慢性伤口在老年群体中表现为持续性炎症与细胞外基质（extracellular matrix, ECM）过度降解，二者形成自我维持的恶性循环，阻碍愈合并增加发病率。研究人员发现，硫酸化壳聚糖（sulfated chitosan, SCS）作为一种合成糖胺聚糖，可打破这一病理性的“ECM降解-免疫失衡”循环，并促进老年小鼠皮肤伤口的稳健修复。机制研究表明，SCS通过激活JAK2-STAT3/STAT6信号通路，重平衡M1/M2型巨噬细胞极化状态；同时增强3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸盐（3′-phosphoadenosine 5′-phosphosulfate, PAPS）的生成及磺酸基团转运。这些协同作用共同改善了伤口微环境中的胶原沉积、血管生成及糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）含量。通过Sulf2敲低与过表达模型，研究人员进一步证实：壳聚糖锚定的磺酸基团是驱动巨噬细胞向M2表型转化的必需条件，而游离磺酸基团则促进糖胺聚糖的生物合成。这种免疫调节与基质重塑的协同效应，最终增强了老年伤口微环境中胶原的有序排列、血管生成及糖胺聚糖沉积。该研究确立了SCS作为一种材料驱动的免疫-ECM重编程策略，并凸显其在治疗年龄相关性慢性伤口方面的转化潜力。
研究背景与意义
人口老龄化背景下，老年慢性伤口因愈合延迟导致发病率与医疗负担持续升高。其核心病理特征为衰老皮肤中ECM进行性降解——包括Ⅰ/Ⅲ型胶原比例失衡、弹性纤维断裂及糖胺聚糖含量降低，与持续性慢性炎症形成相互维持的恶性循环。衰老细胞通过衰老相关分泌表型释放基质金属蛋白酶与促炎细胞因子，加速ECM破坏；而ECM降解产物又可进一步激活免疫反应，导致组织修复停滞。现有治疗手段存在明显局限：ECM基生物材料仅提供机械支撑，无法纠正免疫失调；抗炎疗法缺乏特异性且存在全身毒性风险；基质金属蛋白酶抑制剂则因该家族功能的多样性与时间依赖性，难以在不损伤正常组织重塑的前提下实现选择性抑制。针对这一临床难题，华东理工大学刘昌胜院士与王静团队在《Bioactive Materials》发表研究，开发了一种基于硫酸化壳聚糖的材料驱动免疫-ECM重编程策略，为老年慢性伤口治疗提供了新范式。
关键技术方法
研究采用18月龄雄性C57BL/6小鼠构建老年全层皮肤缺损模型，以2月龄同系小鼠为年轻对照。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、X射线光电子能谱及凝胶渗透色谱对硫酸化壳聚糖进行结构表征。采用透明质酸交联制备可注射水凝胶载体，负载不同剂量材料。利用脂多糖诱导的RAW264.7细胞构建炎症模型，结合Sulf2稳转株、慢病毒介导的基因敲低/过表达及小分子抑制剂干预，解析磺酸基团的功能机制。通过转录组测序、蛋白免疫印迹、流式细胞术、免疫荧光染色及组织形态学分析，系统评估体内外免疫调控与ECM重塑效应。
研究结果
2.1 衰老对小鼠皮肤结构与修复的系统影响
老年小鼠皮肤表皮与真皮层显著变薄，纤连蛋白表达下降，伤口闭合速度明显延缓。基因集富集分析显示，表皮发育、细胞黏附、细胞因子转录及血管生成等关键再生通路显著下调。终末分化标志物兜甲蛋白表达降低，新生表皮中角蛋白14信号减弱，伴随纤连蛋白沉积减少、CD31阳性血管结构稀疏及胶原积累不足，证实衰老通过破坏组织结构与抑制再生程序阻碍伤口愈合。
2.2 SCS调控巨噬细胞向M2表型极化
