《Tissue and Cell》:Gut-skin microbial interactions in wound healing: From mechanistic insights to therapeutic opportunities
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德巴希什·萨洛伊(Debasish Saloi)|阿西法·扎曼(Asifa Zaman)|迪潘卡尔·萨哈(Dipankar Saha)|普拉奇·梅塔(Prachi Mehta)|特里什娜·达斯(Trishna Das)|布里古·库马尔·达斯(Bhrigu Kumar Das)印度
德巴希什·萨洛伊(Debasish Saloi)|阿西法·扎曼(Asifa Zaman)|迪潘卡尔·萨哈(Dipankar Saha)|普拉奇·梅塔(Prachi Mehta)|特里什娜·达斯(Trishna Das)|布里古·库马尔·达斯(Bhrigu Kumar Das)
印度阿萨姆邦古瓦哈提市吉里詹安达·乔杜里大学(Girijananda Chowdhury University)药学院药理学系,药理学与毒理学研究实验室
摘要
伤口是指皮肤或黏膜上皮层因热损伤或物理损伤而受损的情况,可分为急性和慢性两种类型。伤口愈合涉及受损上皮组织的再生,分为四个阶段:止血、炎症、增殖和重塑。最新研究表明,肠道和皮肤上的微生物分别对肠道黏膜和皮肤伤口的愈合有促进作用。近年来,关于肠道-皮肤轴(gut-skin axis)的研究显著增加,这加深了我们对肠道和皮肤微生物群如何影响伤口愈合的理解。本文综述了关于肠道和皮肤微生物及其在愈合过程中作用的前临床研究结果,并探讨了益生菌作为维持肠道和皮肤上皮屏障完整性的治疗选择。文献回顾涵盖了截至2025年7月的所有相关英文出版物。了解肠道和皮肤微生物群与上皮再生过程之间的具体机制联系,有助于我们更深入地理解参与伤口愈合的受体和信号通路。这种理解突显了预防肠道和皮肤微生物群失衡对于维持上皮和黏膜健康的重要性。
引言
伤口是指皮肤或黏膜上皮层因热损伤或物理损伤而受损的情况(Pe?a和Martin,2024)。根据愈合过程的持续时间和类型,伤口可分为急性和慢性两类。急性伤口会经历一系列分子事件,最终恢复结构完整性;而慢性伤口则伴有持续炎症、感染和坏死等病理过程,从而阻碍愈合。烧伤、撕裂伤或擦伤等创伤常导致急性伤口。溃疡通常属于慢性伤口,这类伤口愈合缓慢且涉及全层组织损伤。据估计,在发达国家,约1%至2%的人口在其一生中会经历慢性伤口(Sen,2021)。几乎所有慢性伤口都属于以下三类之一:压疮、糖尿病溃疡和静脉溃疡,另有少数由动脉缺血引起(Zhao等,2016)。多种局部和系统因素会导致慢性伤口的发生,包括年龄、药物(如免疫抑制剂和皮质类固醇)、营养不良、慢性疾病(如结缔组织疾病、心力衰竭、内分泌紊乱、缺氧、癌症和免疫抑制)、肥胖以及不良习惯(如饮酒和吸烟)(Sultana等,2024)。全球慢性伤口的患病率约为每千人1.51至2.21例(Zhu等,2022)。未愈合的伤口会导致疼痛、截肢等身体问题,以及生活质量下降、焦虑、睡眠障碍、抑郁和社会隔离等心理问题,还会带来经济负担(Gupta等,2021)。
伤口愈合是一个动态过程,分为四个阶段,包括快速止血、炎症、间充质细胞分化、增殖、血管生成、重新上皮化和胶原蛋白合成等关键步骤(Guo和DiPietro,2010)。微生物在多种愈合过程中起着重要作用,如促进上皮细胞生长和保护、影响黏液屏障功能、调节免疫反应以及促进黏膜伤口愈合(Alam和Neish,2018)。微生物群会影响血压、组织氧合、免疫功能及炎症,同时支持肠道和皮肤健康及肠道-皮肤轴的功能;其失衡与肥胖、糖尿病和伤口愈合障碍有关(Patel等,2022;Karlsson等,2013)。这种失衡会增加肠道通透性和炎症,从而影响组织修复(Das等,2024)。
在炎症性肠病(IBD)(包括克罗恩病和溃疡性结肠炎)中,微生物群会影响上皮修复和黏液分泌,这对肠道愈合至关重要(Xie等,2016;Afzaal等,2022;Lopetuso等,2016)。黏膜伤口愈合涉及免疫细胞、基质细胞和上皮细胞的相互作用。益生菌通过增强屏障功能来促进愈合,而益生元和合生元则能调节微生物群。皮肤和口腔微生物群有助于免疫系统和组织修复,但微生物群失衡会妨碍愈合并导致慢性疾病(Chakraborty等,2025;Mehta等,2025a;Razdolsky等,2022)。因此,本文旨在探讨肠道和皮肤微生物群在伤口愈合中的作用机制,重点关注前临床研究结果。此外,本文还探讨了益生菌在维持肠道和皮肤微生物群平衡及减轻上皮损伤方面的治疗潜力,并分析了肠道微生物群代谢物和免疫信号通路对皮肤伤口愈合和组织再生的影响。
