摘要：纤维化瘢痕组织通常在成人皮肤伤口愈合过程中形成，尤以热灼伤和化学灼伤后为甚。这种情况可能导致患者容貌损毁、功能障碍及生活质量下降。治疗往往需要多次手术修复，造成沉重的经济负担。至2027年，全球瘢痕治疗支出预计将达到约320亿美元。鉴于创伤的普遍性和瘢痕形成的

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纤维化瘢痕组织通常在成人皮肤伤口愈合过程中形成，尤以热灼伤和化学灼伤后为甚。这种情况可能导致患者容貌损毁、功能障碍及生活质量下降。治疗往往需要多次手术修复，造成沉重的经济负担。至2027年，全球瘢痕治疗支出预计将达到约320亿美元。鉴于创伤的普遍性和瘢痕形成的相关成本，目前已开发出多种干预策略，包括药物制剂、细胞疗法、组织工程替代物及基于生物材料的敷料，旨在预防或最小化瘢痕形成。尽管经过数十年研究和临床应用，实现无瘢痕的伤口愈合仍是未达成的目标。免疫系统的调控与促进伤口中肌成纤维细胞异质性，对于开发减少瘢痕的治疗方案至关重要。目前尚无获批的多维度药物能够完全抑制纤维化。

来自香港科技大学(广州)的吴钧团队探索了人乳（HBM）的有益效应，重点关注其调节巨噬细胞表型与功能、促进肌成纤维细胞异质性以抑制皮肤瘢痕形成的能力。受胎儿无瘢痕愈合现象的启发，采用HBM治疗全层皮肤缺损。通过体外和体内实验证实，以喷雾形式或结合温敏水凝胶使用的HBM能够：使M2型巨噬细胞募集量显著增加至少33.5%，将血管生成反应增强达98.1%，同时改善皮肤刚度与弹性。更重要的是，本文发现HBM通过激活巨噬细胞中的胰岛素样生长因子1（IGF1）和血小板衍生生长因子C（PDGFC）信号通路，进而触发BMP信号传导，刺激脂肪细胞并促进肌成纤维细胞异质性，最终形成更多新生毛囊，实现正常化的伤口愈合。这些发现表明HBM在多种医疗应用中具有巨大潜力，包括血管化组织构建、妊娠纹消退以及无瘢痕伤口再生促进。本研究凸显了人乳在推进再生医学与组织工程领域的重要价值。相关工作以题为“Human breast milk as a bioactive material platform enabling scarless skin regeneration via macrophage reprogramming and myofibroblast heterogeneity”的文章发表在2025年08月19日的期刊《Materials Horizons》。

【具有良好生物相容性且不引发免疫反应的HBM】

在组织工程应用中，生物相容性是选择合适生物材料时的关键考量因素。为评估HBM的生物医学潜力，首先采用图1(a)所示制备方法研究其生物相容性。通过MTT法和培养1/2天后的活死染色，使用成纤维细胞(NIH 3T3)、内皮细胞(HUVECs)和巨噬细胞(RAW264.7)检测细胞相容性，随后通过溶血活性评估血液相容性。结果显示：在0.01-0.5 mg mL−1浓度范围内，HBM实验组的细胞存活率均保持在90%以上（图1(b)）。活死染色荧光成像显示三种细胞均保持良好形态和增殖能力（图1(c)），进一步证实HBM在不同浓度下均具有细胞相容性。溶血实验显示：五个HBM浓度组、生理盐水组与Triton X-100对照组呈现显著色差（图1(d)）。HBM组与生理盐水组上清液呈相近的浅黄色，而Triton X-100组呈鲜红色。HBM各浓度组的溶血率均低于1%，显著低于黑线所示的5%阈值（图1(e)），证明其具有优异的血液相容性。这些发现共同印证了HBM良好的生物相容性。

图1 HBM生物相容性与免疫原性评估

【免疫调节、活性氧损伤的细胞保护作用及细胞促进功能】

失调的炎症反应与巨噬细胞表型改变显著阻碍慢性创面愈合并促进瘢痕形成。值得注意的是，免疫反应调节与炎症衰减有助于实现有效的伤口修复。革兰氏阴性菌外膜成分脂多糖（LPS）可引发强烈免疫反应，常用于激活促炎M1表型巨噬细胞，使其释放TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎细胞因子。本研究通过ELISA检测LPS诱导巨噬细胞活化后的TNF-α和IL-6浓度。HBM处理显著下调了TNF-α和IL-6表达（图2a、b）。重要的是，即使在0.01 mg/mL的低浓度下，HBM仍表现出抗炎效应。此外，通过ELISA检测了M2巨噬细胞分泌的IL-10细胞因子：虽然首日IL-10分泌量与未处理组相比无显著提升，但经HBM处理2天后出现上调，其中0.1 mg/mL组分泌量最高（图2c）。

