Science Advances ：粪产碱菌能纠正异常基质金属蛋白酶表达并促进糖尿病伤口的上皮再生

慢性伤口，尤其是与糖尿病相关的伤口，是一个重大的医疗挑战，影响了数百万人并导致大量的医疗费用。这些伤口通常表现出皮肤修复机制的缺陷，导致持续的炎症、组织损伤和感染。研究表明，糖尿病足溃疡的微生物群与愈合效果不佳相关，然而在伤口中还存在许多可以促进皮肤修复和愈合的共生微生物，其机制尚未得到充分研究。

近日，宾夕法尼亚大学Elizabeth A. Grice研究团队在Science Advances发表了题为Alcaligenes faecalis corrects aberrant matrix metalloproteinase expression to promote reepithelialization of diabetic wounds的研究论文，对经常从慢性伤口中恢复但很少引起感染的一种革兰氏阴性菌——粪产碱菌（Alcaligenes faecalis）进行了研究，发现用粪产碱菌处理糖尿病伤口可促进角质形成细胞的再上皮化，从而加速早期愈合。

通过糖尿病足溃疡的纵向前瞻性队列研究，Elizabeth A. Grice团队分析了糖尿病足溃疡的微生物组成，揭示了金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等常见伤口病原体以及非致病性人类皮肤共生菌粪产碱菌的存在。由于粪产碱菌在糖尿病足溃疡微生物群中极为常见，且经常从慢性伤口中恢复又很少引起感染，研究人员考察了其对糖尿病伤口愈合的直接影响。通过用粪产碱菌接种伤口愈合缺陷的糖尿病小鼠发现，与用载体或金黄色葡萄球菌处理的伤口相比，粪产碱菌定植促进了伤口闭合且无感染迹象，伤口床在第3天时依然保持健康。

为了解粪产碱菌介导糖尿病足溃疡伤口闭合的机制，研究人员进行了体外划痕伤口闭合试验，发现粪产碱菌加速了角质形成细胞的迁移，并促进了伤口边缘基底角质形成细胞的增殖。这一发现通过对糖尿病患者皮肤进行的外植体实验得到了进一步验证。上述结果表明，粪产碱菌有助于增强人和小鼠糖尿病皮肤中角质形成细胞的迁移和增殖，从而改善整体上皮化过程。

糖尿病伤口愈合过程中，MMP的过表达和过度激活是导致角质形成细胞迁移抑制的重要原因之一。通过基因表达和蛋白质分析，研究人员发现粪产碱菌处理后糖尿病伤口中的基质金属蛋白酶（MMP）表达显著下调，尤其是 Mmp10 及其底物 Lamc2 和 Lama3。免疫荧光实验表明，与对照组相比，粪产碱菌处理的伤口中的MMP10水平降低。小鼠糖尿病角质形成细胞的划痕测定实验表明，在用粪产碱菌调节的培养基中，过量的重组 MMP10 会抑制角质形成细胞迁移。体内实验表明，用过量的重组 MMP10 和粪曲霉治疗的糖尿病小鼠比单独使用粪曲霉的伤口更大。

总体而言，粪产碱菌能够通过调节基质金属蛋白酶表达来促进角质形成细胞的再上皮化，从而加速早期皮肤修复和伤口愈合。本研究强调了探索宿主-微生物群相互作用以确定治疗慢性伤口的潜在疗法的重要性，为开发基于微生物群的伤口干预措施提供了基础。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Ellen K. White et al., Alcaligenes faecalis corrects aberrant matrix metalloproteinase expression to promote reepithelialization of diabetic wounds. Sci. Adv.10,eadj2020(2024).DOI:10.1126/sciadv.adj2020