創(chuàng)面修復和皮膚修護：神奇的纖連蛋白的介紹與應用
纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）最早于1948年由美國生物學家發(fā)現(xiàn)，是一種人體中必需的蛋白質，廣泛存在于哺乳動物組織及組織液中，分子質量為 450 kDa，由兩個分子質量為 220 kDa的亞基通過鏈間二硫鍵連接而成。含有1個獨特的RGD序列和6個功能結構域，經局限性蛋白酶解可切割為幾個結構域，可與血纖蛋白、肝素、膠原、DNA以及細胞表面受體等結合，具有多種生物學功能。
一、FN是皮膚細胞外基質的重要組成成分
科學研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N是細胞外基質和基底膜中的重要的非膠原性糖蛋白，在細胞黏附中起中心作用，在機體生命活動中，參與了細胞的黏附、鋪展、增殖、遷移和胚胎的發(fā)育，在再生醫(yī)學中被廣泛應用。FN具有生長因子的作用，可促進細胞增殖，誘導表皮細胞形成肉芽組織，并促進表皮下基底膜再建和正常角化過程，作為皮膚細胞外基質重要的組成成分，可將膠原蛋白緊緊鉚定在皮膚細胞上，強化肌膚彈力纖維網(wǎng)，撐緊松弛下垂肌膚，促進皮膚細胞生長、分化、遷移，指導肌膚有序再生，促進屏障蛋白表達，修復皮膚屏障，加強皮膚防御力。
二、FN在創(chuàng)面修復中的應用
FN是一種多功能的蛋白質，在動態(tài)重塑條件下（尤其是在創(chuàng)面愈合過程中），在細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)中含量最豐富 [1, 2]。FN作為生物黏合劑介導細胞與其他ECM蛋白質之間的相互作用[3, 4]。Jones PH和Watt FM發(fā)現(xiàn)表皮干細胞可以比其他皮膚細胞更快地附著在FN包被板上[5]。大量研究證明FN具有促進細胞增殖和遷移的強大能力[3, 6，7]。FN已被證明通過調節(jié)單核細胞-巨噬細胞系統(tǒng)來清除傷口中的殘留細菌，從而發(fā)揮抗感染作用[8]。Li Y等人的研究確認自體表皮基底細胞（ epidermal basal cell，EBC）中有60％的角質形成細胞和10％的表皮干細胞（epidermal stem cells，ESC），作為EBCs最重要的組成部分，ESCs具有很高的自我更新能力，可從皮膚基底層向上移動并逐漸分化為表皮的子細胞 [9]�；谏鲜隼碚�，Peng Wang[10]等人進行了用表皮基底細胞進行創(chuàng)面修復的實驗，在表皮基底細胞EBCs噴涂創(chuàng)面之前，預先用FN涂覆創(chuàng)面，結果顯示FN可以顯著提高細胞利用率和創(chuàng)面愈合治療效果。
1. FN顯著提高細胞的貼壁和增殖能力 
Peng Wang[10]等人從需要植皮的患者供皮中分離EBC，用不同濃度的FN預包被培養(yǎng)皿培養(yǎng)細胞，觀察貼壁率、觀察ESCs的增殖和遷移能力，并與傳統(tǒng)的IV型膠原預涂層進行比較。結果顯示，20ug/ml FN預包被培養(yǎng)皿的細胞貼壁率與100μg/ml IV型膠原相近，此外還能顯著促進ESCS的增殖和遷移。
2. FN可顯著促進皮膚創(chuàng)面愈合
在EBC噴霧之前，在創(chuàng)面床上預涂FN可通過提高ESCS的利用效率，促進血管生成，減少創(chuàng)面炎癥，調節(jié)膠原的形成和降解，顯著縮短創(chuàng)面愈合時間，增加創(chuàng)面愈合表皮厚度。
關于FN在創(chuàng)面修復中的作用機制，肖赫等[11]進行過詳細的闡明：在創(chuàng)傷初期的凝血階段，F(xiàn)N從血小板中釋放出來，通過與血漿轉谷酰胺酶與纖維蛋白交聯(lián)，發(fā)揮黏附、趨化、調理和吞噬作用。FN 激活中性粒細胞，增強其黏附力，加速其向創(chuàng)區(qū)聚集。在創(chuàng)傷修復中期，F(xiàn)N 是成纖維細胞的重要趨化因子。當 FN 與纖維蛋白交聯(lián)后黏附于血凝塊上，有助于成纖維細胞在其上的移動，并迅速進入傷區(qū)。進入傷區(qū)的成纖維細胞可大量分泌 FN，并與Ⅲ型膠原共同沉積在細胞間質中。在肉芽組織形成并逐漸成熟的過程中，成纖維細胞和角質細胞對FN 包裹的膠原或組織碎片有吞噬作用。在傷口邊緣和肉芽組織中都有 FN 附著的成纖維細胞。
大量的研究結果表明FN在皮膚創(chuàng)面修復中具有獨特的作用效果，且效果顯著，在皮膚修護方面也具有天然的優(yōu)勢，并且具有生長因子的作用，2019年EGF被禁用后，各大化妝品品牌商和原料商都在尋找EGF的替代品，F(xiàn)N就是在這個時候開始受到化妝品行業(yè)的青睞，并且被譽為EGF最佳“接棒手”。也就是在這個時候，禾元生物推出了自研的植物源重組纖連蛋白。
三、植物源重組纖連蛋白OsrFN
OsrFN是一種從水稻中提取的重組纖連蛋白。
