEBO對慢性難愈合創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9表達的影響,并進一步探討MEBT/MEBO可能作用機制,為臨床治療慢性難愈合創(chuàng)面提供理論依據(jù)。
Fig 9 mRNA expression of MMP-2 in each
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group; 4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
Fig 10 mRNA expression of MMP-9 in each
1: Acute wound group; 2: Chronic wound group; 3: rb-bFGF group; 4: MEBO group; 5: Blank group.*P<0.05vsAcute wound group;#P<0.05vsChronic wound group.
MMP-2和 MMP-9具有降解ECM蛋白并激活細胞因子、趨化因子的功能,故常參與皮膚傷口愈合的過程,如炎癥,基質(zhì)重塑和上皮的形成。而ECM是廣泛的分布于各細胞之間,參與關(guān)鍵細胞的調(diào)節(jié)作用,如細胞的黏附、遷移、增殖、分化和存活。在正常生理情況下,ECM的穩(wěn)態(tài)平衡是確保正常器官發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵,而 MMP-2和 MMP-9參與這一穩(wěn)態(tài)平衡的維持。已有多項研究證明,當出現(xiàn)基質(zhì)異常沉積時, MMP-2和 MMP-9的表達量就會升高,以降解ECM的含量,來保證穩(wěn)態(tài)的平衡[5,6,9-11]。因此, MMP-2和 MMP-9在創(chuàng)面愈合中作用不容小覷。
本研究結(jié)果顯示,急性組中 MMP-2和 MMP-9的表達呈先升高后降低的趨勢,而慢性組中 MMP-2和 MMP-9表達的升高呈明顯的時間依賴性,然而在d 14慢性組表達明顯高于急性組。在正常皮膚中能夠少量表達 MMP-2,而幾乎不表達 MMP-9。慢性創(chuàng)口在早期炎癥階段狀態(tài)下,就出現(xiàn)了修復(fù)的停滯;而急性組能夠進行正常修復(fù)的主要原因是由于它能夠及時的通過炎癥階段這一進程,進入增殖與重塑階段。此次實驗通過建立大鼠創(chuàng)面模型,發(fā)現(xiàn)了慢性創(chuàng)面與急性創(chuàng)面的愈合差異可能與 MMP-2和 MMP-9表達變化相關(guān)。既往研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),急性創(chuàng)面早期 MMP-2和 MMP-9表達升高,但是后期將恢復(fù)到基礎(chǔ)水平;而在炎癥持續(xù)的情況下,慢性創(chuàng)面組織中的 MMP-2和 MMP-9表達持續(xù)上升并在后期高于急性創(chuàng)面組織的表達,進而導(dǎo)致創(chuàng)面發(fā)生延遲愈合。本研究結(jié)果與既往發(fā)現(xiàn)相契合[12-13]。
同時,在研究過程中發(fā)現(xiàn):MEBO組和貝復(fù)新組中 MMP-2和 MMP-9的表達與慢性組之間的差異是隨時間的變化發(fā)生改變的;在創(chuàng)傷的早期,MEBO組和貝復(fù)新組中的 MMP-2和 MMP-9的表達量是高于慢性組的,而后期則低于慢性組的表達,且我們通過創(chuàng)面愈合率與創(chuàng)面愈合時間的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),MEBO組和貝復(fù)新組的創(chuàng)面愈合情況較慢性組好,提示:MEBO組和貝復(fù)新組可能通過調(diào)控 MMP-2和 MMP-9的表達來促進創(chuàng)面愈合的。
創(chuàng)面愈合的關(guān)鍵在于血管新生為創(chuàng)面提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)[14]。血管新生的關(guān)鍵在于血管發(fā)生側(cè)支生芽,而生芽的關(guān)鍵在于血管基底膜的降解, MMP-2和 MMP-9在其中發(fā)揮著重要的作用,本研究HE染色結(jié)果發(fā)現(xiàn),早期高表達 MMP-2和 MMP-9的急性組、MEBO組和貝復(fù)新組能夠觀察到大量的毛細血管新生,提示MMP-2和 MMP-9促進創(chuàng)面愈合可能是通過降解ECM,進而促進血管新生。這與既往研究結(jié)果一致,MMP-2和 MMP-9能夠降解ECM,調(diào)節(jié)著ECM的穩(wěn)態(tài)平衡,進而促進創(chuàng)面的愈合[9,15]。
綜上,本研究結(jié)果表明 ,MMP-2和MMP-9與創(chuàng)面愈合結(jié)局密切相關(guān),MEBT/MEBO可能通過調(diào)控慢性難愈合創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9表達來影響創(chuàng)面的愈合,這為臨床治療慢性難愈合創(chuàng)面提供了更價廉、效優(yōu)的治療方法。全面了解 MMP-2和 MMP-9的調(diào)節(jié),對創(chuàng)面修復(fù)和患者預(yù)后有著重要的作用,我們在研究中雖證實MEBT/MEBO能夠調(diào)控慢性創(chuàng)面組織中 MMP-2和 MMP-9的表達,但是MEBT/MEBO是否可通過調(diào)控 MMP-2和 MMP-9來影響慢性創(chuàng)面組織中ECM表達尚屬未知,故仍需進行體內(nèi)外 MMP-2和 MMP-9基因位點敲除實驗,進一步闡述其具體機制。