創(chuàng)面修復(fù)和皮膚修護(hù)：神奇的纖連蛋白的介紹與應(yīng)用
纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）最早于1948年由美國生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，是一種人體中必需的蛋白質(zhì)，廣泛存在于哺乳動物組織及組織液中，分子質(zhì)量為 450 kDa，由兩個分子質(zhì)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(jié)構(gòu)域，經(jīng)局限性蛋白酶解可切割為幾個結(jié)構(gòu)域，可與血纖蛋白、肝素、膠原、DNA以及細(xì)胞表面受體等結(jié)合，具有多種生物學(xué)功能。
一、FN是皮膚細(xì)胞外基質(zhì)的重要組成成分
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N是細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜中的重要的非膠原性糖蛋白，在細(xì)胞黏附中起中心作用，在機(jī)體生命活動中，參與了細(xì)胞的黏附、鋪展、增殖、遷移和胚胎的發(fā)育，在再生醫(yī)學(xué)中被廣泛應(yīng)用。FN具有生長因子的作用，可促進(jìn)細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)表皮細(xì)胞形成肉芽組織，并促進(jìn)表皮下基底膜再建和正常角化過程，作為皮膚細(xì)胞外基質(zhì)重要的組成成分，可將膠原蛋白緊緊鉚定在皮膚細(xì)胞上，強(qiáng)化肌膚彈力纖維網(wǎng)，撐緊松弛下垂肌膚，促進(jìn)皮膚細(xì)胞生長、分化、遷移，指導(dǎo)肌膚有序再生，促進(jìn)屏障蛋白表達(dá)，修復(fù)皮膚屏障，加強(qiáng)皮膚防御力。
二、FN在創(chuàng)面修復(fù)中的應(yīng)用
FN是一種多功能的蛋白質(zhì)，在動態(tài)重塑條件下（尤其是在創(chuàng)面愈合過程中），在細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)中含量最豐富 [1, 2]。FN作為生物黏合劑介導(dǎo)細(xì)胞與其他ECM蛋白質(zhì)之間的相互作用[3, 4]。Jones PH和Watt FM發(fā)現(xiàn)表皮干細(xì)胞可以比其他皮膚細(xì)胞更快地附著在FN包被板上[5]。大量研究證明FN具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移的強(qiáng)大能力[3, 6，7]。FN已被證明通過調(diào)節(jié)單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)來清除傷口中的殘留細(xì)菌，從而發(fā)揮抗感染作用[8]。Li Y等人的研究確認(rèn)自體表皮基底細(xì)胞（ epidermal basal cell，EBC）中有60％的角質(zhì)形成細(xì)胞和10％的表皮干細(xì)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(xì)胞 [9]�；谏鲜隼碚�，Peng Wang[10]等人進(jìn)行了用表皮基底細(xì)胞進(jìn)行創(chuàng)面修復(fù)的實驗，在表皮基底細(xì)胞EBCs噴涂創(chuàng)面之前，預(yù)先用FN涂覆創(chuàng)面，結(jié)果顯示FN可以顯著提高細(xì)胞利用率和創(chuàng)面愈合治療效果。
1. FN顯著提高細(xì)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(yù)包被培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)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(yù)涂層進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，20ug/ml FN預(yù)包被培養(yǎng)皿的細(xì)胞貼壁率與100μg/ml IV型膠原相近，此外還能顯著促進(jìn)ESCS的增殖和遷移。
2. FN可顯著促進(jìn)皮膚創(chuàng)面愈合
在EBC噴霧之前，在創(chuàng)面床上預(yù)涂FN可通過提高ESCS的利用效率，促進(jìn)血管生成，減少創(chuàng)面炎癥，調(diào)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(guān)于FN在創(chuàng)面修復(fù)中的作用機(jī)制，肖赫等[11]進(jìn)行過詳細(xì)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(zhuǎn)谷酰胺酶與纖維蛋白交聯(lián)，發(fā)揮黏附、趨化、調(diào)理和吞噬作用。FN 激活中性粒細(xì)胞，增強(qiáng)其黏附力，加速其向創(chuàng)區(qū)聚集。在創(chuàng)傷修復(fù)中期，F(xiàn)N 是成纖維細(xì)胞的重要趨化因子。當(dāng) FN 與纖維蛋白交聯(lián)后黏附于血凝塊上，有助于成纖維細(xì)胞在其上的移動，并迅速進(jìn)入傷區(qū)。進(jìn)入傷區(qū)的成纖維細(xì)胞可大量分泌 FN，并與Ⅲ型膠原共同沉積在細(xì)胞間質(zhì)中。在肉芽組織形成并逐漸成熟的過程中，成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)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(xì)胞。