目前在市場上的纖連蛋白主要有兩種來源，一種直接從牛羊等動物以及人血液中提取，這類纖連蛋白天然自帶血液病毒感染風險，如BSE、TSE等傳染性海綿狀腦病毒、HPV/HIV等病毒，并且動物來源的纖連蛋白應用于人體也存在引起免疫反應的風險；一種是利用生物技術生產的重組纖連蛋白，比如以大腸桿菌或酵母菌作為工程菌來生產的重組纖連蛋白，但是微生物表達纖連蛋白存在一個最大的問題是無法表達出全長的人纖連蛋白，在三維結構及修飾上無法與真正的人纖連蛋白相比，功效也與人纖連蛋白相去甚遠。
針對上述問題，禾元生物憑借自主專利技術——水稻胚乳細胞生物反應器高效重組蛋白表達平臺（OryzHiExp）開發(fā)出了無色無味，無動物源性，無潛在病毒感染風險的植物源重組纖連蛋白OsrFN。OsrFN擁有全長的氨基酸序列，與人體內天然存在的纖連蛋白結構一致，功效吻合，應用于人體具有更好的生物相容性。
經中國檢驗檢疫科學研究院化妝品技術中心功效檢測，結果顯示OsrFN可增強皮膚屏障蛋白表達，修復受損肌膚屏障、抗衰和抵御光損傷等功效（詳細功效數(shù)據(jù)和產品資料歡迎咨詢，電話：027-59403932，技術支持在線QQ：2490959153）。
參考文獻
[1] Hocking DC, Brennan JR, Raeman CH. A small chimeric fibronectin fragment accelerates dermal wound repair in diabetic mice. Adv Wound Care (New Rochelle). 2016;5:495–506.
[2] Roy DC, Mooney NA, Raeman CH, Dalecki D, Hocking DC. Fibronectin matrix mimetics promote full-thickness wound repair in diabetic mice. Tissue Eng Part A. 2013;19:2517–26.
[3] Zhang C, Hekmatfar S, Ramanathan A, Karuri NW. PEGylated human plasma fibronectin is proteolytically stable, supports cell adhesion, cell migration, focal adhesion assembly, and fibronectin fibrillogenesis. Biotechnol Prog. 2013;29:493–504.
[4] Zhu J, Clark RAF. Fibronectin at select sites binds multiple growth factors and enhances their activity: expansion of the collaborative ECM-GF paradigm. J Invest Dermatol. 2014;134:895–901.
[5] Jones PH, Watt FM. Separation of human epidermal stem cells from transit amplifying cells on the basis of differences in integrin function and expression. Cell. 1993;73:713–24.
[6] Cai X, Liu C, Zhang TN, Zhu YW, Dong X, Xue P. Down-regulation of FN1 inhibits colorectal carcinogenesis by suppressing proliferation, migration, and invasion. J Cell Biochem. 2018;119:4717–28.
[7] Sapudom J, Rubner S, Martin S, Thoenes S, Anderegg U, Pompe T. The interplay of fibronectin functionalization and TGF-beta1 presence on fibroblast proliferation, differentiation and migration in 3D matrices. Biomater Sci. 2015;3:1291–301.
[8] Digiacomo G, Tusa I, Bacci M, Cipolleschi MG, Dello Sbarba P, Rovida E. Fibronectin induces macrophage migration through a SFK-FAK/CSF-1R pathway. Cell Adhes Migr. 2017;11:327–37
[9] Li Y, Zhang J, Yue J, Gou X, Wu X. Epidermal stem cells in skin wound healing. Adv Wound Care (New Rochelle). 2017;6:297–307.
