Tagged: 熵弦星核

糖尿病已成为全球高发的慢性疾病，其引发的慢性难愈性创面是临床治疗的一大难题。这类创面因免疫功能低下、慢性炎症、氧化应激及血管再生障碍等问题，严重阻碍正常愈合过程，传统治疗手段效果往往不理想，患者完全愈合率不足50%，且存在恢复周期长、治疗成本高等问题。 近期，发表在Mater Today Bio上的一项研究DFO-loaded PDA nanoparticles facilitated 3D stem cell spheroids for diabetic wound repair by normalizing the pathological microenvironment为糖尿病创面修复带来了新突破，该研究将三维脂肪间充质干细胞球（3D-ADSCs）与负载去铁胺（DFO）的介孔聚多巴胺纳米颗粒（M@D）相结合，并包裹在明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）水凝胶支架中，构建出一种功能性生物复合材料，为改善糖尿病创面微环境、加速愈合提供了创新策略。 图 1. S&M@D水凝胶通过抑制氧化应激、抗炎、免疫调节和旁分泌作用促进糖尿病创面愈合的示意图 研究中所使用的M@D纳米颗粒设计独具匠心，既能有效清除活性氧（ROS），又能持续释放DFO。这一特性可显著减轻创面氧化应激反应，为血管生成创造有利条件，进而改善局部创面微环境。而这种优化后的环境，又能大幅提升3D-ADSCs球的存活能力、旁分泌活性及再生潜能。同时，3D-ADSCs球本身也能发挥强大的旁分泌、抗炎及免疫调节作用，在组织修复中扮演关键角色。M@D纳米颗粒与3D-ADSCs在GelMA水凝胶中的协同作用，不仅缓解了氧化应激导致的细胞损伤，还增强了血管化程度和营养供应，从而加速了糖尿病创面的愈合。 从具体研究结果来看，在3D-ADSCs球的分离与表征方面，研究人员通过酶消化法从大鼠腹股沟脂肪中成功分离出脂肪间充质干细胞（ADSCs），流式细胞术证实其高纯度，且具有成骨、成脂、成软骨的多向分化潜能。利用AggreWell™400板培养出的3D-ADSCs球，经活死染色和F-actin染色显示细胞活力高，细胞骨架完整，且在形成过程中发生明显的紧缩现象，细胞间黏附增强，保持了良好的活性和功能。 对于MPDA和M@D纳米颗粒的表征，TEM和SEM观察显示MPDA纳米颗粒具有独特的碗状介孔结构，有利于DFO的高效负载，DFO加载后纳米颗粒的形貌发生相应变化。粒度分析和zeta电位测定证实了M@D纳米颗粒的成功制备，红外光谱进一步验证了DFO在MPDA中的有效包裹，其负载效率达49.8%。 抗氧化能力评估显示，MPDA纳米颗粒对DPPH和超氧阴离子自由基具有浓度依赖性的清除效果，DFO本身也展现出优异的抗氧化活性，能直接清除多种自由基，这为减轻创面氧化应激提供了有力支持。 M@D水凝胶的表征结果显示，其具有交联多孔结构，有利于吸收创面渗出液，且具备自修复性能，能在机械应力下维持结构完整性。同时，该水凝胶还表现出剪切变稀行为，具有良好的可注射性，便于填充不规则创面。在药物释放方面，M@D水凝胶在酸性环境（类似糖尿病创面环境）中DFO释放更快，24小时释放65.23%，96小时累计释放达90.61%，能更好地适应创面需求。 生物相容性及保护作用研究表明，M@D水凝胶在氧化应激条件下能显著提高ADSCs的存活率，且不影响3D-ADSCs球的多能性。同时，M@D纳米颗粒能有效螯合细胞内铁离子，抑制铁死亡，恢复GPX4表达，保护细胞免受氧化损伤，还能清除细胞内ROS，保护线粒体完整性。 体外伤口愈合活性评估发现，M@D水凝胶提取物与3D-ADSCs球上清液的组合（S&M@D）能显著促进L929成纤维细胞和HUVEC内皮细胞的迁移，在Transwell和划痕实验中均表现出最佳效果。