综述:协同促进伤口愈合:中药及其生物材料对慢性伤口通路的多靶点作用机制

时间:2025年10月24日
来源:International Journal of Nanomedicine

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本文系统综述了慢性伤口(糖尿病溃疡、放射性溃疡和烧伤)的病理机制差异,重点阐释了中药(如黄芩、姜黄素、三七等)及其生物材料通过调控Nrf2/ARE、MAPK、NF-κB、PI3K/Akt、HIF-1α/VEGF、Wnt/β-catenin和TGF-β/Smad等关键信号通路,在氧化应激、炎症、血管生成和细胞外基质重塑中的多靶点协同治疗作用。文章还总结了纳米纤维支架、水凝胶和微针等新型超分子自组装生物材料在解决天然植物大分子(NPHMs)水溶性和生物利用度低等问题上的优势,并展望了智能响应型材料等未来研究方向。

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伤口愈合的基本过程与分类
伤口愈合是一个复杂的生理过程,涉及凝血、炎症、细胞增殖、再上皮化和组织重塑五个动态相连的阶段。根据病因,慢性伤口主要分为糖尿病溃疡(DU)、放射性溃疡(RU)和烧伤溃疡。DU以血管生成受损、持续炎症和高血糖为特征;RU涉及DNA损伤、NLRP3驱动的炎症和TGF-β/Smad介导的纤维化;烧伤则通过DAMPs/PAMPs-TLR/NLR激活引发急性炎症。
中药促进伤口愈合的机制
Nrf2/ARE信号通路
该通路是维持细胞氧化还原稳态的关键。姜黄素、黄芩苷、小檗碱和芍药苷等中药成分能激活Nrf2,上调HO-1、SOD、GSH-Px等抗氧化酶,清除自由基,减轻氧化应激损伤。例如,负载姜黄素的Exos-cur(外泌体)可通过激活Nrf2/ARE通路,修复线粒体膜电位,加速糖尿病大鼠伤口愈合。针对姜黄素水溶性差的问题,研究人员开发了CS/Cur@β-CD/AgNPs纳米纤维敷料、Cur-Mg@PP水凝胶等多种新型递送系统以提升其稳定性和生物利用度。
MAPK信号通路
MAPK家族包括ERK、JNK和p38 MAPK,在细胞迁移、增殖和分化中发挥精细调控作用。鸸鹋油可通过抑制JNK和p38磷酸化,促进M2巨噬细胞极化,增强抗炎反应。芦荟及其活性成分(如芦荟素)能浓度依赖性地增加ERK和JNK的磷酸化,激活MAPK通路,同时上调多种生长因子(如KGF-1, TGF-β, VEGF),促进修复。
NF-κB信号通路
NF-κB是调控炎症和细胞存活的核心转录因子。黄芩、三七、黄芪等中药可通过下调NF-κB,减少IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子的表达,从而缓解慢性炎症。例如,由黄芩苷和三七皂苷等构建的C/B@APB@Ber复合微针,能下调ROS激活的NF-κB通路,促进M1向M2巨噬细胞复极化。
PI3K/AKT信号通路
该通路被PDGF、EGF等生长因子激活,通过AKT调控mTOR、GSK3β等下游蛋白,影响细胞增殖、迁移和存活。红参来源的纳米颗粒(GDNPs)能通过ERK和AKT/mTOR通路增强角质形成细胞和内皮细胞的迁移,促进血管生成。茯苓多糖(PTE)则可激活p-PI3K和p-AKT表达,促进HUVECs迁移,并诱导M2巨噬细胞极化。
HIF-1α/VEGF信号通路
VEGF是血管生成的核心因子,其表达受HIF-1α调控。川续断苷VI(ASA VI)能上调HIF-1α/VEGF通路,促进细胞增殖、迁移和血管生成能力。研究人员开发的GE@SrTPP(锶-镓颗粒)能时空控释生物活性离子,在愈合后期通过激活HIF-1α/VEGF通路促进血管新生。
Wnt/β-catenin信号通路
该通路通过调控β-catenin的稳定性与核定位,参与炎症、细胞增殖和毛囊再生等过程。槲皮素可通过ERα/β-catenin/c-Myc信号通路刺激人表皮干细胞增殖。将其负载于可注射水凝胶(PECE)或微针(QPS MN)中,能显著提高其抗氧化和抗菌性能,促进伤口无瘢痕愈合。
TGF-β/Smad信号通路
TGF-β是关键的纤维化相关细胞因子,通过Smad2/3磷酸化介导胶原沉积。丹参水提取物(RSM)能提高TGF-β1、EGF等生长因子水平,改善局部微循环。丹参酮IIA(TSA)自溶微针则可抑制TGF-β1分泌,增加Smad7表达,从而减少胶原沉积,改善皮肤纤维化。
总结与展望
中药及其生物材料通过多靶点、多通路协同作用,在慢性伤口治疗中展现出巨大潜力。未来研究应致力于阐明NPHMs的自组装机制,优化多功能共组装系统,并开发能响应动态伤口微环境的智能生物材料,以推动其临床转化。

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