[10] Peng Wang, Zhicheng Hu, Xiaoling Cao, et al. Fibronectin precoating wound bed enhances the therapeutic effects of autologous epidermal basal cell suspension for full-thickness wounds by improving epidermal stem cells’ utilization. Stem Cell Research & Therapy (2019) 10:154
[11] 纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進展，2017
一、FN是皮膚細胞外基質的重要組成成分
科學研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N是細胞外基質和基底膜中的重要的非膠原性糖蛋白，在細胞黏附中起中心作用，在機體生命活動中，參與了細胞的黏附、鋪展、增殖、遷移和胚胎的發(fā)育，在再生醫(yī)學中被廣泛應用。FN具有生長因子的作用，可促進細胞增殖，誘導表皮細胞形成肉芽組織，并促進表皮下基底膜再建和正常角化過程，作為皮膚細胞外基質重要的組成成分，可將膠原蛋白緊緊鉚定在皮膚細胞上，強化肌膚彈力纖維網(wǎng)，撐緊松弛下垂肌膚，促進皮膚細胞生長、分化、遷移，指導肌膚有序再生，促進屏障蛋白表達，修復皮膚屏障，加強皮膚防御力。
二、FN在創(chuàng)面修復中的應用
FN是一種多功能的蛋白質，在動態(tài)重塑條件下（尤其是在創(chuàng)面愈合過程中），在細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)中含量最豐富 [1, 2]。FN作為生物黏合劑介導細胞與其他ECM蛋白質之間的相互作用[3, 4]。Jones PH和Watt FM發(fā)現(xiàn)表皮干細胞可以比其他皮膚細胞更快地附著在FN包被板上[5]。大量研究證明FN具有促進細胞增殖和遷移的強大能力[3, 6，7]。FN已被證明通過調節(jié)單核細胞-巨噬細胞系統(tǒng)來清除傷口中的殘留細菌，從而發(fā)揮抗感染作用[8]。Li Y等人的研究確認自體表皮基底細胞（ epidermal basal cell，EBC）中有60％的角質形成細胞和10％的表皮干細胞（epidermal stem cells，ESC），作為EBCs最重要的組成部分，ESCs具有很高的自我更新能力，可從皮膚基底層向上移動并逐漸分化為表皮的子細胞 [9]�；谏鲜隼碚�，Peng Wang[10]等人進行了用表皮基底細胞進行創(chuàng)面修復的實驗，在表皮基底細胞EBCs噴涂創(chuàng)面之前，預先用FN涂覆創(chuàng)面，結果顯示FN可以顯著提高細胞利用率和創(chuàng)面愈合治療效果。
圖1.FN創(chuàng)面修復實驗過程模擬圖[10]
1. FN顯著提高細胞的貼壁和增殖能力
圖2.不同濃度FN預包被培養(yǎng)皿對細胞粘附率的影響[10]
圖3. 20μg/ml FN和100μg/ml COL IV預包被培養(yǎng)皿對細胞遷移的影響[10]
Peng Wang[10]等人從需要植皮的患者供皮中分離EBC，用不同濃度的FN預包被培養(yǎng)皿培養(yǎng)細胞，觀察貼壁率、觀察ESCs的增殖和遷移能力，并與傳統(tǒng)的IV型膠原預涂層進行比較。結果顯示，20ug/ml FN預包被培養(yǎng)皿的細胞貼壁率與100μg/ml IV型膠原相近，此外還能顯著促進ESCS的增殖和遷移。
2. FN可顯著促進皮膚創(chuàng)面愈合
圖4. FN預鋪創(chuàng)面對傷口愈合情況的影響[10]
在EBC噴霧之前，在創(chuàng)面床上預涂FN可通過提高ESCS的利用效率，促進血管生成，減少創(chuàng)面炎癥，調節(jié)膠原的形成和降解，顯著縮短創(chuàng)面愈合時間，增加創(chuàng)面愈合表皮厚度。
關于FN在創(chuàng)面修復中的作用機制，肖赫等[11]進行過詳細的闡明：在創(chuàng)傷初期的凝血階段，F(xiàn)N從血小板中釋放出來，通過與血漿轉谷酰胺酶與纖維蛋白交聯(lián)，發(fā)揮黏附、趨化、調理和吞噬作用。FN 激活中性粒細胞，增強其黏附力，加速其向創(chuàng)區(qū)聚集。在創(chuàng)傷修復中期，F(xiàn)N 是成纖維細胞的重要趨化因子。當 FN 與纖維蛋白交聯(lián)后黏附于血凝塊上，有助于成纖維細胞在其上的移動，并迅速進入傷區(qū)。進入傷區(qū)的成纖維細胞可大量分泌 FN，并與Ⅲ型膠原共同沉積在細胞間質中。在肉芽組織形成并逐漸成熟的過程中，成纖維細胞和角質細胞對FN 包裹的膠原或組織碎片有吞噬作用。在傷口邊緣和肉芽組織中都有 FN 附著的成纖維細胞。
