在伤口微生物组中发现的一种细菌可以加速愈合，这突显了基于微生物组的伤口疗法的潜力。Sneha Khedkar是一位印度自由科学记者，拥有微生物学和生物化学背景，曾为《科学美国人》、《新科学家》和《可知晓杂志》等媒体撰稿。查看完整个人资料。
无法正常时间内愈合的皮肤伤口被认为是慢性伤口，据估计，全球约有2%的人口在其一生中会经历慢性伤口。除了剧烈疼痛外，患有慢性伤口的人还可能因病情的持续性和复发风险而面临心理健康问题。这严重影响了他们的生活质量，突显了有效治疗方法的需求。鉴于这一未满足的临床需求，研究人员一直在探索一个新领域——伤口微生物组。宾夕法尼亚大学Elizabeth Grice研究团队的微生物学家Ellen White表示：“之前的研究主要集中在导致愈合受损的皮肤细胞缺陷过程。”“但最近，我们意识到存在一个伤口微生物组——整个生态系统可以定植伤口并影响伤口愈合。”
White及其同事展示了在慢性伤口中发现的一种细菌可以在小鼠中帮助伤口愈合。该研究发表在《科学进展》上，揭示了细菌驱动的伤口修复机制，并为开发基于微生物组的疗法奠定了基础。“这项研究的独特之处在于揭示了慢性伤口微生物组的积极一面，”迈阿密大学米勒医学院研究皮肤病微生物组相互作用的Irena Pastar（未参与该研究）说。为了识别与慢性伤口相关的微生物群，Grice团队从100名参与者那里采集了糖尿病足溃疡样本，并对这些样本进行了DNA测序。在样本中大量存在的细菌中，他们鉴定出一种名为Alcaligenes faecalis的环境非致病菌。通过查阅已发表的数据集，研究团队发现这种细菌在不同类型的压力性溃疡和静脉性腿溃疡等慢性伤口中普遍存在。这促使他们调查Alcaligenes faecalis在慢性伤口中的作用。
在实验中，研究团队使用了一种表现出愈合障碍的糖尿病小鼠模型。他们在这些小鼠背部皮肤上制造了直径约为8毫米的伤口，并用Alcaligenes faecalis培养物进行处理。他们不同时段拍摄这些伤口，观察到用Alcaligenes faecalis定植的伤口明显小于用对照溶液处理的伤口。为了更好地了解Alcaligenes faecalis如何影响伤口愈合，研究人员使用体外试验来研究这种细菌是否促进了细胞迁移，这是伤口早期愈合过程中表皮层发生的关键过程。他们从糖尿病小鼠身上分离出角质形成细胞，并在实验室培养皿中培养这些细胞。一旦细胞在培养皿中形成一层，研究人员就在中间划一条细线，破坏连续的细胞层。他们用Alcaligenes faecalis或对照溶液处理系统，并随时间拍摄照片，追踪未受干扰一侧的细胞向划痕移动的速度。与对照处理的细胞相比，Alcaligenes faecalis处理增加了角质形成细胞的迁移速度。当他们重复这个实验时，使用从糖尿病患者身上获得的皮肤细胞，也得到了类似的结果，表明这种细菌可能通过类似的机制影响人类的伤口愈合。
为了深入了解Alcaligenes faecalis如何促进角质形成细胞迁移，研究人员收集了用Alcaligenes faecalis处理的糖尿病小鼠的伤口组织，并对其进行了RNA测序。与未经处理的组织相比，用Alcaligenes faecalis处理的伤口组织中多个基因的表达减少。下调最显著的基因编码基质金属蛋白酶（MMPs），这是一种分解细胞外基质的酶。先前的研究表明，靠近伤口边缘的角质形成细胞表达MMPs，这有助于这些细胞向伤口迁移以促进愈合。然而，糖尿病条件会促进过多的MMP表达，这对伤口愈合有害。对糖尿病小鼠伤口组织的免疫荧光分析显示，伤口边缘附近高表达一种MMP，但在Alcaligenes faecalis处理后表达下降。向Alcaligenes faecalis处理的伤口中添加MMPs会使这些伤口的行为类似于未用细菌处理的伤口，验证了Alcaligenes faecalis通过降低伤口部位的MMP水平实现其促愈合特性。
White对这些意外的发现感到兴奋，并补充道：“我们最初并不是要寻找促愈合细菌。”这些结果为伤口微生物组提供了新的视角。“大多数伤口最终都会愈合，这意味着并非所有细菌定植都是有害的。还有一些有益的细菌，我们可以利用它们来进行伤口治疗，”White说。“研究结果表明，我们需要考虑如何在使用较温和的抗菌方法消除慢性伤口环境中病原体的同时保留友好细菌，”Pastar说。未来的工作可以集中在鉴定Alcaligenes faecalis分泌的促愈合因子，并在临床试验中测试这些因子，Pastar说。皮肤中充满了众多细菌种类，这些细菌之间以及与皮肤中的不同类型细胞进行交流。“因此，了解Alcaligenes faecalis如何与抑制伤口愈合的主要罪魁祸首互动将改善临床应用，”她解释道。
White表示同意。“微生物之间的相互作用可能是整个画面的重要部分，”她说。“但为了获得整个社区的画面，我们还需要更好地了解个别微生物，”她补充道。
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