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      膠原蛋白作用機理

      2020-07-31

      膠原蛋白作用機理

      1、     膠原蛋白對創面的修復作用

      膠原作為細胞外基質的主要組分,不僅起物理支撐的作用,同時還可通過細胞外基質受體分子與細胞間實現信號傳遞,參與調控細胞的行為。膠原可與細胞表面受體結合,參與細胞表面受體識別及信號傳導過程。膠原在細胞增殖、遷移、分化等細胞活動中起到非常重要的作用,如組織重建,包括形態學的發生過程和創面的愈合;在免疫系統調控,以及止血和血栓形成等方面,膠原同樣起重要的作用。

      膠原能促進細胞生長,將角質形成細胞分別在膠原、明膠和水解膠原蛋白底物上培養時,用顯微鏡觀察培養16小時后得細胞增殖情況,結果顯示,含膠原培養物中的細胞密度明顯大于其他樣品,這表明膠原具有明顯促進角質形成細胞生長的作用。膠原不僅能促進細胞的分裂增殖,而且對維持細胞的分裂機能也有效果,因此可以制作成各類創面修復敷料使用。膠原敷料有多種形式,如膜片、海綿、顆粒和凝膠等。膠原敷料能全部或部分溶解,與宿主細胞外基質相互作用,以促進細胞在新結締組織上的黏附、移動、生長和沉積;此外,膠原也能誘導創面細胞分化、誘導成纖維細胞的趨化性,從而達到加速創傷修復、提高創面愈合質量的效果。

       

      2、     濕性環境有助于創面愈合

      濕性傷口愈合(Moist Wound Healing)指的是為創面維持一個接近生理狀態的濕性環境,有利于加快創面重新上皮化、降低感染風險,從而促進創面愈合。

      1962年,動物學家George Winter在動物實驗中證實,相較于暴露于空氣中,在濕性環境下的創面其重新上皮化速度明顯加快[1]。這一實驗奠定了采用濕性敷料護理傷口的理論基礎。至今,濕性傷口愈合理論已在大部分種類創面處理稱為被廣為接受的標準[2]。

      濕性環境下的創面愈合具有如下特點[3]

      1)   加速上皮化及創面愈合速度;

      2)   減少炎癥反應從而減少痂皮形成;

      3)   減少過多的滲液和毒性物質,并發回了滲液的重要作用;

      4)   促進各種生長因子的釋放;

      5)   維持傷口濕潤環境,保持恒定的溫度;

      6)   促進肉芽組織生長;

      7)   減少纖維化;

      8)   降低感染風險;

      9)   自溶清創作用;

      10) 減少換藥次數及換藥帶來的疼痛。

      作為一種親水的大分子結構蛋白,膠原制作的不同結構和形態的濕性或親水性創面敷料,其中凝膠、貼敷料等濕性敷料為創面形成濕性環境;海綿、膜、顆粒等親水性敷料在吸收創面滲出液后,也能在創面局部有效維持接近生理狀態的濕性環境。這有助于提高創面愈合的速率和質量。

       

      3、     低pH值微環境對創面愈合的益處[4]

        pH值是急性傷口和慢性傷口傷口愈合過程中涉及的關鍵因素之一。它影響基質金屬蛋白酶活性、成纖維細胞活性、角質形成細胞增殖、微生物增殖、生物膜形成和免疫反應。傷口愈合過程的不同階段可能需要不同的pH值環境以從皮膚損傷和感染中恢復,偏酸性環境可以提高成纖維細胞的增殖,而pH范圍在7.21~8.34的中性和堿性環境則適合于再上皮化。創面pH值的失衡可導致嚴重的慢性創面。

      低pH有助于抑制蛋白酶活性,防止過量的蛋白酶活性影響創面愈合?;|金屬蛋白酶(MMPs)是一個包含20多種蛋白酶的家族。它們能夠降解細胞外成分、促進去除受損組織,但過量的蛋白酶也會引起內皮細胞損傷并降解表皮-真皮連接,從而中斷傷口愈合過程。圖1描述了包括MMP2在內的四種對創面愈合重要的蛋白酶,在不同pH環境下的活性,可見這4種蛋白酶可以在酸性環境(pH<5)下活性很低甚至失活。事實上,大部分蛋白酶的活力在酸性環境下會收到抑制,因此降低傷口部位的pH值可能是治療慢性傷口的有效方法。

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      圖1 創面愈合過程中四種蛋白酶在不同pH下的活性

       

      低pH也可影響細菌生長以及其所產生毒素。一方面,酸性環境有助于抑制微生物生長(如金黃色葡萄球菌增殖的最適pH為7.0~7.5),且能中和微生物代謝產生的氨;另一方面,研究表明低pH可改變金黃色葡萄球菌內毒素C2(SEC2)的結構,從而使其失去毒性。維持創面區域的酸性環境可抑制細菌增殖和毒性,從而對促進創面愈合、防止急性創面向慢性轉化起積極作用。

      創爾生物制備的膠原,其溶液及浸出液均為弱酸性,其所制作的敷料有助于在創面局部形成低pH環境,這對處于愈合早期階段(炎癥反應期、肉芽組織增生期)的創面,或難愈的慢性創面的愈合,都是有利的。



      [1] G. D. Winter, Nature 193(4812):293-294 (1962)

      [2] G. A. Kannon, et al., Dermatologic Surgery 21(7):583-590 (1995)

      [3] 張燕輝等. 中華現代護理雜志 14(13):1528-1530. (2008)

      [4] 1. S.-H. Kuo, et al., Diagnostics 10(2), 107-134 (2020).


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