Dynamische Veränderungen von wundassoziierten miRNAs nach Applikation von autologem plättchenreichem Gel bei diabetischen Wunden
Diabetische chronische Hautulzera (DCUs) zählen zu den häufigsten und schwerwiegendsten Komplikationen des Diabetes mellitus, wobei diabetische Fußulzera den vorherrschenden Typ darstellen. Diese Ulzera gelten mittlerweile als globale Epidemie und stellen klinisch eine erhebliche Herausforderung in Prävention und Therapie dar. Autologes plättchenreiches Gel (APG) hat sich als vielversprechende adjuvante Therapie zur Förderung der Wundheilung, insbesondere bei diabetischen Wunden, etabliert. Diese Studie zielte darauf ab, die Wirksamkeit von APG bei der Behandlung diabetischer Wunden zu evaluieren und die dynamischen Veränderungen wundassoziierter miRNAs (wr-miRNAs) während des Heilungsprozesses zu untersuchen.
Zur Untersuchung dieser Aspekte wurden diabetische und nicht-diabetische Hautwundmodelle an Bama-Miniaturschweinen etabliert. Die Studie erfolgte mit Genehmigung der Tierethikkommission des West China Hospital der Sichuan-Universität. Zehn 2,5 Monate alte männliche Bama-Miniaturschweine wurden verwendet, davon acht diabetische und zwei nicht-diabetische Tiere. Diabetes wurde durch eine fett- und kohlenhydratreiche Diät in Kombination mit intravenösen Streptozotocin (STZ)-Injektionen induziert. Einen Monat nach Diabetesdiagnose wurden bei jedem Tier chirurgisch Vollhautdefektwunden erzeugt. Die Wunden wurden anschließend mit lidocaingetränkter Gaze zur Analgesie und Hämostase behandelt.
Die Wunden diabetischer Schweine wurden in zwei Gruppen unterteilt: die diabetische APG-Gruppe (n = 36) und die diabetische Kontrollgruppe (n = 18). Die Wunden nicht-diabetischer Schweine bildeten die nicht-diabetische Kontrollgruppe (n = 14). APG wurde mittels quadratischer Differenzialzentrifugation aus peripherem venösem Blut extrahiert (plättchenreiches Plasma, PRP). Das PRP wurde mit einem Thrombin-Kalzium-Agens (TCA) kombiniert, um das gelartige APG zu bilden, das auf die Wunden der diabetischen APG-Gruppe appliziert wurde. Der Verbandswechsel erfolgte in allen Gruppen alle drei Tage.
Die Wundheilung wurde durch Messung der Wundfläche vor Behandlung und alle drei Tage danach bewertet. Die Heilungsrate wurde als prozentuale Reduktion der Wundfläche berechnet; die Heilungszeit wurde als die Anzahl der Tage bis zur vollständigen Epithelialisierung erfasst. Wundgewebe wurde vor Behandlung sowie 3, 6, 9, 12 und 15 Tage post-treatment für miRNA-Analysen entnommen. Die miRNA-Extraktion erfolgte mit einem TakaraRNAiso Small RNA-Kit; die Expressionslevel wurden mittels Bulge-LoopTM miRNA qRT-PCR Starter Kit quantifiziert.
Ergebnisse
Alle STZ-injizierten Schweine erfüllten die Diabetesdiagnosekriterien; alle Wunden blieben acht Wochen ungeheilt. Die Heilungsraten der diabetischen APG-Gruppe waren signifikant höher als in der diabetischen Kontrollgruppe, jedoch niedriger als in der nicht-diabetischen Kontrollgruppe. Die Heilungszeit war in der diabetischen APG-Gruppe signifikant kürzer als in der diabetischen Kontrollgruppe und vergleichbar mit der nicht-diabetischen Kontrolle.
Die miRNA-Analyse zeigte, dass miR-21, miR-146a und miR-210 während der nicht-diabetischen Wundheilung erhöht, miR-29a und miR-155 jedoch reduziert waren. In diabetischen Wunden waren miR-29 und miR-146a erhöht, miR-126 und miR-155 reduziert. miR-21 und miR-210 zeigten keine signifikanten Veränderungen. In der diabetischen APG-Gruppe wurde eine signifikante Hochregulation von miR-126 und miR-210 sowie eine Herabregulation von miR-29 und miR-155 im Vergleich zur diabetischen Kontrolle festgestellt. Diese Veränderungen unterschieden sich nicht signifikant von der nicht-diabetischen Kontrolle.
Diskussion
Die Studie unterstreicht die vielseitigen Rollen von wr-miRNAs in verschiedenen Wundheilungsphasen. miR-21 ist in alle Heilungsphasen involviert und fördert die Heilung durch Hemmung von Entzündung, Angiogenese, Kollagenablagerung und Reepithelialisierung. miR-146a und miR-155 sind eng mit der Entzündungsreaktion verknüpft: miR-146a hemmt, miR-155 verstärkt Entzündungen. miR-126 und miR-210 unterstützen die Angiogenese, wobei miR-126 die Stabilität vaskulärer Endothelzellen sichert und miR-210 die Angiogenese unter Hypoxie fördert. miR-29 ist primär am Wundremodeling beteiligt, indem es die Kollagensynthese hemmt und den -abbau fördert.
Die Befunde deuten darauf hin, dass Hyperglykämie die Wundheilung beeinträchtigt und die Expression von wr-miRNAs im Wundgewebe stört. Die APG-Behandlung förderte die Heilung diabetischer Wunden und normalisierte teilweise die Expression bestimmter wr-miRNAs. Insbesondere die Hochregulation von miR-126 und miR-210 sowie die Herabregulation von miR-155 und miR-29 könnten durch Förderung der Angiogenese, Entzündungshemmung und Kollagenbildung zur verbesserten Heilung beitragen.
Zusammenfassung
Diese Studie zeigt, dass Hyperglykämie die Wundheilung verzögert und die Expression von wr-miRNAs im Wundgewebe verändert. Die APG-Behandlung förderte effektiv die Heilung diabetischer Wunden und modulierte die Expression zentraler wr-miRNAs, was eine vielversprechende therapeutische Strategie für diabetische Hautulzera darstellt. Weitere Forschung ist erforderlich, um die zugrundeliegenden Mechanismen und potenziellen Zielgene dieser miRNAs zu entschlüsseln und Therapiestrategien zu optimieren.
doi: 10.1097/CM9.0000000000002358