《Tissue and Cell》：Local stabilization of HIF-1α via deferoxamine-loaded collagen–chitosan sponge scaffold accelerates healing of type 2 diabetic wounds in rats
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哈立德·阿尔沙格达利（Khalid Alshaghdali）|苏阿德·A·阿尔加姆迪（Suad A. Alghamdi）|阿卜杜勒卡里姆·S·宾沙亚（Abdulkarim S. Binshaya）|塔菲克·N·朱拉伊比（Tawfiq N. Juraybi）|阿马尼·阿尔加姆迪（A
哈立德·阿尔沙格达利（Khalid Alshaghdali）|苏阿德·A·阿尔加姆迪（Suad A. Alghamdi）|阿卜杜勒卡里姆·S·宾沙亚（Abdulkarim S. Binshaya）|塔菲克·N·朱拉伊比（Tawfiq N. Juraybi）|阿马尼·阿尔加姆迪（Amani Alghamdi）|阿迪尔·阿巴尔凯尔（Adil Abalkhail）|拉玛亚·R·阿尔塔尔贾米（Lamaia R. Altarjami）|穆罕默德·阿里萨（Mohammed Alissa）
海勒大学应用医学科学学院临床实验室科学系，沙特阿拉伯，邮政信箱2440
摘要
糖尿病伤口的特点是血管生成受损、炎症持续以及组织再生延迟，这通常会导致慢性不愈合性溃疡。缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）信号在协调血管生成和组织修复中起着关键作用；然而，在糖尿病状态下，其活性显著受到抑制。本研究旨在评估一种负载去铁胺（DFO）的胶原-壳聚糖海绵支架（CoChSS）通过调节缺氧微环境和激活血管生成途径来促进糖尿病伤口愈合的治疗效果。2型糖尿病大鼠被随机分为三组：未经处理的对照组、仅使用CoChSS支架组以及负载DFO的CoChSS组（CoChSS/DFO组）。制造了全层切除伤口，并在受伤后第4天和第8天评估了愈合情况。系统地评估了伤口闭合率、机械性能、立体参数（成纤维细胞密度、血管密度和炎症细胞浸润）、胶原沉积、基因表达（HIF-1α和SDF-1α、VEGF、TGF-β、TNF-α、IL-1β）以及氧化应激标志物（CAT、SOD、GSH和MDA）。与对照组和仅使用支架组相比，CoChSS/DFO组的伤口闭合显著加快（P < 0.05）。机械测试显示，经过CoChSS/DFO处理后的再生组织具有更高的抗拉强度和能量吸收能力（P < 0.05）。立体分析显示血管生成和成纤维细胞增殖显著增加，同时炎症细胞浸润显著减少（P < 0.05）。使用Masson三色染色进行组织学评估发现，CoChSS/DFO组的胶原沉积增加，基质结构改善（P < 0.05）。在分子水平上，CoChSS/DFO显著上调了HIF-1α、SDF-1α、VEGF和TGF-β的表达，同时抑制了促炎细胞因子TNF-α和IL-1β（P < 0.05）。此外，抗氧化酶活性升高，脂质过氧化减少，表明有效缓解了氧化应激（P < 0.05）。总之，负载DFO的CoChSS支架通过多种机制促进糖尿病伤口愈合，包括激活缺氧信号、增强血管生成、减轻炎症、减少氧化应激以及改善细胞外基质重塑。这一策略为治疗慢性糖尿病伤口提供了一个有前景的治疗平台。
引言
糖尿病伤口是2型糖尿病（T2DM）最严重的并发症之一，由于愈合延迟以及感染和截肢的高风险，仍然是一个主要的临床挑战（Falanga等人，2022年）。血管生成受损、持续炎症、过度氧化应激和细胞外基质重塑缺陷共同破坏了糖尿病条件下的正常伤口愈合过程（Okonkwo和DiPietro，2017年）。目前的治疗策略往往不足以完全恢复有效组织再生所需的复杂生物学事件，这突显了基于机制的干预措施的需求（Baltzis等人，2014年）。
