海螵蛸在创面修复中作用机制的研究进展
2022-01-01袁晓菲夏兆芳
袁晓菲,夏兆芳,孙 庆
海螵蛸始载于《神农本草经》,别名乌贼鱼骨。主要来源于乌贼科海洋动物无针乌贼 ( sepiella maindroni de sochebrune) 或金乌贼( sepia esculenta hoyle) 的干燥内壳。《本草纲目》有载:“背骨名海螵蛸,形似樗蒲子而长,两头尖,色白,脆如通草,重重有纹,以指甲可刮为末”,“研末外敷,治疗小儿疳疮、痘疹臭烂、水火烫伤及外伤出血。烧存性,和鸡蛋黄一同研成末外涂,治疗小儿鹅口疮;同蒲黄末外涂治疗舌体肿胀及出血;同槐花末一同吹入鼻,止鼻血”;《世医得效方》:“治鼻血不止:乌贼鱼骨(海螵蛸)、槐花等分。半生半炒,为末吹鼻”。其性咸、涩、温,归脾、肾经,有制酸止痛、收敛止血、涩精止带、收湿敛疮等功效。内服治疗吐血衄血、崩漏便血、遗精滑精、赤白带下、胃痛吞酸; 外治创伤出血、湿疹湿疮、溃疡难敛等[1]。海螵蛸属于收涩药,兼具收敛止血药的特性,是治疗皮肤创伤的常用中药。现代药理学研究表明,海螵蛸含有碳酸钙、蛋白多肽、海螵蛸多糖、甲壳素/壳聚糖等多种活性成分,具有止血凝血、抗炎抗菌、表皮修复等多种药理作用。现就海螵蛸在创面修复中的作用机制进行综述。
1 海螵蛸对创面修复的直接作用
1.1 对生长因子的作用
1.1.1 对表皮细胞生长因子(epidermal growth factor,EGF)、血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的影响 海螵蛸中的甲壳素(chitin)可经不同程度的脱乙酰基反应产生天然阳离子高分子氨基酸多糖——壳聚糖(chitosan, CS)。廖红等[2]对大鼠Ⅲ度烧伤创面应用不同浓度的壳聚糖溶液,检测到4%壳聚糖组能明显提高烧伤后创面EGF、EGFmRNA的表达以及PDGF的活性,发现壳聚糖有促进EGF的表达和PDGF活性的作用。EGF能够直接刺激表皮生长和角化,能通过自分泌、旁分泌等途径作用于细胞,激活MAPK、AKT等信号通路,促进多种组织来源的上皮细胞的分裂和增殖,从而促进肉芽组织形成和加快上皮细胞再生[3]。而PDGF是重要的促有丝分裂原,既能促进成纤维细胞、成骨细胞、神经胶质细胞、血管内皮细胞等间叶来源的细胞分化增殖,又能诱导单核巨噬细胞、成纤维细胞、中性粒细胞、和血管平滑肌细胞等聚集到损伤区域并进行局部增殖和高浓度表达。张兰芳等[4]研究发现,对烧伤后大面积瘢痕患者应用复合皮移植技术治疗后,血清中EGF水平可明显升高,TNF-α水平降低,创面的愈合进展良好。
TNF-α是体内重要的炎症因子,由单核-巨噬细胞分泌,也是溃疡炎症程度的标志细胞因子。伤口处局部炎症反应有助于创面伤口愈合,但过度的炎症反应会导致愈合迟缓性皮肤伤口,而高浓度 TNF-α对皮肤成纤维细胞增殖迁移以及胶原蛋白表达有抑制作用[5]。罗江[6]研究发现用海螵蛸多糖CPS-1外涂治疗复发性口腔溃疡患者时,能降低TNF-α表达,减少白细胞介素-6产生,减轻炎症反应,缩短用药时间及疼痛持续时长、减轻疼痛程度、加速溃疡的愈合以及创面的修复。魏江洲等[7]采用葡聚糖硫酸钠诱导法建立小鼠溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)简模型,注射浓度不同的海螵蛸多糖CPS-1溶液,观察临床症状、体质量改变、局部肠黏膜情况等指标,发现海螵蛸多糖CPS-1 能抑制UC小鼠血液中TNF-α的表达,提高EGF和PDGF的表达水平,利于炎症缓解,加速溃疡组织愈合修复。
