基于中醫(yī)外治表型揭示ALDH3A1-雌激素信號的分子機制與轉(zhuǎn)化前景
慢性創(chuàng)面是糖尿病患者最嚴重的并發(fā)癥之一，常伴隨持續(xù)性炎癥、嚴重感染，最終可能導致下肢截肢，其死亡率甚至與癌癥相當。盡管近年來對糖尿病創(chuàng)面愈合障礙的理解有所加深，但皮膚修復細胞功能障礙的分子機制仍不清楚，現(xiàn)有治療策略也非常有限。中醫(yī)外治法因“非手術”、“瘢痕較少”等優(yōu)勢，在慢性創(chuàng)面修復領域展現(xiàn)出廣闊的臨床應用前景。
近日，上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院、上海市皮膚病醫(yī)院/同濟大學附屬皮膚病醫(yī)院、同濟大學醫(yī)學院合作發(fā)表的一項研究“Polyphenol-synthesized nanoparticles with ALDH3A1 delivery ability for activating estrogen signaling for diabetic wound healing”，基于岐黃學者、全國老中醫(yī)藥專家學術經(jīng)驗繼承工作指導老師、上海市名中醫(yī)李斌教授經(jīng)驗方生肌化瘀膏的臨床療效，通過整合單細胞及其他多組學研究結(jié)果，確認ALDH3A1為一種具有愈創(chuàng)潛力的蛋白，闡明ALDH3A1-雌激素信號在慢性傷口愈合過程中促進角質(zhì)形成細胞增殖/遷移；并針對蛋白質(zhì)遞送障礙的瓶頸難題，開發(fā)了一種由金屬-多酚網(wǎng)絡合成的納米系統(tǒng)AL@FG，以增強糖尿病小鼠的創(chuàng)面愈合。
該研究中單細胞轉(zhuǎn)錄組學
4D蛋白組、IP-蛋白質(zhì)譜實驗及
分析工作由SBC提供
一、文章詳情
文章題目：Polyphenol-synthesized nanoparticles with ALDH3A1 delivery ability for activating estrogen signaling for diabetic wound healing
中文題目：具有ALDH3A1遞送能力的多酚合成的納米顆�？杉せ畲萍に匦盘杺鲗б源龠M糖尿病傷口愈合
發(fā)表時間：2025.9
期刊名稱：Chemical Engineering Journal
研究樣本：糖尿病小鼠模型、野生型小鼠、ALDH3A1基因敲除小鼠、人永生化角質(zhì)形成細胞、人表皮角質(zhì)形成細胞、人臍靜脈內(nèi)皮細胞
組學技術：單細胞轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、免疫組化、免疫熒光等
二、技術路線
三、研究內(nèi)容
1. ALDH3A1 被確定為緩解糖尿病創(chuàng)面炎癥的潛在調(diào)控因子
與以往認知一致，2型糖尿病小鼠模型的創(chuàng)面愈合能力顯著受損，且創(chuàng)面呈現(xiàn)明顯的炎癥環(huán)境。中醫(yī)外治法對于慢性傷口炎癥反應的改善具有一定優(yōu)勢，外用“生肌化瘀膏”（SJHY）可顯著降低創(chuàng)面部位的炎癥浸潤（圖1A）。此外，研究者對db/m、未處理 db/db、SJHY 處理的 db/db的三組小鼠傷口創(chuàng)面組織進行了4D非靶向蛋白質(zhì)譜檢測，共篩選出138個重疊的差異表達蛋白（圖1B-C），KEGG富集分析提示這些蛋白與炎癥和代謝通路相關，提示其為糖尿病創(chuàng)面潛在的抗炎靶點，其中ALDH3A1為優(yōu)選的差異性蛋白（圖1D）。
單細胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果顯示SJHY治療后角質(zhì)形成細胞中Aldh3a1表達顯著升高（圖1E），ELISA 結(jié)果顯示SJHY亦顯著上調(diào)了db/db小鼠皮膚傷口裂解液中的ALDH3A1蛋白水平（圖1F）。臨床免疫組化結(jié)果提示，糖尿病創(chuàng)面表皮中ALDH3A1陽性細胞數(shù)量顯著減少（圖1G-H）。
圖1 ALDH3A1在糖尿病創(chuàng)面中表達下調(diào)2. ALDH3A1缺失通過損傷血管生成并加劇慢性炎癥，惡化糖尿病創(chuàng)面病理進程，過表達ALDH3A1可增強角質(zhì)形成細胞功能并抑制炎癥，從而促進創(chuàng)面愈合
為了明確ALDH3A1在創(chuàng)面愈合中的作用，研究者構(gòu)建了ALDH3A1基因敲除小鼠（圖2A），ALDH3A1 KO小鼠的愈合速度顯著慢于WT對照。進一步構(gòu)建STZ誘導的糖尿病小鼠模型，發(fā)現(xiàn)與WT-STZ小鼠相比，ALDH3A1KO-STZ小鼠的創(chuàng)面50 %閉合時間延遲約2天（圖2B-C），且初始創(chuàng)面閉合緩慢、不完全（圖2D-E）。免疫組化結(jié)果表明，ALDH3A1KO-STZ小鼠新生血管明顯減少、再上皮化明顯減慢、創(chuàng)面炎癥浸潤顯著，伴隨M1巨噬細胞向M2型極化障礙（圖2F-N）。
