透明质酸(HA)自1934年被首次提取以来,一直在医美领域中扮演着重要角色。
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华熙学苑文献解读将探索HA的独特之处,展示其在医美中的核心作用和巨大价值。
皮肤创伤后的愈合过程往往伴随瘢痕形成,尤其是增生性瘢痕(HTS)的防治仍是临床难题。现有疗法对瘢痕的改善效果有限,其核心原因在于对伤口愈合各阶段(止血、炎症、增殖、重塑)的调控机制尚未完全阐明。研究发现,组织损伤后,CD44受体及其特异性配体透明质酸(HA)的表达显著上调,提示二者构成的信号轴可能在伤口愈合中发挥关键作用。
然而,CD44与不同分子量HA的相互作用如何影响炎症平衡、细胞功能及瘢痕形成,以及如何通过调控该信号轴实现无瘢痕再生,尚未形成系统认知。为此,来自美国约翰・霍普金斯大学、迈阿密BioTissue公司等机构的研究团队在《Journal of Translational Medicine》发表综述,首次系统梳理了CD44信号在皮肤伤口愈合中的多重作用,重点解析了不同分子量HA对CD44功能的调控差异,并提出通过人羊膜来源的HC-HA/PTX3复合物激活CD44再生潜能的新范式,为瘢痕防治和再生医学提供了理论依据。
CD44是一种广泛表达于脊椎动物细胞表面的非激酶跨膜糖蛋白,其结构包括胞内域、跨膜域和胞外域(含N端配体结合位点),可通过胞内外域的相互作用介导细胞与外界环境的信号传递。
1. 标准型(CD44s):由恒定外显子编码,主要通过胞外域结合HA,调控细胞增殖、黏附和迁移等基础功能。
2. 变异型(CD44v):通过可变外显子(6-15号)剪接形成,除结合HA外,还可作为共受体与细胞因子(如HGF)、生长因子(如VEGF)结合,激活c-Met、VEGFR-2等受体酪氨酸激酶信号通路,参与复杂的组织重塑过程。
异构体的转换(如CD44v向CD44s转换)由异质核核糖核蛋白M(hnRNPM)介导,受上皮剪接调节蛋白1(ESRP1)负调控,这一过程与上皮-间质转化(EMT)密切相关,在伤口纤维化和瘢痕形成中起重要作用。
2. 可诱导激活态:受细胞因子、生长因子等外界刺激后转为激活态;
3. 持续激活态:无需外界刺激即可高亲和力结合HA。
与HA结合后引发膜定位改变,激活PI3K/AKT、RhoGTPases等下游信号通路,影响细胞增殖与迁移;
与Ezrin-Radixin-Moesin(ERM)家族蛋白结合,介导细胞骨架重组,参与伤口收缩与血管生成。
CD44广泛表达于中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞等免疫细胞表面,通过调节其功能影响炎症的启动与消退。
1. 中性粒细胞:CD44通过与HA、PSGL-1结合,介导中性粒细胞与血管内皮的黏附及向伤口迁移;激活后还可通过释放Galectin-9调节T细胞活性。LMW-HA可通过CD44放大中性粒细胞的炎症反应,而HC-HA/PTX3则促进活化中性粒细胞凋亡,避免炎症过度。
2. 巨噬细胞:CD44通过调节软骨素硫酸化修饰影响HA结合能力——M1型巨噬细胞(促炎)的CD44硫酸化水平低,与HA结合增强,释放促炎因子;M2型巨噬细胞(抗炎)则相反,通过IL-10等因子促进炎症消退。HMW-HA和HC-HA/PTX3可诱导巨噬细胞向M2型极化,而LMW-HA则维持M1型表型。
3. T细胞:CD44是记忆T细胞的标志,通过与Lck激酶结合增强T细胞受体信号,促进其活化与增殖。HC-HA/PTX3可通过CD44抑制CD4+T细胞活化,同时促进调节性T细胞(Tregs)扩增,减轻适应性免疫反应引发的组织损伤。
1. 角质形成细胞与上皮再生:CD44(尤其是CD44v3-v10)通过与层粘连蛋白332、syndecan-1相互作用,调控角质形成细胞的迁移、增殖及表皮屏障修复。HA激活的CD44可通过RhoGTPases信号促进细胞骨架重组,加速伤口再上皮化。