在促血管生成方面，S&M@D组能诱导HUVEC形成密集且有序的毛细血管样管状网络，上调HIF-1α和VEGF的表达，显示出最强的血管生成潜力。 图 2：不同处理下的血管生成能力评估 巨噬细胞极化实验显示，3D-ADSCs球上清液和M@D水凝胶提取物能有效促进LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞从促炎的M1表型向抗炎的M2表型极化，降低促炎因子表达，升高抗炎因子水平，有助于减轻创面过度炎症反应。 在3D-ADSCs球旁分泌活性保护方面，M@D水凝胶提取物在高ROS环境下能改善3D-ADSCs球的生长因子分泌，包括PDGF、VEGF、EGF和IGF-1等，且3D培养的ADSCs分泌VEGF的量显著高于2D培养。 体内糖尿病创面愈合实验中，STZ诱导的糖尿病小鼠模型显示，S&M@D凝胶处理组创面愈合速度显著加快，较其他组提前约7天完成愈合。激光多普勒成像显示该组创面血流灌注恢复更好，免疫荧光染色显示CD31和α-SMA表达最高，血管生成更活跃。组织学分析显示S&M@D组上皮再生更完全，胶原纤维排列更有序，胶原蛋白沉积更多，炎症反应更轻，巨噬细胞向M2表型极化更明显，细胞增殖活性更高。 图 3：负载去铁胺的介孔聚多巴胺与三维脂肪间充质干细胞球水凝胶能有效加速糖尿病创面愈合 图 4：体内负载去铁胺的介孔聚多巴胺与三维脂肪间充质干细胞球水凝胶促进糖尿病创面愈合和毛囊再生 机制研究通过RNA测序发现，S&M@D处理显著下调了与炎症和免疫反应相关的通路，如NF-κB信号通路，Western blot验证显示p-NF-κB和p-IκBα水平显著降低，表明其能减轻炎症反应，促进创面从炎症期向增殖和重塑期过渡。生物相容性评估证实S&M@D无明显器官毒性，血液相容性良好。 综上所述，这项研究通过将M@D纳米颗粒与3D-ADSCs球结合，充分发挥了两者的协同作用，有效改善了糖尿病创面的病理微环境，加速了创面愈合。这一创新疗法为糖尿病创面的临床治疗提供了全新思路，有望推动干细胞疗法与材料科学在慢性创面治疗中的应用，为众多糖尿病患者带来福音，未来在再生医学领域具有广阔的应用前景。（生物谷Bioon.com） 参考文献： Luo T, Zhu P, Li S, et al. DFO-loaded PDA nanoparticles facilitated 3D stem cell spheroids for diabetic wound repair by normalizing the pathological microenvironment. Mater Today Bio. 2025;33:101973. Published 2025 Jun 14. doi:10.1016/j.mtbio.2025.101973

猪肉作为全球饮食结构中的重要组成部分，不仅是优质蛋白质和必需氨基酸的主要来源，还富含铁、锌、硒及B族维生素等关键营养素。随着消费者健康意识的提升和生活水平的提高，对猪肉品质与风味的要求日益严苛，如何通过安全有效的方式优化这些指标已成为科研领域的焦点。 近期，J Anim Sci Biotechnol发表的一项研究Co-cultivation of Lactobacillus acidophilus and Bacillus subtilis mediates the gut-muscle axis affecting pork quality and flavor揭示了益生菌联合培养通过调控肠道-肌肉轴改善猪肉品质与风味的新机制，为这一领域提供了重要参考。 该研究以杜长大杂交公猪为对象，通过在饲料中添加由嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌组成的益生菌复合物（FAM），系统分析其对猪肉品质、肌肉成分及肠道菌群的影响。