體外實驗顯示，ALDH3A1過表達可顯著促進人永生化角質(zhì)形成細胞系HaCaT和正常人表皮角質(zhì)形成細胞NHEK的增殖（圖3A-C），并顯著增強了細胞的遷移能力（圖3D-G）。此外，ALDH3A1過表達顯著抑制了晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）的關鍵前體MGO誘導模擬糖尿病傷口環(huán)境下的炎癥因子IL-6 和IL-1β的表達（圖3H-I）。
圖2 ALDH3A1在糖尿病小鼠體內(nèi)愈合過程中發(fā)揮積極作用
圖3 ALDH3A1促進角質(zhì)形成細胞功能修復3. ALDH3A1 通過與 HSPA1A 相互作用激活雌激素信號通路
對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行GSEA分析，將ALDH3A1與雌激素信號通路關聯(lián)起來（圖4A-C）。進一步發(fā)現(xiàn)，在MGO干預HaCaT細胞誘導模擬的糖尿病傷口環(huán)境中，雌激素信號通路關鍵標志物CTSD和EBAG9表達下降，而ALDH3A1過表達可逆轉(zhuǎn)這一趨勢（圖4D-E）。同樣地，在糖尿病小鼠創(chuàng)面組織中發(fā)現(xiàn)雌激素受體ESR1和ESR2表達的降低，而ALDH3A1KO會加劇這一現(xiàn)象（圖4F）。臨床免疫組化顯示，糖尿病患者創(chuàng)面組織中ESR1和ESR2陽性細胞明顯減少（圖4G-H）。進而使用雌激素信號抑制劑ICI 182780干預HaCaT細胞，發(fā)現(xiàn)抑制雌激素信號會阻礙HaCaT細胞的增殖和遷移，并增加炎癥因子的表達（圖4I-L）。
同時，共免疫沉淀聯(lián)合質(zhì)譜（Co-IP/MS）發(fā)現(xiàn)ALDH3A1可能與HSPA1A相互作用（圖5A）。HSPA1A在細胞應激時被激活，是難愈性糖尿病創(chuàng)面的標志性蛋白，并與炎癥反應增強相關，已證明能降低ESR2的表達和活性。Co-IP和GST-pull down證實二者的結(jié)合（圖5B），免疫熒光也顯示兩者在HaCaT細胞質(zhì)中共定位（圖5C）。進一步研究發(fā)現(xiàn)，ALDH3A1KO可上調(diào)糖尿病小鼠創(chuàng)面組織中HSPA1A蛋白水平，而ALDH3A1過表達則降低MGO處理的HaCaT細胞中HSPA1A表達（圖5D）。CHX追蹤實驗表明，ALDH3A1促進HSPA1A蛋白降解，但不影響其mRNA水平（圖5E）。
在臨床樣本中，糖尿病創(chuàng)面組織中HSPA1A表達顯著升高（圖5F）。過表達HaCaT細胞中的HSPA1A，則會抑制HaCaT細胞的增殖和遷移，并增加炎癥因子的表達（圖5G-J）。挽救實驗發(fā)現(xiàn)，HSPA1A過表達可逆轉(zhuǎn)ALDH3A1過表達影響的HaCaT促增殖、遷移及抗炎作用，而雌激素信號抑制劑ICI 182780則加劇了這一效應（圖5K-N）。
圖4 ALDH3A1通過雌激素信號通路促進糖尿病傷口愈合
圖5 ALDH3A1通過抑制HSPA1A蛋白穩(wěn)定性激活雌激素信號通路4. AL@FG 構(gòu)建，增強AL的遞送效率，促進糖尿病創(chuàng)面愈合
基于上述實驗結(jié)果，研究者設計了一種催化納米遞送系統(tǒng)AL@FG，克服溶酶體降解，可將ALDH3A1的細胞內(nèi)遞送效率提高9.4倍（圖6）。體內(nèi)外療效實驗結(jié)果表明，與單獨使用AL或臨床標準藥物rb-bFGF相比，AL@FG對HaCaT細胞的治療作用更顯著，并可顯著促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVEC）增殖。并且，db/db+AL@FG組再上皮化速度最快且完整，血管新生豐富，顯著優(yōu)于AL和rb-bFGF組（圖7）。炎癥評估結(jié)果表明，AL@FG顯著減少炎癥細胞浸潤，巨噬細胞呈現(xiàn)出M2型極化（圖8）。
圖6 AL@FG的制備與表征
圖7應用AL@FG增強了AL的治療功效
圖8 應用AL@FG顯著改善糖尿病傷口巨噬細胞極化障礙文章總結(jié)
研究者基于中醫(yī)外治法的臨床優(yōu)勢，采取“以藥釣靶”的研究策略，從已有臨床療效、實驗表型的生肌化瘀膏組學數(shù)據(jù)中“垂釣”出藥物作用的分子靶點。首次闡明ALDH3A1在加速糖尿病創(chuàng)面愈合中的關鍵性功能（已同步獲批國家發(fā)明專利），并據(jù)此開發(fā)了一種簡單、高效、具有轉(zhuǎn)化價值的金屬-多酚納米遞送系統(tǒng)AL@FG，使蛋白遞送效率提高9.4倍，且在療效上優(yōu)于臨床標準 rb-bFGF。為蛋白類抗炎藥物在慢性創(chuàng)面及其他組織修復場景中的臨床轉(zhuǎn)化提供了可落地的技術路線。該團隊“以藥釣靶”的研究策略亦在其他難治性皮膚病領域發(fā)表了多篇高水平論著，為基于中醫(yī)特色的基礎研究開展提供了范式與參考。
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