1.1.2 对β-转化生长因子(transforming growth factorβ,TGF-β)、血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor ,VEGF)的影响 俞立新等[8]对胫骨骨折小鼠采用海螵蛸配伍鸡内金提取液治疗,结果发现治疗组中小鼠血清的VEGF、TGF-β1水平均明显高于对照组(P<0.05),且愈合效果显著。TGF-β 是具有多种功能的蛋白多肽,能促进细胞的增殖分化、细胞外基质的合成、血管的形成、胶原的沉积以及调节机体免疫,在创面愈合过程中起重要调控作用,影响创面愈合的速度和质量[9-10]。VEGF是一种能特异性地促进血管内皮细胞生长的糖蛋白,使新生血管能及时恢复养料的运输及废物的代谢,从而利于创面的修复。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)为骨折愈合的启动因子,能促进成骨细胞分化增殖并刺激胶原合成。董福慧等[11]研究发现,海螵蛸能促进Ⅰ、Ⅲ型前胶原m RNA、VEGF mRNA 以及BMP-2 mRNA 在骨折早期时的表达,抑制后期的Ⅱ、Ⅲ型前胶原mRNA 产生,但VEGF mRNA、TGF-β1 mRNA仍维持较高水平,加速血管的生成、胶原的沉积,从而促进创面的愈合。另外,TGF-β1在BMP诱导成骨过程中有促进骨胶原生成的作用,TGF-β1能促进成骨细胞生成,从而激活Ⅰ型胶原的分泌,同时抑制Ⅱ型胶原缩短软骨期,提前损伤修复[12]。
2 海螵蛸对创面修复的间接作用
创面修复包括止血、炎症反应、组织的增殖与重构四个过程。止血与炎症反应是机体进行止血、清除坏死组织的时期。其顺利进行能够促进创面血管新生,改善创面氧气与养分的供给情况,进而利于细胞的增殖分化以及创面的愈合。
2.1 止血与凝血作用 创面损伤后,血管中活性物质及血液成分渗出并浸入周围组织内,进而激活凝血系统产生级联反应,导致凝血发生,即创面止血阶段。止血与凝血机制的正常进行,取决于血管壁、血液成分、纤溶系统、血流等。海螵蛸中的碳酸钙、甲壳素、壳聚糖成分均有止血的功效[13]。海螵蛸的主要化学成分为碳酸钙,而钙离子一方面作为凝血过程中的凝血因子Ⅳ,能够激活其他凝血因子,影响血液有效成分,将其覆盖于创面出血的部位,能激活凝血酶原,促使纤维蛋白的加速析出,发挥止血作用;另一方面钙离子能激活并加速血小板聚集,进而凝血[14]。有资料显示[15],柠檬酸盐可减少血浆中的钙离子,防止血液凝固,是临床上广泛应用的抗凝血成分,间接说明钙离子的止血作用。陈全等[16]对肝脏损伤的大鼠应用甲壳素温敏水凝胶止血,并设立对照组和空白组,结果发现使用甲壳素温敏水凝胶大鼠肝脏止血迅速,炎症反应较轻。壳聚糖能与带阴离子的红细胞吸附聚集一起,促进血液凝固,又具有较强的促血小板粘附聚集以及通过活化补体系统促凝止血的作用[17]。谭云友等[18]发现在宫颈活检术后创面应用壳聚糖宫颈贴,可安全有效地缩短术后创面流血及阴道排液持续时间。Logun等[19]实验研究显示,不使用其他止血药物时,壳聚糖能缩短接受部分肝脏切除术后大鼠的止血时间,并且处理后的亲水性壳聚糖止血效果会更加显著。