为阐明HBM促进伤口愈合的机制，本文进一步评估了细胞迁移、增殖和血管生成能力。炎症阶段的细胞迁移与增殖对促进血管生成和胶原沉积至关重要，这些过程直接影响组织重建效果和愈合重塑期的伤口闭合率。在创伤炎症环境中，中性粒细胞和巨噬细胞通过释放活性氧（ROS）抵御微生物入侵，但过量ROS会对正常细胞造成严重损伤。为模拟病理条件，本文用不同浓度H₂O₂处理NIH 3T3细胞以确定适宜氧化应激强度。观察到氧化应激对细胞增殖的剂量依赖性影响后，最终选择150 μM H₂O₂模拟伤口微环境的高ROS特征。结果表明，HBM能有效缓解H₂O₂诱导的氧化应激及后续细胞死亡（图2d）。首日150 μM H₂O₂处理仅引起轻度氧化应激（AO/EB染色显示），细胞死亡率较阴性对照组（无H₂O₂/HBM处理）极低；但次日H₂O₂使细胞存活率下降约50%，而HBM以浓度依赖性方式显著保护细胞免受氧化损伤——在0.01、0.05、0.1、0.3和0.5 mg/mL浓度下，细胞存活率分别提升至71.1%、73.3%、77.4%、80%和97%，第4天仍保持相同趋势。值得注意的是，浓度≥0.3 mg/mL的HBM处理组细胞在氧化应激下仍持续增殖。本文发现：HBM不仅能调节巨噬细胞从M1向M2表型极化，还可促进HUVECs和NIH 3T3细胞迁移增殖，从而加速血管生成与伤口愈合进程。

图2 HBM对细胞反应及伤口愈合过程的影响

【HBM可加速皮肤伤口闭合并减少疤痕形成】

基于HBM的多功能特性，并受胎儿无疤痕愈合现象的启发，本文在正常SD大鼠体内应用无修饰HBM喷雾促进伤口愈合。通过切除大鼠背部圆形皮肤组织（直径1.5厘米）建立全层皮肤伤口模型（图3a）。在不同时间点评估伤口大体形态和闭合情况，将HBM治疗组（每日喷洒0.3 mg mL⁻¹ HBM溶液）与未处理对照组进行比较。伤后第4天，HBM治疗组大鼠的伤口面积显著小于对照组。对再生皮肤组织的观察显示HBM处理组的疤痕区域更小。通过苏木精-伊红（H&E）染色、Masson三色染色等组织学评估，以及VEGF-A的免疫组化分析，证实HBM治疗组皮肤中毛囊等皮肤附属器数量增加，且VEGF-A表达升高。这些结果共同证明HBM直接作用于伤口时可促进愈合并减少疤痕形成。

鉴于HBM的挥发性可能限制其作用持续时间并影响疗效，本文将其与泊洛沙姆F-127（Pluronic F-127）结合制备HBM/PF水凝胶——该材料在室温20%浓度下可形成凝胶（图3b）。通过全层皮肤缺损大鼠模型进一步评估HBM/PF水凝胶敷料的疗效，以泊洛沙姆F-127（PF）和商业敷料（Tegaderm, CD）作为对照组。各组每24小时给药一次，持续15天（图3c）。治疗前三天，三组皮肤伤口修复无显著差异（图3d-e），但到第5天，HBM/PF组的伤口闭合速度超过CD组和PF组。愈合早期阶段涉及巨噬细胞清除细胞碎片和病原体为增殖期做准备，HBM/PF敷料可能通过保护成纤维细胞和内皮细胞免受ROS损伤，进而促进成纤维细胞分化、内皮细胞迁移和血管生成。第8天后闭合面积出现显著差异：HBM/PF组达73.7%，而PF组和CD组分别为46.9%和35.9%。第11天时HBM/PF组伤口收缩率达90.1%，PF组和CD组分别为72%和62%。第16天时HBM/PF组伤口完全闭合，其他组仍未见完全闭合。至第21天PF组和CD组伤口才完全闭合。对再生皮肤组织的评估显示HBM/PF敷料能减小疤痕面积并提升再生皮肤质量（图3f-g）。

为评估皮肤弹性恢复情况，在伤后第21天建立切除性伤口模型（图3h），通过样本中部横截面积测量愈合部位应力。HBM/PF组样本的皮肤硬度与弹性与未损伤正常组织相当，而CD组和PF组的机械性能显著下降（图3i）。天狼星红染色结果显示，CD组的I型/III型胶原比例最高，PF组次之，而HBM/PF组的I型/III型胶原比例更低，表明其皮肤弹性恢复更好且减少瘢痕疙瘩形成（图3j-k），该结果与抗张强度测试一致。综上所述，这些结果表明HBM能加速皮肤修复并减少疤痕形成。

