文章题目：Alginate oligosaccharides promote wound healing and induce macrophage M2 polarisation by activating the PI3K/AKT1 signalling pathway

发表期刊：Molecular and Cellular Biochemistry

影响因子：4.7（2026）

通讯单位：上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心

研究背景

        皮肤损伤会破坏皮肤完整性，伤口愈合过程中微环境的炎症反应发挥核心调控作用：早期募集至创面的巨噬细胞兼具清除病原体与细胞碎片的功能，但过度持续的炎症会阻碍愈合，在糖尿病溃疡等慢性难愈创面中尤为显著；巨噬细胞极化后可调控细胞增殖、迁移等关键修复过程，因此维持M1与M2型巨噬细胞的表型平衡对调控愈合进程至关重要。目前泡沫、水凝胶等多种生物医用伤口敷料已广泛应用，其中水凝胶因结构与细胞外基质高度相似，兼具生物相容性好、力学性能可调、透气吸液等优势，胶原蛋白、褐藻酸盐等多种生物聚合物均已用于其基质构建，应用前景良好。

        褐藻寡糖（Alginate oligosaccharide，AOS）是褐藻酸盐降解得到的低分子量产物，寡聚结构赋予其显著生物活性；与透明质酸寡糖、壳寡糖相比，其水溶性与组织渗透性更佳，可特异性调控PI3K/AKT1通路且无明显细胞毒性，而后两者分别依赖促血管生成、弱抗菌与免疫调节作用发挥修复效应，均无法同时调控角质形成细胞功能与巨噬细胞极化。既往研究已证实褐藻寡糖的免疫调节与抗氧化应激活性，但其在伤口愈合中的作用及机制尚未明确，因此本研究结合体外细胞实验与体内大鼠模型，系统探究其对伤口细胞功能、巨噬细胞极化及伤口菌群的调控作用，明确其经PI3K/AKT1通路介导的分子机制。

图1 AOS促进伤口愈合的作用机制

        1、AOS促进HaCaT细胞的增殖与迁移，并减少细胞凋亡

        研究人员首选选用0.05%浓度的AOS处理HaCaT细胞，可以发现该细胞的增殖与迁移能力得到显著增强（图2c, d）；除此之外0.1%、0.05%、0.01%浓度的AOS均可降低HaCaT细胞凋亡水平，这一结果表明AOS具有促进伤口愈合的潜力（图2a, b）。

图2不同浓度AOS对体外培养HaCaT的影响

        2、AOS诱导PI3K/AKT1信号通路激活

        接下来，研究人员继续对AOS的作用机制进行了研究。与细胞增殖、迁移、凋亡实验结果一致，AOS处理可显著上调HaCaT细胞中PI3K与AKT1的蛋白表达水平（图2 e~h）。AKT1抑制剂SH-5（10 μM）可完全阻断AOS对PI3K/AKT1通路的激活效应，其中AOS+SH-5组的PI3K与AKT1表达水平与对照组无显著差异，表明AOs以AKT1依赖的方式激活PI3K/AKT1信号通路。

        3、AOS可调控巨噬细胞极化与炎症因子分泌

        免疫荧光结果显示，AOS实验组与对照组巨噬细胞均呈CD68阳性，表明靶细胞无杂菌污染（图3 a）。iNOS阳性荧光代表M1型巨噬细胞，AOS实验组巨噬细胞的iNOS阳性率显著降低；Arg-1阳性荧光代表M2型巨噬细胞，AOS实验组巨噬细胞的Arg-1阳性率显著升高。与对照组相比，处理组巨噬细胞M1/M2比值显著降低（图3 e~h）。

图3 AOS对巨噬细胞极化的影响。

(a)CD68, (c)IL-1β, (e) iNOS, (g)Arg-1 .

        除此之外，AOS联合SH-5处理组中，巨噬细胞CD68、iNOS、Arg-1的阳性荧光水平与对照组无显著差异。炎症因子检测中，IL-1β免疫荧光平均强度显示，处理组促炎因子水平较对照组显著下降，但高于AOS实验组（图3c, d）。这一结果表明AOS可通过PI3K/AKT1信号通路参与巨噬细胞极化，并可进一步调控细胞增殖、迁移等关键修复过程。

        4、AOS促进动物伤口愈合实验

        为了探究AOS对动物伤口愈合的影响，作者继续选用雄性Sprague-Dawley大鼠进行了伤口愈合实验。可以发现AOS实验组伤口肉芽组织红润，两组均未出现明显感染（图4a）。各时间点AOS实验组的伤口愈合率均显著高于对照组（图 4b）；苏木精-伊红（H&E）染色结果显示，两组组织学表现无显著差异（图 4c）。

图4 动物实验结果

        caspase-3染色结果显示，实验组细胞凋亡率显著低于对照组；PI3K与AKT1免疫荧光平均强度显著高于对照组（图 4）。巨噬细胞极化指标方面，AOS实验组CD68阳性巨噬细胞数量显著少于对照组；其中iNOS阳性的M1型巨噬细胞数量显著减少，Arg-1阳性的M2型巨噬细胞数量显著增加；炎症因子IL-1β的免疫荧光平均强度较对照组显著降低（图 5）。

图5 伤口组织的巨噬细胞极化

        5、AOS改变伤口微生物群落组成变化

        AOS处理12天后，伤口微生物群落组成发生显著改变。主成分分析（PCA）显示，实验组与对照组的伤口微生物群落在PC1与PC2轴上呈现明显聚类分离，表明AOs处理后微生物群落整体结构发生显著偏移。

        相似性分析（ANOSIM）结果显示，长期（12天）AOS处理后，两组伤口微生物群落组成存在显著差异；但处理6天时组间差异无统计学意义。LEfSe分析结果显示，AOS可提高葡萄球菌属（Staphylococcus）等球菌与杆菌的比例，降低罗尔斯通菌属（Ralstonia）与伯克霍尔德菌科（Burkholderiaceae）的丰度（图 6）。其中，皮肤共生葡萄球菌丰度升高可在伤口表面形成生物屏障，抑制罗尔斯通菌、伯克霍尔德菌等致病菌的定植与繁殖，维持伤口微生态平衡，进而促进伤口愈合。该现象与伤口愈合加速的结果共同提示，AOS诱导的微生物群落组成的均质化与定向改变有利于伤口修复。

图6 伤口微生物群组成的变化

总结

        这篇研究首次证实AOS可通过调控巨噬细胞极化促进伤口愈合，并调节伤口微生物群落结构。研究发现，AOS可促进角质形成细胞增殖、迁移并抑制细胞凋亡，通过诱导巨噬细胞向M2型极化改善局部炎症反应，进而促进伤口愈合；伴随M2极化的发生，伤口微生物群落结构也发生显著改变。总体而言，褐藻寡糖具有良好的生物相容性，有望开发为新型伤口修复治疗策略。

        原文链接：https://doi.org/10.1007/s11010-026-05592-0

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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