局部应用胰岛素调控创面巨噬细胞表型改善糖尿病创面愈合机制研究

Our previous research confirmed that insulin is an accelerator of wound healing by regulating various cells function during healing process. Sporadic case reports suggested the effectiveness of topical insulin application on diabetic wound healing. Furthermore, our preliminary study which showed that insulin induces advanced wound inflammatory resolution on diabetic mice wounds, and improves wound healing suggested that insulin regulated wound inflammatory response is involved in insulin induced accelerated wound healing. This project study the effect of insulin on diabetic wound healing from the point of regulating inflammatory response using a burn model which is performed in streptozotocin injection plus high carbohydrate and high fat diet induced diabetic rat. We hypothesize that: topical low dose of insulin application could improve diabetic wound healing, and that might be related with low insulin and insulin-like growth factor level as well as the low insulin resistance of skin tissue; insulin accelerate wound healing by regulating diabetic wound inflammatory response; insulin could regulate wound macrophage phenotype, induce advanced wound inflammatory resolution, thus improve healing. The underneath cellular and molecular mechanism will be explored by in vitro study. Specifically, the crosstalk between insulin-insulin receptor substrate and interlukin-4 downstream signaling and whether it plays a role in insulin induced macrophage phenotype switch will be investigated as well.

我们既往研究发现胰岛素是一种可调控多种细胞功能的创面促愈因子。创面外用胰岛素促进愈合的病例报告显示其在糖尿病创面治疗中的有效性。预实验中局部应用胰岛素促进糖尿病小鼠创面炎症消退、改善愈合的结果提示胰岛素调控的创面炎症反应与其改善愈合机制相关。本研究在链脲佐菌素+高糖高脂饮食诱导的糖尿病大鼠烫伤模型中探索胰岛素对创面炎症反应的调控及其对愈合的影响，验证假设：局部应用小剂量胰岛素能够改善糖尿病创面愈合，糖尿病皮肤组织的低胰岛素和低胰岛素样生长因子水平以及低胰岛素抵抗特性是胰岛素局部治疗有效的组织学基础；调控创面炎症反应是局部应用胰岛素促进糖尿病创面愈合的机制之一；胰岛素可调控创面巨噬细胞表型，促进创面炎症反应转归，进而影响愈合。研究将在体外细胞培养系统中探索上述结果的细胞和分子机制，特别是胰岛素-胰岛素受体底物和IL-4下游信号之间是否存在串扰，及其在胰岛素诱导的巨噬细胞表型变化中的作用。

糖尿病创面发病机制的复杂性使包括血糖控制、神经和血管病变治疗、清创、生长因子联合治疗等多种措施在内的“集束化”治疗仍是目前糖尿病慢性创面处理的主要手段。但集束治疗的复杂性及巨大的医疗成本限制了其临床应用。针对慢性持续炎症反应——这一糖尿病难愈创面诸多病理改变中的主导因素之一，研究局部应用胰岛素对创面炎症反应的调控作用并探索其机制是研究的主要目的。.课题成功制作了具有胰岛素抵抗特性的2型糖尿病大鼠模型和糖尿病缺血创面模型并研究了其创面愈合特征。观察到局部应用小剂量胰岛素可通过促进创面表皮角质形成细胞迁移和创面再上皮化、促进胶原沉积增加、调控创面炎症反应等机制促进创面愈合。.2型糖尿病大鼠皮肤组织胰岛素、IGF-1水平明显降低，创面胰岛素降解酶表达明显增高。皮肤组织虽存在一定程度的胰岛素抵抗，但其对胰岛素的反应性明显高于肝脏组织。这可能是局部应用胰岛素可促进糖尿病大鼠创面愈合的细胞学基础。胰岛素可影响创面炎症因子格局，促进中性粒细胞、巨噬细胞在糖尿病创面提前出现、提早消退，并可促进中性粒细胞吞噬细菌以及吞噬诱导的中性粒细胞凋亡。胰岛素调控巨噬细胞表型转换，促进巨噬细胞由促炎的M1型向抑炎的M2型转换。AKT、JNK和P38以及PPAR-γ等信号参与了胰岛素对巨噬细胞表型转换的调控作用。.糖尿病创面局部高胰岛素降解酶可能是造成糖尿病皮肤和糖尿病创面低胰岛素水平，并导致糖尿病皮肤“隐形损害”和愈合不良的原因之一。局部应用小剂量胰岛素可补充糖尿病皮肤创面局部胰岛素，通过调控创面炎症反应、调控表皮角质形成细胞、和血管内皮细胞等创面修复细胞功能促进创面愈合，且不对全身代谢造成明显影响。这一方法可作为糖尿病难愈创面的治疗手段之一。.同时我们与相关单位合作，尝试制作含缓释胰岛素的丝素蛋白创面敷料，该敷料已在动物实验中证实具有促进糖尿病创面愈合的作用。该成果进一步向临床转化将是我们下一步继续努力的方向之一。