大量的研究結果表明FN在皮膚創(chuàng)面修復中具有獨特的作用效果，且效果顯著，在皮膚修護方面也具有天然的優(yōu)勢，并且具有生長因子的作用，2019年EGF被禁用后，各大化妝品品牌商和原料商都在尋找EGF的替代品，F(xiàn)N就是在這個時候開始受到化妝品行業(yè)的青睞，并且被譽為EGF最佳“接棒手”。也就是在這個時候，禾元生物推出了自研的植物源重組纖連蛋白。
三、植物源重組纖連蛋白OsrFN
OsrFN是一種從水稻中提取的重組纖連蛋白。
目前在市場上的纖連蛋白主要有兩種來源，一種直接從牛羊等動物以及人血液中提取，這類纖連蛋白天然自帶血液病毒感染風險，如BSE、TSE等傳染性海綿狀腦病毒、HPV/HIV等病毒，并且動物來源的纖連蛋白應用于人體也存在引起免疫反應的風險；一種是利用生物技術生產的重組纖連蛋白，比如以大腸桿菌或酵母菌作為工程菌來生產的重組纖連蛋白，但是微生物表達纖連蛋白存在一個最大的問題是無法表達出全長的人纖連蛋白，在三維結構及修飾上無法與真正的人纖連蛋白相比，功效也與人纖連蛋白相去甚遠。
針對上述問題，禾元生物憑借自主專利技術——水稻胚乳細胞生物反應器高效重組蛋白表達平臺（OryzHiExp）開發(fā)出了無色無味，無動物源性，無潛在病毒感染風險的植物源重組纖連蛋白OsrFN。OsrFN擁有全長的氨基酸序列，與人體內天然存在的纖連蛋白結構一致，功效吻合，應用于人體具有更好的生物相容性。
經中國檢驗檢疫科學研究院化妝品技術中心功效檢測，結果顯示OsrFN可增強皮膚屏障蛋白表達，修復受損肌膚屏障、抗衰和抵御光損傷等功效（詳細功效數(shù)據(jù)和產品資料歡迎咨詢，電話：027-59403932，技術支持在線QQ：2490959153）。
參考文獻
[1] Hocking DC, Brennan JR, Raeman CH. A small chimeric fibronectin fragment accelerates dermal wound repair in diabetic mice. Adv Wound Care (New Rochelle). 2016;5:495–506.
[2] Roy DC, Mooney NA, Raeman CH, Dalecki D, Hocking DC. Fibronectin matrix mimetics promote full-thickness wound repair in diabetic mice. Tissue Eng Part A. 2013;19:2517–26.
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[6] Cai X, Liu C, Zhang TN, Zhu YW, Dong X, Xue P. Down-regulation of FN1 inhibits colorectal carcinogenesis by suppressing proliferation, migration, and invasion. J Cell Biochem. 2018;119:4717–28.
[7] Sapudom J, Rubner S, Martin S, Thoenes S, Anderegg U, Pompe T. The interplay of fibronectin functionalization and TGF-beta1 presence on fibroblast proliferation, differentiation and migration in 3D matrices. Biomater Sci. 2015;3:1291–301.
[8] Digiacomo G, Tusa I, Bacci M, Cipolleschi MG, Dello Sbarba P, Rovida E. Fibronectin induces macrophage migration through a SFK-FAK/CSF-1R pathway. Cell Adhes Migr. 2017;11:327–37
[9] Li Y, Zhang J, Yue J, Gou X, Wu X. Epidermal stem cells in skin wound healing. Adv Wound Care (New Rochelle). 2017;6:297–307.
[10] Peng Wang, Zhicheng Hu, Xiaoling Cao, et al. Fibronectin precoating wound bed enhances the therapeutic effects of autologous epidermal basal cell suspension for full-thickness wounds by improving epidermal stem cells’ utilization. Stem Cell Research & Therapy (2019) 10:154
[11] 纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進展，2017
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