大量的研究結(jié)果表明FN在皮膚創(chuàng)面修復(fù)中具有獨特的作用效果，且效果顯著，在皮膚修護(hù)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(yù)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(fēng)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(yīng)用于人體也存在引起免疫反應(yīng)的風(fēng)險；一種是利用生物技術(shù)生產(chǎn)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(chǎn)的重組纖連蛋白，但是微生物表達(dá)纖連蛋白存在一個最大的問題是無法表達(dá)出全長的人纖連蛋白，在三維結(jié)構(gòu)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(yuǎn)。
針對上述問題，禾元生物憑借自主專利技術(shù)——水稻胚乳細(xì)胞生物反應(yīng)器高效重組蛋白表達(dá)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(fēng)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(nèi)天然存在的纖連蛋白結(jié)構(gòu)一致，功效吻合，應(yīng)用于人體具有更好的生物相容性。
經(jīng)中國檢驗檢疫科學(xué)研究院化妝品技術(shù)中心功效檢測，結(jié)果顯示OsrFN可增強(qiáng)皮膚屏障蛋白表達(dá)，修復(fù)受損肌膚屏障、抗衰和抵御光損傷等功效（詳細(xì)功效數(shù)據(jù)和產(chǎn)品資料歡迎咨詢，電話：027-59403932，技術(shù)支持在線QQ：2490959153）。
參考文獻(xiàn)
[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(jìn)展，2017
一、FN是皮膚細(xì)胞外基質(zhì)的重要組成成分
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N是細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜中的重要的非膠原性糖蛋白，在細(xì)胞黏附中起中心作用，在機(jī)體生命活動中，參與了細(xì)胞的黏附、鋪展、增殖、遷移和胚胎的發(fā)育，在再生醫(yī)學(xué)中被廣泛應(yīng)用。FN具有生長因子的作用，可促進(jìn)細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)表皮細(xì)胞形成肉芽組織，并促進(jìn)表皮下基底膜再建和正常角化過程，作為皮膚細(xì)胞外基質(zhì)重要的組成成分，可將膠原蛋白緊緊鉚定在皮膚細(xì)胞上，強(qiáng)化肌膚彈力纖維網(wǎng)，撐緊松弛下垂肌膚，促進(jìn)皮膚細(xì)胞生長、分化、遷移，指導(dǎo)肌膚有序再生，促進(jìn)屏障蛋白表達(dá)，修復(fù)皮膚屏障，加強(qiáng)皮膚防御力。
二、FN在創(chuàng)面修復(fù)中的應(yīng)用
FN是一種多功能的蛋白質(zhì)，在動態(tài)重塑條件下（尤其是在創(chuàng)面愈合過程中），在細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)中含量最豐富 [1, 2]。FN作為生物黏合劑介導(dǎo)細(xì)胞與其他ECM蛋白質(zhì)之間的相互作用[3, 4]。Jones PH和Watt FM發(fā)現(xiàn)表皮干細(xì)胞可以比其他皮膚細(xì)胞更快地附著在FN包被板上[5]。大量研究證明FN具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移的強(qiáng)大能力[3, 6，7]。FN已被證明通過調(diào)節(jié)單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)來清除傷口中的殘留細(xì)菌，從而發(fā)揮抗感染作用[8]。Li Y等人的研究確認(rèn)自體表皮基底細(xì)胞（ epidermal basal cell，EBC）中有60％的角質(zhì)形成細(xì)胞和10％的表皮干細(xì)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(xì)胞 [9]�；谏鲜隼碚�，Peng Wang[10]等人進(jìn)行了用表皮基底細(xì)胞進(jìn)行創(chuàng)面修復(fù)的實驗，在表皮基底細(xì)胞EBCs噴涂創(chuàng)面之前，預(yù)先用FN涂覆創(chuàng)面，結(jié)果顯示FN可以顯著提高細(xì)胞利用率和創(chuàng)面愈合治療效果。
