Immunoway | 高分引用 IF 26.8 - 炎症微环境里的LPS-TLR4通路&文末福利

文章亮点

• 创新性双功能设计：将细菌裂解（PMB）与LPS清除（PEI）相结合，实现“抗菌+抗炎”协同作用，解决了传统方法难以兼顾的问题。

• 多组学证据支持：结合16S rRNA测序、单细胞测序和免疫荧光成像，全面验证了水凝胶的疗效和机制，数据充分且可信。

• 临床转化潜力：水凝胶的生物相容性和局部递送能力使其有望用于临床腭裂修复等手术，为复杂粘膜伤口的治疗提供了可落地的解决方案。

• 跨学科研究范式：整合材料科学、微生物学和免疫学，为再生医学领域的跨学科研究提供了范例。

脂多糖（LPS）作为革兰氏阴性菌的保守成分，是一种强效免疫激活剂。当微生物失调期间释放时，它会破坏组织修复过程。LPS清除策略常受限于脂质A的低可及性—这种LPS的生物活性核心被可变寡糖结构屏蔽并嵌入细菌膜中。为此，本研究开发出协同作用的LPS结合水凝胶（OCMC-PMBP），融合了针对脂质A靶向溶解细菌的多粘菌素B（PMB）与通过静电作用捕获LPS的聚乙烯亚胺（PEI）。

该系统应用于腭裂修复相关的复杂易感染病症——口鼻穿孔伤口。临床微生物组分析及小鼠模型揭示：LPS-TLR4信号通路导致免疫紊乱与愈合障碍。通过分析发现，该水凝胶在愈合各阶段重编程免疫细胞表型，并调节巨噬细胞与中性粒细胞、上皮细胞及成纤维细胞的相互作用。本研究提出一种兼具抗菌与免疫调节功能的生物材料设计，旨在解决由菌群失调引发的炎症问题，并增强复杂黏膜创面的再生愈合能力。

研究首先证实，口腔穿通性伤口愈合不良与LPS-TLR4信号激活密切相关：

这提示靶向LPS-TLR4轴可能是促进愈合的关键。

图1 LPS-TLR4 信号传导会导致口鼻穿孔伤口愈合受阻

研究者开发了一种智能水凝胶（OCMC-PMBP），它由氧化羧甲基纤维素（OCMC）、抗菌多肽（PMB）和阳离子聚合物（PEI）组成：

分子动力学模拟和体外实验证实，该水凝胶能高效结合LPS并破坏细菌膜。

图2 LPS结合水凝胶的设计与表征

在腭部穿通性伤口模型中，OCMC-PMBP水凝胶显著促进愈合：

图3 LPS结合水凝胶加速穿孔创伤愈合

图4 LPS结合水凝胶维持微生物群稳态

关键证据：免疫细胞的表达揭示抗炎机制

巨噬细胞是伤口愈合中的核心免疫细胞，其表型转换（促炎M1 vs 抗炎M2）决定炎症进程。研究通过单细胞测序和免疫荧光分析发现：

这些结果说明，水凝胶通过上调CD86表达，增强巨噬细胞的抗炎功能，从而抑制过度炎症，为组织再生创造有利条件。

图5 LPS结合水凝胶在增殖和重塑阶段调节巨噬细胞-效应细胞的相互作用

此外，研究结果显示：

• 中性粒细胞浸润减少：OCMC-PMBP处理组中Ncf1+中性粒细胞（促炎细胞）的数量显著低于对照组，说明水凝胶抑制了过度炎症反应；

• 细胞黏附增强：OCMC-PMBP组中MYH9（细胞黏附相关基因）的表达上调，促进成纤维细胞与上皮细胞间的相互作用，有利于组织修复。

这些荧光结果直观地证实了水凝胶通过调控免疫细胞表型和细胞间通讯，为伤口愈合创造了有利条件。

图6 LPS结合水凝胶在炎症阶段重塑LPS-TLR4介导的免疫微环境 

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