结果显示，FAM干预显著降低了背最长肌的滴水损失，这一指标的改善与肌纤维形态变化密切相关——FAM组猪的肌纤维直径和面积显著减小，密度显著增加，而肌纤维类型比例未发生明显改变，提示肌纤维结构的致密化可能是提升肌肉持水性的关键因素。 在风味物质方面，FAM组猪肉的氨基酸组成发生显著优化：鲜味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）、甜味氨基酸（苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸）及多种苦味氨基酸（缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸等）含量均显著升高，其中谷氨酸和天冬氨酸的增加直接增强了猪肉的鲜味特征。呈味核苷酸分析发现，肌苷酸（IMP）含量在FAM组中显著提升，作为影响肉味的核心物质，IMP与氨基酸的协同作用可显著增强整体风味强度。值得注意的是，肌肉中长链脂肪酸组成未受FAM干预影响，表明其对风味的调控主要集中在氨基酸和核苷酸代谢途径。 图 1：猪背最长肌中呈味核苷酸含量 肠道菌群分析揭示了上述变化的潜在机制：尽管两组猪肠道菌群的α多样性无显著差异，但菌群结构存在显著分化。FAM组中，聚糖降解菌（如Prevotella copri、Prevotella sp. P2-180）和短链脂肪酸产生菌（Phascolarctobacterium succinatutens）的丰度显著增加，而拟杆菌目细菌、Treponema bryantii等的丰度降低。功能注释显示，FAM组肠道菌群的氨基酸转运与代谢、糖降解等功能显著增强，碳水化合物活性酶（CAZymes）如GH2、GH78等的丰度升高，这些酶在复杂碳水化合物的降解中发挥关键作用，为宿主提供更多代谢底物。同时，FAM干预还降低了肠道菌群中链霉素、林可酰胺类抗生素耐药基因及毒力因子（如黏附相关基因）的丰度，提示其可能通过改善肠道微生态平衡提升宿主健康状态。 图 2：猪结肠菌群的多样性和结构 相关性分析进一步证实，Prevotella copri的丰度与肌肉中总氨基酸、天冬氨酸、赖氨酸含量呈正相关，提示该菌可能通过分泌CAZymes参与营养物质代谢，经肠道-肌肉轴促进风味物质在肌肉中的积累。Phascolarctobacterium等短链脂肪酸产生菌则可能通过代谢产物影响肌肉能量代谢，间接参与IMP的合成与保留。 图 3：结肠菌群与肌肉氨基酸含量的相关性热图 综上，这项研究明确了FAM通过重塑肠道菌群结构，经肠道-肌肉轴调控肌肉风味物质积累和品质特性的作用机制，首次证实了益生菌介导的肠道菌群调控在改善猪肉风味中的应用价值。这一发现不仅为畜牧业通过膳食干预提升肉品品质提供了新思路，也为理解肠道菌群与宿主代谢的跨器官交流提供了重要依据。随着此类研究的深入，未来有望通过精准调控肠道菌群，实现优质、风味独特的肉类产品的高效生产，既满足消费者对高品质饮食的需求，也为可持续畜牧业发展注入新的活力。（生物谷Bioon.com） 参考文献： Lin Z, Zhou X, Lu T, et al. Co-cultivation of Lactobacillus acidophilus and Bacillus subtilis mediates the gut-muscle axis affecting pork quality and flavor. J Anim Sci Biotechnol. 2025;16(1):93. Published 2025 Jul 2. doi:10.1186/s40104-025-01229-2

代谢对神经退行性疾病的发生具有影响。研究表明，胰岛素抵抗会破坏大脑中的胰岛素信号通路，导致神经元对葡萄糖的摄取和利用受损。大脑胰岛素抵抗可导致淀粉样蛋白累积、tau蛋白过度磷酸化、氧化应激和蛋白质糖基化增加，这都与阿尔茨海默病（AD）的病理机制有关。