结构表征证实磺酸基团成功接枝于壳聚糖分子链。细胞活性筛选确定20 μg/mL为最佳作用浓度。SCS显著上调M2标志物精氨酸酶-1的表达，降低M1标志物CCR7水平，促进巨噬细胞由促炎M1态向修复性M2态转化。机制上，SCS增强JAK2、STAT3及STAT6的磷酸化，抑制STAT1磷酸化。分子对接与分子动力学模拟显示，SCS可与JAK2形成更广泛的氢键网络，结合稳定性显著优于未修饰壳聚糖。
2.3 磺酸基团介导SCS诱导的巨噬细胞极化与聚糖硫酸化
蛋白质组学分析显示，SCS显著富集N-聚糖、硫酸角质素等糖基化通路，并上调巨噬细胞特异性胞外硫酸酯酶Sulf2的表达。SCS同时增强PAPS合成酶Papss2及糖胺聚糖硫酸转移酶GlcNAc6ST的表达。功能实验表明，Sulf2敲低或抑制可增强SCS诱导的M2极化，而过表达则削弱该效应。SCS处理的巨噬细胞可促进衰老内皮细胞增殖与成管能力，恢复衰老成纤维细胞的纤连蛋白表达，并通过旁分泌作用提升成纤维细胞与角质形成细胞内的硫酸软骨素水平。
2.4 透明质酸水凝胶的制备与表征
所制备的透明质酸水凝胶具有稳定的粘弹性固态结构、剪切变稀特性及良好的结构恢复能力，体外降解曲线符合伤口修复的时间需求。扫描电镜显示其具有多孔纤维网络结构，元素映射证实SCS成功负载且硫元素含量显著高于对照组。体内荧光示踪显示，SCS组在水凝胶伤口部位滞留时间更长，生物活性窗口期延长。体外实验进一步验证SCS可剂量依赖性地促进巨噬细胞M2极化及硫酸软骨素合成。
2.5 SCS水凝胶调控老年小鼠伤口巨噬细胞极化
体内实验显示，SCS水凝胶显著降低伤口中M1样巨噬细胞比例，增加M2样巨噬细胞浸润。基因集富集分析与免疫荧光染色证实JAK-STAT通路及M2相关基因表达上调。酶联免疫吸附实验显示，SCS在降低IL-1β与TNF-α等促炎因子水平的同时，显著提升PDGF-BB与TGF-β等修复因子的表达。
2.6 SCS水凝胶重塑ECM促进老年小鼠伤口愈合
宏观愈合评估显示，术后第14天SCS组伤口基本完全闭合，未愈合面积显著低于对照组。基因集富集分析显示ECM重塑、胶原沉积及血管生成通路显著激活。组织学分析证实SCS促进再上皮化进程，增加新生表皮中角蛋白14表达，增强纤连蛋白沉积、CD31阳性血管形成及胶原合成。
2.7 SCS水凝胶提升老年小鼠皮肤糖胺聚糖含量
老年伤口中硫酸软骨素与总糖胺聚糖含量显著降低。SCS处理激活硫酸软骨素合成、糖蛋白生成及N-乙酰葡糖胺代谢通路。组织学染色显示，SCS显著提升伤口中心区域及边缘毛囊周围的硫酸软骨素与糖胺聚糖沉积。
讨论与结论
研究阐明SCS通过双重机制打破衰老伤口的病理稳态：一方面，其共价结合的磺酸基团作为关键“信号单元”，激活JAK-STAT3/STAT6通路驱动巨噬细胞向M2表型转化，从源头抑制过度炎症；另一方面，水解产生的游离磺酸基团作为硫酸供体，通过增强PAPS合成与高尔基体转运，促进功能性硫酸化糖胺聚糖的合成，为ECM提供结构支持并作为生长因子共受体改善微环境。这种免疫-基质协同重编程策略，将伤口分子网络从“降解-炎症”的病理稳态转变为“合成-修复”的生理稳态。
研究人员在结论中指出，硫酸化壳聚糖能有效打破病理性“ECM降解-免疫失衡”循环，其机制依赖于壳聚糖骨架共价结合的磺酸基团驱动免疫调节，以及水解产生的游离磺酸基团促进代谢合成。该研究确立了SCS作为老年慢性伤口治疗的候选材料，并提示合成糖胺聚糖模拟物可作为恢复衰老及相关退行性疾病中免疫-ECM稳态的机制驱动型策略，值得在更广泛实验模型中进一步验证。
