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    胶原蛋白作用机理

    2020-07-31

    胶原蛋白作用机理

    1、     胶原蛋白对创面的修复作用

    胶原作为细胞外基质的主要组分,不仅起物理支撑的作用,同时还可通过细胞外基质受体分子与细胞间实现信号传递,参与调控细胞的行为。胶原可与细胞表面受体结合,参与细胞表面受体识别及信号传导过程。胶原在细胞增殖、迁移、分化等细胞活动中起到非常重要的作用,如组织重建,包括形态学的发生过程和创面的愈合;在免疫系统调控,以及止血和血栓形成等方面,胶原同样起重要的作用。

    胶原能促进细胞生长,将角质形成细胞分别在胶原、明胶和水解胶原蛋白底物上培养时,用显微镜观察培养16小时后得细胞增殖情况,结果显示,含胶原培养物中的细胞密度明显大于其他样品,这表明胶原具有明显促进角质形成细胞生长的作用。胶原不仅能促进细胞的分裂增殖,而且对维持细胞的分裂机能也有效果,因此可以制作成各类创面修复敷料使用。胶原敷料有多种形式,如膜片、海绵、颗粒和凝胶等。胶原敷料能全部或部分溶解,与宿主细胞外基质相互作用,以促进细胞在新结缔组织上的黏附、移动、生长和沉积;此外,胶原也能诱导创面细胞分化、诱导成纤维细胞的趋化性,从而达到加速创伤修复、提高创面愈合质量的效果。

     

    2、     湿性环境有助于创面愈合

    湿性伤口愈合(Moist Wound Healing)指的是为创面维持一个接近生理状态的湿性环境,有利于加快创面重新上皮化、降低感染风险,从而促进创面愈合。

    1962年,动物学家George Winter在动物实验中证实,相较于暴露于空气中,在湿性环境下的创面其重新上皮化速度明显加快[1]。这一实验奠定了采用湿性敷料护理伤口的理论基础。至今,湿性伤口愈合理论已在大部分种类创面处理称为被广为接受的标准[2]

    湿性环境下的创面愈合具有如下特点[3]

    1)   加速上皮化及创面愈合速度;

    2)   减少炎症反应从而减少痂皮形成;

    3)   减少过多的渗液和毒性物质,并发回了渗液的重要作用;

    4)   促进各种生长因子的释放;

    5)   维持伤口湿润环境,保持恒定的温度;

    6)   促进肉芽组织生长;

    7)   减少纤维化;

    8)   降低感染风险;

    9)   自溶清创作用;

    10) 减少换药次数及换药带来的疼痛。

    作为一种亲水的大分子结构蛋白,胶原制作的不同结构和形态的湿性或亲水性创面敷料,其中凝胶、贴敷料等湿性敷料为创面形成湿性环境;海绵、膜、颗粒等亲水性敷料在吸收创面渗出液后,也能在创面局部有效维持接近生理状态的湿性环境。这有助于提高创面愈合的速率和质量。

     

    3、     低pH值微环境对创面愈合的益处[4]

      pH值是急性伤口和慢性伤口伤口愈合过程中涉及的关键因素之一。它影响基质金属蛋白酶活性、成纤维细胞活性、角质形成细胞增殖、微生物增殖、生物膜形成和免疫反应。伤口愈合过程的不同阶段可能需要不同的pH值环境以从皮肤损伤和感染中恢复,偏酸性环境可以提高成纤维细胞的增殖,而pH范围在7.21~8.34的中性和碱性环境则适合于再上皮化。创面pH值的失衡可导致严重的慢性创面。

    低pH有助于抑制蛋白酶活性,防止过量的蛋白酶活性影响创面愈合。基质金属蛋白酶(MMPs)是一个包含20多种蛋白酶的家族。它们能够降解细胞外成分、促进去除受损组织,但过量的蛋白酶也会引起内皮细胞损伤并降解表皮-真皮连接,从而中断伤口愈合过程。图1描述了包括MMP2在内的四种对创面愈合重要的蛋白酶,在不同pH环境下的活性,可见这4种蛋白酶可以在酸性环境(pH<5)下活性很低甚至失活。事实上,大部分蛋白酶的活力在酸性环境下会收到抑制,因此降低伤口部位的pH值可能是治疗慢性伤口的有效方法。

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    图1 创面愈合过程中四种蛋白酶在不同pH下的活性

     

    低pH也可影响细菌生长以及其所产生毒素。一方面,酸性环境有助于抑制微生物生长(如金黄色葡萄球菌增殖的最适pH为7.0~7.5),且能中和微生物代谢产生的氨;另一方面,研究表明低pH可改变金黄色葡萄球菌内毒素C2(SEC2)的结构,从而使其失去毒性。维持创面区域的酸性环境可抑制细菌增殖和毒性,从而对促进创面愈合、防止急性创面向慢性转化起积极作用。

    创尔生物制备的胶原,其溶液及浸出液均为弱酸性,其所制作的敷料有助于在创面局部形成低pH环境,这对处于愈合早期阶段(炎症反应期、肉芽组织增生期)的创面,或难愈的慢性创面的愈合,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] 张燕辉等. 中华现代护理杂志 14(13):1528-1530. (2008)

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


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