中國:靈芝多醣調控纖維母細胞,加速傷口癒合

內服養生的靈芝,也可外敷癒傷?由湖南長沙中南大學、中南大學湘雅三醫院等共同發表在2018年12月《Chinese Journal of Integrative Medicine》的研究證實,從靈芝子實體提取而得的靈芝多醣,確實有加速傷口癒合的作用,其作用機制與傷口修復不可或缺的「纖維母細胞」密切相關。靈芝多醣是如何調控纖維母細胞,來達到促進傷口癒合的作用呢?以下是來自三位臺灣大學生化科技系碩士班同學對於這項研究成果的報導。

文/林昕芃、林敬涵、曾敬婷

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文章版本一

文/林昕芃(臺灣大學生化科技系碩士班一年級)

 

靈芝從以前就被認為是可以治百病的靈藥,而隨著醫療、科學研究的進步,靈芝已被發現具有調節免疫系統、保護心血管、抗癌、抗衰老等功效,2018年12月由湖南長沙的中南大學、中南大學湘雅三醫院等科研團隊發表在《Chinese Journal of Integrative Medicine》的研究報告更指出,靈芝中的多醣還能幫助皮膚傷口癒合。

 

纖維母細胞在傷口癒合扮演重要角色

在了解靈芝對傷口的作用前,首先必須先了解皮膚傷口的癒合機制。

傷口癒合大致分為幾個階段:止血期、發炎期、增生期及重塑期。在增生期階段,纖維母細胞會開始增殖,並遷移至傷口處,其最重要的任務便是合成膠原蛋白以形成肉芽組織覆蓋傷口,幫助傷口癒合,因此纖維母細胞在傷口癒合上扮演了關鍵角色。

根據先前的研究指出,纖維母細胞受到多種細胞因子和訊息傳遞路徑所調控,其中Wnt/β-catenin訊息傳遞路徑中的β-catenin(β-鏈蛋白)在傷口增生期的表現量會上升,且會促進纖維母細胞的增殖與遷移,此外TGF-β1(轉化生長因子-β1)也會幫助纖維母細胞增生,因此Wnt/β-catenin訊息傳遞路徑和TGF-β1被認為對於傷口的癒合有很大的影響。

 

【實驗結果1】靈芝多醣可促進人類纖維母細胞增生&移動

根據這篇來自中國的報告,研究者使用人類皮膚的纖維母細胞在體外進行培養,並加入不同濃度的靈芝多醣(GL-PS),觀察纖維母細胞的存活率和遷移率。結果顯示,特定濃度的靈芝多醣可提高纖維母細胞的存活率(圖1),而在細胞遷移的實驗中也發現,當加入的靈芝多醣濃度越高,細胞遷移率也會跟著提升(圖2)。由此可知,靈芝多醣對人類纖維母細胞有促進增生和移動能力的作用。

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圖1 靈芝多醣對人類纖維母細胞存活率的影響

 

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圖2 靈芝多醣可提升人類纖維母細胞的遷移率

 

【實驗結果2】靈芝多醣可促進人類纖維母細胞合成第一型膠原蛋白&TGF-β1,提升β-catenin的表現量

該研究進一步分析在加入不同濃度的靈芝多醣後的人類纖維母細胞,其合成第一型膠原蛋白原和TGF-β1的量是否會受到影響,因為它們都是傷口癒合過程中纖維母細胞活性高低的重要指標。實驗結果顯示,靈芝多醣確實有提升此二者表現量的作用(圖3)。

此外該研究也發現,靈芝多醣能提升β-catenin在人類纖維母細胞中的表現量(圖4)。β-catenin是活化Wnt/β-catenin訊息傳遞路徑的重要分子,在傷口癒合過程中亦扮演重要角色。

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圖3 靈芝多醣可促進CICP及TGF-β1的表現量

〔編按〕CICP是指C-terminal propeptide of procollagen typeⅠ(第一型膠原蛋白原C端前肽)。研究者透過ELISA法(酵素免疫分析法)測定CICP,藉此評估靈芝多醣促進人類纖維母細胞合成第一型膠原蛋白的作用。

 

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圖4 靈芝多醣可提升β-catenin的表現量

 

【實驗結果3】靈芝多醣可加速小鼠皮膚傷口癒合

研究者進一步透過動物實驗驗評估靈芝多醣的癒傷效果:在小鼠背部皮膚製造大小一致的傷口,並加入不同濃度的靈芝多醣,觀察幾天下來傷口癒合的狀況。結果證明,與沒有加靈芝多醣的組別相比,有加入靈芝多醣的組別癒合率較高(圖5A),癒合的時間也較短(圖5B)。

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圖5  靈芝多醣可提升小鼠皮膚傷口癒合率(A)、縮短傷口癒合時間(B)

 

小結:靈芝多醣的癒傷效果值得期待

上述研究結果顯示,靈芝多醣能促進人類纖維母細胞增生和移動,亦可讓人類纖維母細胞合成更多的膠原蛋白,並且加速小鼠傷口癒合。此外,靈芝多醣還能使人類纖維母細胞裡的TGF-β1和β-catenin表現量上升,證明靈芝多醣可透過TGF-β1或Wnt/β-catenin訊息傳遞路徑來調控傷口的癒合。