图3 HBM对体内皮肤伤口闭合与瘢痕形成的作用

【HBM在体内抑制炎症并调控修复性M2表型】

为阐明HBM加速皮肤修复及减少瘢痕形成的机制，本文研究了HBM处理后创面微环境中的巨噬细胞表型与上皮再生情况。巨噬细胞从促炎性"M1"表型向修复性"M2"表型的转变对有效伤口愈合至关重要。M1巨噬细胞主要存在于愈合早期（至第5天），而M2巨噬细胞在后期增殖阶段占主导地位。通过分析M1表型标志物诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和M2表型标志物CD206的表达，发现第3天iNOS表达高于第5天（图4a-b），而CD206在第3天的表达低于第5天（图4c-d）。值得注意的是，与CD组和PF对照组相比，HBM/PF治疗组的创面表现出最低的iNOS表达和最高的CD206表达。此外，体内分析证实，在创伤后第5天，经Pluronic F127处理的HBM（HBM/PF）能显著上调愈合组织中白细胞介素-10（IL-10）的mRNA表达（图4e）。这些发现表明HBM能将巨噬细胞重编程为更促进愈合的表型。组织形态学评估显示，在第3天和第5天，HBM/PF组的炎症反应（以促炎性M1巨噬细胞为特征）较两个对照组均有所减轻（图4f-g）。巨噬细胞通过刺激上皮再生所需的角质形成细胞增殖，在调控增殖阶段发挥关键作用。第5天时，HBM/PF组表皮厚度显著大于CD组和PF组（图4h）。综上结果表明，HBM通过调控创面微环境影响促再生巨噬细胞表型的激活，从而增强伤口愈合能力。

图4 HBM抑制过度炎症并促进促炎M1表型向促再生M2表型转化

【HBM可促进血管形成、肉芽组织生成、毛囊重塑及胶原蛋白正常化】

为进一步探究体内伤口血管生成反应的激活情况，本文于术后第3、5、21天对伤口样本进行VEGF-A、CD31和PDGF-BB的免疫荧光染色。如图5(a)所示，CD组和PF组仅观察到微弱阳性染色。相比之下，HBM/PF组表现出最强的VEGF-A阳性表达，表明细胞迁移增强以促进血管形成。评估血管形成的CD31最强阳性表达同样出现在HBM/PF组，证实了这些发现。至第21天，HBM/PF组比CD组和PF组形成了更成熟的血管（p

图5 HBM在伤口再生与血管生成中的作用

【HBM通过激活IGF1与PDGFC信号通路促进肌成纤维细胞异质性以减少瘢痕形成】

瘢痕形成减少与愈合后皮肤中毛囊再生密切相关。已知新生毛囊可激活源自肌成纤维细胞的脂肪细胞，从而支持肌成纤维细胞异质性并最终减少瘢痕形成。既往研究强调，巨噬细胞来源的胰岛素样生长因子1（IGF1）和血小板衍生生长因子C（PDGFC）信号通路可刺激脂肪前体细胞（APs）增殖，促进肌成纤维细胞异质性。此外，研究表明M2型巨噬细胞通过分泌肝细胞生长因子（HGF）、IGF1等生长因子刺激毛囊再生。为探究HBM促进毛囊形成的机制，本文通过qRT-PCR检测第5天巨噬细胞与创面组织中Igf1、Pdgfc及Hgf的基因表达。结果显示：0.05 mg mL−1及以上浓度HBM处理可显著上调巨噬细胞中Igf1 mRNA表达（图6d）；HBM/PF组创面组织中Igf1 mRNA表达也显著升高（图6e）；0.1 mg mL−1及以上浓度HBM处理能显著上调巨噬细胞与创面组织中Pdgfc mRNA表达（图6f,g）；而Hgf表达在两组间无显著差异（图6b,c）。这些结果表明适宜浓度的HBM通过协同激活Igf1与Pdgfc信号通路促进毛囊形成。

图6 毛囊新生与BMP信号通路机制

【总结与展望】

本研究表明，HBM作为一种生物活性材料平台，在全层皮肤伤口模型中显著加速伤口愈合并最大程度减少瘢痕形成。观察到的愈合速度提升主要归因于巨噬细胞表型与功能的调节、细胞迁移和增殖能力的增强以及血管生成的促进。此外，HBM通过协同激活IGF1和PDGFC信号通路促进毛囊形成，进而触发BMP通路以增强脂肪细胞诱导的肌成纤维细胞异质性，从而减少瘢痕组织形成。本研究团队认为HBM在促进皮肤以外的组织和器官再生方面具有巨大潜力，为再生医学的未来发展指明了方向。后续研究将聚焦于分离HBM的关键成分，以开发标准化治疗方案并减少供体差异性，推动临床转化应用。

来源：EngineeringForLife一点号