血管生成在伤口愈合中起着核心作用，确保再生组织获得足够的氧气和营养（Okonkwo和DiPietro，2017年）。缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是一种关键的转录因子，它调节细胞对缺氧的适应，并驱动血管生成和再生基因的表达，包括血管内皮生长因子（VEGF）和转化生长因子-β1（TGF-β1）（Hong等人，2014年）。在生理条件下，缺氧会稳定HIF-1α并促进新血管形成。然而，在糖尿病伤口中，尽管存在缺氧，HIF-1α信号仍然显著受损（Botusan等人，2008年）。高血糖引起的氧化应激和慢性炎症通过脯氨酰羟化酶域（PHD）依赖的机制增强HIF-1α的降解，导致血管生成反应不足和伤口闭合延迟（Bogadi等人，2025年）。因此，恢复HIF-1α的稳定性已成为糖尿病伤口愈合的一个有前景的治疗策略（Botusan等人，2008年）。去铁胺（DFO）是一种已建立临床应用的铁螯合剂，通过抑制PHD活性并防止其降解来稳定HIF-1α（Tchanque-Fossuo等人，2017年）。除了促进血管生成外，DFO还具有抗炎和抗氧化作用，在糖尿病伤口的恶劣微环境中尤其有利（Li等人，2022年）。然而，DFO的全身给药受到潜在副作用和局部浓度不足的限制，这突显了局部给药方法的重要性（Shen等人，2024年）。
基于生物材料的支架为局部药物输送和组织再生提供了一个有效的平台（Kasiewicz和Whitehead，2017年）。胶原-壳聚糖复合支架因其生物相容性、可生物降解性和良好的生物特性而受到广泛关注（Natarajan等人，2019年）。胶原提供了一种类似天然细胞外基质的结构，支持细胞粘附和增殖，而壳聚糖则具有抗菌和抗炎作用（Sanapalli等人，2022年）。此外，胶原-壳聚糖支架的多孔海绵结构有利于氧气扩散、渗出物吸收和内置生物活性分子的持续释放，使其特别适合用于慢性伤口（Sanapalli等人，2023年；Valentino等人，2023年）。
尽管具有这些优势，但对负载DFO的胶原-壳聚糖支架在2型糖尿病伤口模型中的综合评估仍然有限，特别是在整合组织学、分子、生化和生物力学结果方面。因此，本研究旨在探讨在2型糖尿病伤口愈合的大鼠模型中，负载DFO的胶原-壳聚糖海绵支架（CoChSS）的治疗效果。我们假设通过持续输送DFO来局部稳定HIF-1α将显著加速伤口愈合并改善糖尿病条件下的组织质量。
章节片段
伦理批准
使用实验动物得到了沙特阿拉伯阿尔-哈尔杰王子萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学生物伦理研究常务委员会（SCBR）的批准（批准编号：SCBR-579/2025）。作者声明所有动物实验均符合ARRIVE指南2.0（动物研究：体内实验报告）的要求，并按照1986年英国《动物（科学程序）法案》及相关指南、欧盟指令2010/63/EU进行
CoChSSs的物理化学特性和体外性能
扫描电子显微镜（SEM）分析显示，两种支架CoChSS和CoChSS+DFO都具有高度多孔且相互连接的三维结构（图1a–b）。孔径分析表明，CoChSS支架的平均孔径约为140 μm，而CoChSS+DFO支架的平均孔径略小，约为125 μm。两种支架的孔壁表面粗糙，有利于细胞粘附和细胞外物质
讨论
本研究的主要目标是开发一种负载去铁胺（DFO）的生物活性胶原-壳聚糖海绵支架（CoChSS），并评估其在2型糖尿病大鼠模型中加速伤口愈合的治疗潜力。糖尿病伤口的特点是血管生成受损、炎症过度、成纤维细胞活性缺陷、细胞外基质重塑延迟以及再生组织的机械强度降低（Izadi和Ganchi，2005年）。我们的发现
结论
总体而言，本研究的结果表明，负载去铁胺的胶原-壳聚糖支架有效解决了2型糖尿病伤口愈合的多个病理方面。通过稳定HIF-1α并激活下游的血管生成和再生途径，该支架增强了血管形成，抑制了慢性炎症，促进了成纤维细胞增殖，加速了伤口闭合，改善了细胞外基质重塑，并恢复了
作者声明
我们想声明所描述的工作是原创研究，之前未发表过，也没有在其他地方考虑发表。所有列出的作者都希望将论文发表在《组织与细胞》（Tissue and Cell）杂志上。提交本手稿不存在利益冲突，所有作者都同意发表该论文。作者声明与本研究无关任何利益冲突。
CRediT作者贡献声明
阿马尼·阿尔加姆迪（Amani Alghamdi）：方法学、研究、数据分析、概念化。阿卜杜勒卡里姆·S·宾沙亚（Abdulkarim S. Binshaya）：方法学、研究、数据分析、概念化。塔菲克·N·朱拉伊比（Tawfiq N. Juraybi）：方法学、研究、数据分析、概念化。哈立德·阿尔沙格达利（Khalid Alshaghdali）：方法学、研究、数据分析、概念化。苏阿德·A·阿尔加姆迪（Suad A. Alghamdi）：方法学、研究、数据分析、概念化。
资金
本研究得到了王子萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学项目编号（PSAU/2026/R/1447）的支持。