因此,如果能把靈芝多醣以口服或塗抹的方式,使之直接接觸傷口中的纖維母細胞,說不定可以達到幫助傷口癒合的作用。雖然目前僅在小鼠實驗階段獲得證實,但未來也許有機會應用在人類的藥物或醫材上。

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文章版本二

文/林敬涵(臺灣大學生化科技系碩士班)

皮膚創傷傷癒的過程分為幾個階段:止血、發炎、增生、血管新生、胞外基質形成、化生、組織重塑。纖維母細胞是一種合成胞外基質與膠原蛋白的細胞,為生物結締組織的基本構造,它的移動與增生,以及膠原蛋白的合成,還有胞外基質,都在組織重塑中扮演重要的角色。

在創傷傷癒的過程中,許多細胞激素與訊息傳遞路徑會調控纖維母細胞的增生、移動及分泌。目前已知,β-catenin(β-鏈蛋白)上調可以促進纖維母細胞增生和移動,而纖維母細胞中β-catenin的表現量會在傷口癒合的增生期增加;再者,TGF-β1(轉化生長因子-β)也會在傷口癒合過程中促進纖維母細胞增生。因此,β-catenin訊息傳遞路徑和TGF-β1均在傷口癒合中扮演關鍵角色。

先前已有研究發現,靈芝多醣可在體外傷口癒合的實驗模式中,提升腸道表皮細胞增生、移動及分化的能力;另外亦有研究以第一型糖尿病的動物實驗模式證實,口服靈芝多醣可以加速皮膚創傷癒合及促進傷口血管新生。

不過關於靈芝多醣對於人類纖維母細胞的作用,是否有益外用於皮膚傷口癒合,以及靈芝多醣會不會活化β-catenin訊息傳遞路徑來促進傷口癒合等,目前還不清楚。由湖南長沙的中南大學、中南大學湘雅三醫院等機構組成的研究團隊,於是在這方面做了一些探討。

 

【實驗結果1】靈芝多醣可促進人類纖維母細胞增生&移動

體外實驗發現,靈芝多醣(GL-PS)會增加人類纖維母細胞的存活率──在給予濃度40 µg/ml的情況下效果最好,80 µg/ml存活率還是增加的,但濃度達到160 µg/ml時,細胞存活率則與未給予靈芝多醣的控制組沒有顯著差異(圖1)。

此外,不論是讓靈芝多醣和人類纖維母細胞一起培養24小時或48小時,靈芝多醣都會隨著濃度增加(10、20、40 µg/ml)而增強纖維母細胞的移動能力(圖2)。

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圖1 不同濃度靈芝多醣對人類纖維母細胞存活率的比較

 

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圖2 不同濃度靈芝多醣對人類纖維母細胞移動能力的比較

 

【實驗結果2】靈芝多醣可促進人類纖維母細胞合成有利傷口癒合的因子

體外實驗亦顯示,靈芝多醣會隨著濃度增加而促進人類纖維母細胞合成較多的第一型膠原蛋白和TGF-β1(圖3)。

此外,靈芝多醣亦會促進β-catenin在纖維母細胞中的表現──在10 µg/ml的濃度下和控制組相比並沒有顯著差異,但在20 µg/ml及40 µg/ml濃度下則會顯著增加β-catenin的蛋白表現(圖4)。

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圖3 第一型膠原蛋白原C端前肽(CICP)與TGF-β1在纖維母細胞內的表現

 

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圖4 β-catenin在纖維母細胞中表現量的比較

 

【實驗結果3】以靈芝多醣治療的小鼠傷口較快癒合

動物實驗則顯示,小鼠傷口癒合的速度會隨多醣濃度的增加而有加快的現象(圖5 A),平均傷口癒合的時間也會隨靈芝多醣濃度的增加而顯著縮短(圖5 B)。由此可知,靈芝多醣外用於皮膚傷口有幫助癒合的作用。

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圖5 不同濃度靈芝多醣對小鼠傷口癒合的影響

小結:靈芝多醣調控纖維母細胞的癒傷機制,可能與上調TGF-β1和活化β-catenin有關

皮膚受傷之後,纖維母細胞除了透過增生與移動來促進傷口癒合之外,還會透過合成與分泌第一型膠原蛋白形成胞外基質來促進傷口癒合。而從上述研究結果可知,靈芝多醣不僅可以促進纖維母細胞增生和移動,還能增加第一型膠原蛋白的分泌。

研究者也發現,靈芝多醣會增加β-catenin在纖維母細胞中的表現量,也會促進纖維母細胞分泌TGF-β1。β-catenin已被證實可以促進纖維母細胞增生和胞外基質重塑,而TGF-β1則被證實可以活化β-catenin,因此靈芝多醣很可能是透過增加TGF-β1來活化β-catenin進而縮短傷口癒合的時間。

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文章版本三

文/曾敬婷(臺灣大學生化科技系碩士班)
 