2.2 抗菌消炎作用 细菌的大量增殖不仅可以导致创面的污染,甚至会使局部细胞组织坏死,延长并阻碍创面的修复过程。带阳离子的壳聚糖在电荷引力的作用下能覆盖于阴离子细菌表面成膜,阻碍传输养分与代谢的通道,从而抑制细菌的生长繁殖。Davydova等[20]发现,高分子壳聚糖在体外能抑制抗炎细胞因子、TNF-α的合成;体内能提高小鼠血清中抗炎细胞因子IL-10的合成。聂帅等[21]研究发现慢性牙龈炎患者在使用含有壳聚糖的牙膏四周后,牙龈沟出血情况显著改善,牙龈炎症有效降低。Harkins等[22]研究表明将壳聚糖-纤维复合材料作为伤口敷料,能够抑制切口革兰氏阳性和阴性微生物的增长。王茜等[23]发现对溃疡性结肠炎修复过程中的小鼠联合应用鸭油甘油二酯与壳聚糖治疗,肠道炎症症状得到有效缓解。
2.3 减轻脂质过氧化作用 在创面的修复过程中,细胞产生适量活性氧有助于抗炎杀菌,但当氧化应激打破促氧化剂和抗氧化剂的平衡时,过多的氧自由基产生的活性氧反而会损害细胞和组织,因此,抗氧化剂的合理应用可以加速创面的愈合。林芳花等[24]通过测定氧化时间、超氧阴离子清除率和总还原力,对比海螵蛸等8种常用海洋中药体外抗氧化活性,发现海螵蛸等6种中药抗氧化活性较高。郭一峰等[25]通过动物实验发现,用不同剂量的海螵蛸多糖进行预处理,5天后,小鼠胃黏膜的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性均有明显提高且超过正常组,能有效清除氧自由基、减轻脂质过氧化反应及黏膜细胞的损伤,参与并调节黏膜炎症反应。另外壳聚糖及其通过羧甲基化反应、酰化反应、季铵化反应、接枝共聚反应改性得到的衍生物均有清除自由基的作用,且改性后衍生物的抗氧化活性都高于壳聚糖本身[26]。
2.4 免疫调节作用 机体免疫系统与创面愈合密切相关,中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等免疫细胞具有抗感染,清除坏死组织、释放炎性因子的作用,促进创面的愈合。刘睿等[27]从海螵蛸中共鉴定出16个蛋白质类成分,168个多肽类成分,328个多肽类成分。其中蛋白质类成分主要为血蓝蛋白、烯醇化酶、肌球蛋白、肌动蛋白、钙调蛋白等。血蓝蛋白是软体动物和节肢动物的含铜呼吸蛋白,具有抗病毒、抑菌、凝血以及抗肿瘤等多种免疫活性,可通过多种路径调节免疫防御系统,是虾蟹等水产养殖动物中的一种重要的多功能免疫因子[28]。陶梦圆等[29]发现将源于凡纳滨对虾血蓝蛋白的肽段B1刺激对虾24h后,五个免疫相关基因的表达水平显著性上升,并对相应的免疫蛋白表达调控一致。郭睿等[30]发现钥孔戚血蓝蛋白免疫原性较高,作为抗原可以诱导金鱼血清中特异性抗体的产生,具有增强免疫功能的作用。
综上,海螵蛸作为外科创面修复的常用止血敛创药,能调节多种生长因子、促进胶原合成,并具有止血凝血、抗炎抗菌、增强免疫功能、抗脂质过氧化的作用。目前临床上对外用海螵蛸治疗创面修复病例研究较少,大多运用复方内服结合治疗内科疾病,并且大多数研究主要集中在观察海螵蛸的临床止血作用,因此还需要对海螵蛸在创面修复中的多种作用成分进行进一步的深入分离和研究。为临床合理有效地在修复创面中应用海螵蛸提供更多参考依据。