圖1.FN創(chuàng)面修復(fù)實驗過程模擬圖[10]
1. FN顯著提高細(xì)胞的貼壁和增殖能力
圖2.不同濃度FN預(yù)包被培養(yǎng)皿對細(xì)胞粘附率的影響[10]
圖3. 20μg/ml FN和100μg/ml COL IV預(yù)包被培養(yǎng)皿對細(xì)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(yù)包被培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)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(yù)涂層進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，20ug/ml FN預(yù)包被培養(yǎng)皿的細(xì)胞貼壁率與100μg/ml IV型膠原相近，此外還能顯著促進(jìn)ESCS的增殖和遷移。
2. FN可顯著促進(jìn)皮膚創(chuàng)面愈合
圖4. FN預(yù)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(yù)涂FN可通過提高ESCS的利用效率，促進(jìn)血管生成，減少創(chuàng)面炎癥，調(diào)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(guān)于FN在創(chuàng)面修復(fù)中的作用機(jī)制，肖赫等[11]進(jìn)行過詳細(xì)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(zhuǎn)谷酰胺酶與纖維蛋白交聯(lián)，發(fā)揮黏附、趨化、調(diào)理和吞噬作用。FN 激活中性粒細(xì)胞，增強(qiáng)其黏附力，加速其向創(chuàng)區(qū)聚集。在創(chuàng)傷修復(fù)中期，F(xiàn)N 是成纖維細(xì)胞的重要趨化因子。當(dāng) FN 與纖維蛋白交聯(lián)后黏附于血凝塊上，有助于成纖維細(xì)胞在其上的移動，并迅速進(jìn)入傷區(qū)。進(jìn)入傷區(qū)的成纖維細(xì)胞可大量分泌 FN，并與Ⅲ型膠原共同沉積在細(xì)胞間質(zhì)中。在肉芽組織形成并逐漸成熟的過程中，成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)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(xì)胞。
大量的研究結(jié)果表明FN在皮膚創(chuàng)面修復(fù)中具有獨特的作用效果，且效果顯著，在皮膚修護(hù)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(yù)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(fēng)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(yīng)用于人體也存在引起免疫反應(yīng)的風(fēng)險；一種是利用生物技術(shù)生產(chǎn)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(chǎn)的重組纖連蛋白，但是微生物表達(dá)纖連蛋白存在一個最大的問題是無法表達(dá)出全長的人纖連蛋白，在三維結(jié)構(gòu)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(yuǎn)。
針對上述問題，禾元生物憑借自主專利技術(shù)——水稻胚乳細(xì)胞生物反應(yīng)器高效重組蛋白表達(dá)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(fēng)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(nèi)天然存在的纖連蛋白結(jié)構(gòu)一致，功效吻合，應(yīng)用于人體具有更好的生物相容性。
經(jīng)中國檢驗檢疫科學(xué)研究院化妝品技術(shù)中心功效檢測，結(jié)果顯示OsrFN可增強(qiáng)皮膚屏障蛋白表達(dá)，修復(fù)受損肌膚屏障、抗衰和抵御光損傷等功效（詳細(xì)功效數(shù)據(jù)和產(chǎn)品資料歡迎咨詢，電話：027-59403932，技術(shù)支持在線QQ：2490959153）。
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[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.
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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.
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[11] 纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進(jìn)展，2017
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