应用内源性电场促进糖尿病难愈创面愈合的作用机制研究

Exploring the effective method to improve the diabetic chronic wounding healing is one of the important challenge. The endogenous electric field, generated by the broken of the trans-epithelial potential during the wound, is found to be a overriding cure to guide cell migration toward wound center. The experimental document also proved that the endogenous electric field can improve the wound healing by directing the cell division toward the wound centre etc. Our recent research indicated that the PiaA gene, the subunit of TORC2, is a key gene which would impair the electrotaxis. The applicant proposed that the abnormal of the endogenous electric field around diabetic wound is one of the potential reasons that retard the diabetic wound healing. We plan toexplore the endogenous electric field between normal skin wound and type II Diabetic mice skin wound, the influence of high glucose concentration on the electrotaxis of fibroblast and kerationcyte. Furthermore, we will exploring the ionic mechanism behind it and discuss the new mechanism behind the diabetic wound healing and providing the experimental document for the application of the endogenous electric field in diabetic chronic wound healing.

寻找有效促进糖尿病难愈性创面愈合的方法一直是创伤领域研究的重要课题。近年的研究表明，伤口表面存在稳恒直流内源性电场，这种内源性电场通过指导伤口周围细胞向伤口中心迁移，促进伤口的愈合。我们最新的研究发现，调控细胞糖代谢的TORC2基因的PiaA亚基也是控制细胞趋电性的重要基因。由此，项目申请人提出新假说：伤口内源性电场异常及细胞趋电性异常可能是糖尿病创面难愈的重要原因之一。本项目以II型糖尿病小鼠为模型应用扫描微振动电极技术(SVET)及离子选择性电极技术(SIET)研究糖尿病创面愈合过程中内源性电场异常变化（方向、强度及随时间变化等）及其离子机制，研究糖尿病高糖环境对创面修复相关细胞趋电性及相关基因(PI3K/Akt, PiaA)的影响，探索通过离子通道抑制剂/激动剂改变内源性电场及细胞趋电性促进糖尿病创面愈合，为糖尿病难愈创面治疗提供新理论、新思路。

本项目以II型糖尿病小鼠为模型应用扫描微振动电极技术(SVET)及离子选择性电极技术(SIET)研究糖尿病创面愈合过程中内源性电场异常变化（方向、强度及随时间变化等）及其离子机制，研究糖尿病高糖环境对创面修复相关细胞趋电性及相关基因(PI3K/Akt, PiaA)的影响，探索通过离子通道抑制剂/激动剂改变内源性电场及细胞趋电性促进糖尿病创面愈合。. 本研究发现1.糖尿病小鼠角膜伤口内源性生物电显著降低，且愈合速度减缓与内源性电场减弱呈相关性；2.高糖环境抑制与糖代谢及细胞迁移相关的重要蛋白mTOCR2关键亚基Rictor的活化；3.以人皮肤角质形成细胞HaCaT细胞为模型研究了高糖环境对细胞趋电性的影响及其分子机制，发现高糖环境抑制HaCaT细胞的趋电性迁移；3.发现与细胞趋化性及相关的Rictor的敲低并未影响HaCaT细胞趋电性迁移，且Akt473的磷酸化也未下调；4.发现MAPK可能是活化Akt473驱动细胞趋电性迁移的重要分子。本研究通过实验发现伤口内源性电场减弱可能是糖尿病创面难愈的重要因素之一，且糖尿病高糖环境会显著抑制细胞趋电性迁移，以上两个因素可能是导致糖尿病患者创面难愈的重要因素。此外，本项目探讨了细胞趋电性的分子机理，发现敲低影响细胞趋化性的重要分子Rictor并不影响细胞的趋电性迁移，该结果显示细胞趋化性和趋电性迁移的可能有不同的信号传递通路。本研究为探索应用内源性电场促进难愈创面愈合提供了新的方向，通过人工干预难愈创面伤口电场可能是促进难愈创面愈合的潜在手段，此外本研究探讨了细胞趋电性迁移的分子机制，为通过激动剂/抑制剂调控细胞迁移促进伤口愈合提供理论基础。