章节摘录
方法学
本综述通过查阅科学数据库(包括PubMed?、Google Scholar?、Scopus?、ResearchGate?、Web of Science?、Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI?、ScienceDirect?和Scopus (Elsevier))以及相关书籍,检索了截至2025年7月的英文文献,重点关注肠道和皮肤微生物群在伤口愈合中的作用。
微生物群
20世纪初,“微生物群”一词被用来描述栖息在人体各部位的多种微生物,包括胃、皮肤、肺部和口腔中的微生物(Ursell等,2014)。值得注意的是,人体微生物群(常被称为“隐藏的器官”)所含的遗传信息量超过整个人类基因组。其中,肠道微生物群尤为重要
肠道微生物群在维持健康中的作用
人体胃肠道(GI tract)是宿主特征、人类抗原与环境之间最大的接触面之一,表面积约为250-400平方米(Thursby和Juge,2016)。数千年来,栖息在胃肠道中的细菌、古菌和真核生物之间形成了复杂而有益的关系,即所谓的“肠道微生物群”(Fabbiano等,2017)。在这些微生物中,有386种为严格厌氧菌
皮肤微生物群的功能
皮肤作为我们最脆弱的器官,是抵御外部威胁的重要屏障,保护我们免受各种环境危害(Sanford和Gallo,2013)。皮肤保持湿润并防止有害物质进入体内,这对生存至关重要(Grice等,2008)。虽然传统上认为皮肤是污染和疾病的来源,但研究(尤其是人类微生物组项目)强调了皮肤微生物群在促进健康方面的关键作用
肠道-皮肤轴中微生物群的作用
越来越多的研究表明,微生物组会影响远端器官(如大脑和肺部)的免疫系统。肠道微生物群对皮肤、大脑和肺部的作用已得到部分研究(Mahmud等,2022)。皮肤和肠道都是动态的、复杂的神经内分泌和免疫器官,经常暴露于外部环境中,并支持多种微生物群的存在(O'Neill等
微生物对皮肤修复和再生的贡献
根据前一节关于肠道-皮肤轴的研究,除了局部皮肤微生物群外,全身微生物群也可能间接影响皮肤稳态和愈合。因此,肠道微生物产生的代谢物和免疫调节作用可能有助于皮肤再生。
根据现行定义,益生菌是指在足够剂量下能给宿主带来健康益处的活微生物。这一定义由国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)、联合国粮食及农业组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)等机构共同制定(Bekiaridou等,2021)。益生菌是天然且非致病性的
结论与未来方向
整个伤口愈合过程是一个复杂且组织严密的系统,若受到干扰可能会产生严重后果。当伤口床中存在多种宿主因素时,细菌会阻碍伤口愈合,导致慢性伤口形成。在慢性伤口中,伤口微生物群会形成对抗生素和机械疗法具有抗性的生物膜。研究表明,益生菌在多种动物和人类模型中改善了伤口愈合的多个方面
CRediT作者贡献声明
特里什娜·达斯(Trishna Das):数据可视化、正式分析。布里古·库马尔·达斯(Bhrigu Kumar Das):撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源协调、研究设计、概念构思。德巴希什·萨洛伊(Debasish Saloi):初稿撰写、方法学设计、研究实施。阿西法·扎曼(Asifa Zaman):初稿撰写、研究实施。迪潘卡尔·萨哈(Dipankar Saha):监督工作、正式分析。普拉奇·梅塔(Prachi Mehta):初稿撰写、软件使用、正式分析。
致谢
作者感谢印度阿萨姆邦古瓦哈提市吉里詹安达·乔杜里大学的DST-FIST实验室提供的基础设施支持。该实验室的资金来源于印度科技部(DST)资助的DST-FIST项目(项目编号:SR/FST/COLLEGE-/2021/1172,项目名称:“FIST Program-2021”(TPN-69342)。