皮膚傷口癒合過程可區分為幾個步驟,止血發炎、細胞增生、傷口收縮、形成細胞外基質、再生成和組織重塑,最終傷口癒合。其中纖維母細胞(fibroblasts)之增生、遷移和分泌受多種細胞因子及信號的調節,於組織重塑中發揮關鍵作用。

過去已有研究證實,傷口癒合階段中增生期之β-鏈蛋白(β-catenin)表現量上升可促進纖維母細胞的增生和移動能力,而轉化生長因子β1(TGF-β1)則能促進纖維母細胞在傷口癒合時的增生能力,因此Wnt /β-catenin信號傳導途徑和TGF-β1均於傷口癒合中扮演關鍵角色。

靈芝(Ganoderma lucidum)過去被視為「仙丹」,經研究發現可用於預防和治療多種疾病,例如肝炎、慢性支氣管炎、抗腫瘤、糖尿尿病等。靈芝多醣(GL-PS)是靈芝中主要的生物活性成分之一,已被證明具有多種藥理理作用,例如調節免疫力力、降低血糖與血脂、保護神經細胞、抗氧化、抗腫瘤。

靈芝多醣對纖維母細胞之作用及外用是否有益於皮膚傷口癒合,目前尚未得到充分證明,此外也尚未有研究確認靈芝多醣能否透過活化Wnt /β-catenin信息傳導途徑進而促進傷口癒合。在本篇研究中,著重於探究靈芝多醣對人類纖維母細胞的作,以及靈芝多醣對昆明雄性小鼠皮膚傷口癒合的影響,並推測相關的分子作用機制。

【實驗結果1】

1-1 靈芝多醣增加人類纖維母細胞的存活率

把人類纖維母細胞與不同濃度之靈芝多醣共同培養24小時後可發現,隨著靈芝多醣濃度逐漸提高,人類纖維母細胞的存活率也逐步提升,但靈芝多醣160 μg/mL的組別則與對照組(未添加靈芝多醣)無明顯差異(圖1)。

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圖1 不同濃度靈芝多醣對人類纖維母細胞存活率之影響

 

1-2 靈芝多醣提升纖維母細胞的移動能力

把人類纖維母細胞與不同濃度之靈芝多醣共同培養24及48小時後,相較於對照組移動率皆顯著提高。

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圖2 不同濃度之靈芝多醣對纖維母細胞移動率之影響

 

【實驗結果2】

2-1 靈芝多醣促進人類纖維母細胞合成第一型膠原蛋原C端前肽&轉化生長因子β1

在人類纖維母細胞中分別添加不同濃度之靈芝多醣,相較於未添加靈芝的對照組,第一型膠原蛋白原C端前肽(CICP)及轉化生長因子(TGF-β1)的表現量皆有顯著增加(圖3)。

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圖3 不同濃度之靈芝多醣,對人類纖維母細胞表現CICP及TGF-β1之影響

 

2-2 靈芝多醣可促進人類纖維母細胞中β-鏈蛋白的表現量

人類纖維母細胞給予低劑量(10 μg/mL)之靈芝多醣組別與對照組間無顯著差異異,但是增加給予劑量(20、40 μg/mL)之組別,β-鏈蛋白(β-catenin)表現量則有顯著增加。

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圖4 不同濃度靈芝多醣對人類纖維母細胞表現β-鏈蛋白(β-catenin)之影響

 

【實驗結果3】靈芝多醣可加速小鼠皮膚傷口癒合

該研究亦透過動物實驗評估靈芝多醣對傷口癒合的直接作用。從圖5 A可知,在小鼠傷口形成後第三、六和十天,給予不同濃度之靈芝多醣組別的傷口癒合率均顯著高於對照組。圖5 B則顯示,給予不同濃度之靈芝多醣組別的平均傷口癒合時間顯著少於對照組。

圖5 C呈現的則是各組小鼠傷口癒合的情況:第三天時,給予不同濃度之靈芝多醣組別的傷口收縮相較於對照組更加快速;從第六天至第十天,給予不同濃度之靈芝多醣組別的傷口幾乎癒合。

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圖5 不同時間點小鼠傷口癒合的情況

 

小結:靈芝多醣有促進傷口癒合的潛力

上述研究結果表明,靈芝多醣可促進人類纖維母細胞之增生和移動能力,提高人類纖維母細胞合成膠原蛋白之能力,並顯著縮短小鼠皮膚傷口癒合的時間。此外,靈芝多醣亦可增加人類纖維母細胞中TGF-β1及β-catenin的表現,顯示靈芝多醣可藉由提TGF-β1表現或活化Wnt /β-catenin信號通路路,加速傷口癒合。靈芝多醣促進傷口癒合的潛力值得期待,未來或許可作為皮膚傷口癒合的藥物。

〔資料來源〕HU F, et al. Effect and Mechanism of Ganoderma lucidum Polysaccharides on Human Fibroblasts and Skin Wound Healing in Mice. Chin J Integr Med. 2018 Dec 15. doi: 10.1007/s11655-018-3060-9.