2. 血管内皮细胞与血管新生:CD44通过与寡聚HA(O-HA)、ERM蛋白结合,促进血管内皮细胞的管腔形成和F-肌动蛋白分支,是伤口血管生成的关键调控因子。CD44缺失会导致血管内皮细胞排列紊乱,影响新生血管完整性。
3. 成纤维细胞与纤维化:CD44s(鼠源)和CD44v(人源)通过结合纤连蛋白、乳酸等分子,调控成纤维细胞向伤口迁移;其与TGF-β1的正反馈环路可促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化(α-SMA表达上调),参与胶原沉积。HC-HA/PTX3可通过抑制该环路减少纤维化,甚至使肌成纤维细胞逆转为正常成纤维细胞。
HA的分子量是决定CD44功能的关键因素,不同分子量HA通过CD44介导的生物学效应截然不同:
1. 高分子量HA(HMW-HA,>1000kDa):通过交联CD44形成簇状结构,激活抗炎、抗纤维化信号,促进M2型巨噬细胞极化和正常组织结构恢复,与胎儿无瘢痕愈合密切相关。
2. 低分子量HA(LMW-HA,<500kDa):通过单体CD44激活TLR4/NF-κB通路,诱导促炎因子释放(如IL-1β、TNF-α),促进中性粒细胞浸润和肌成纤维细胞分化,加剧瘢痕形成。
3. 寡聚HA(O-HA,6-22mer):作用具有双重性,6-8merO-HA可通过CD44促进伤口闭合,但高浓度时可能激活炎症反应,其机制仍需进一步明确。
4. HC-HA/PTX3复合物:由人羊膜来源的HMW-HA与重链1(HC1)、五聚蛋白3(PTX3)组成,是激活CD44再生功能的新范式。其通过CD44抑制炎症、减少纤维化,并促进干细胞静息与自我更新,在角膜修复、疼痛缓解等方面已显示出优异效果。
图1:不同分子量透明质酸(HA)激活的CD44信号在伤口愈合中作用的示意图。
图2:在各种分子量的透明质酸及含透明质酸的复合物调控下,CD44在伤口愈合中发挥多种功能。
高血糖通过透明质酸酶降解HA,减少CD44配体,导致血管内皮细胞NO生成减少、细胞骨架紊乱,延缓愈合。激活CD44信号(如补充HA)可改善血管功能,促进糖尿病伤口修复。
老年皮肤HA含量降低,尤其是<300kDa的HA缺失。250kDaLMW-HA可通过CD44促进胶原I/III表达,加速老化伤口愈合;而HMW-HA则通过CD44延缓皮肤衰老,维持组织弹性。
银屑病皮损中CD44表达下调,LMW-HA通过CD44加剧表皮炎症;烧伤伤口中CD44与MMP-9高表达相关,可能延缓愈合,提示调控CD44信号可改善此类慢性伤口预后。
图3:CD44在皮肤伤口愈合中调节炎症和组织重塑的细胞机制。
CD44是干细胞(如间充质干细胞、表皮干细胞)的标志物,通过以下机制促进皮肤再生:
介导干细胞向伤口迁移、定植,增强其增殖与分化能力;
与骨桥蛋白结合激活HIF1A/CREBBP通路,促进毛囊再生;
HC-HA/PTX3通过CD44维持干细胞多能性,为再生提供细胞来源。
动物实验证实,CD44+干细胞移植可加速全层皮肤缺损的愈合,减少瘢痕并促进毛发再生,为临床再生疗法提供了实验依据。
图5:CD44与HC-HA/PTX3相关蛋白的相互作用。
图6:与伤口愈合相关的CD44介导的生物学过程分析。
该综述系统阐明了CD44信号在皮肤伤口愈合中的核心作用:作为HA的主要受体,CD44通过调控免疫细胞功能、细胞增殖与迁移、纤维化等过程,贯穿伤口愈合的全阶段;其功能受HA分子量严格调控——HMW-HA和HC-HA/PTX3通过CD44促进抗炎与再生,LMW-HA则倾向于引发炎症与瘢痕。研究的核心价值在于:揭示了CD44异构体转换、HA分子量差异对愈合结局的影响,为靶向干预提供了分子靶点;提出HC-HA/PTX3激活CD44再生功能的新策略,为无瘢痕愈合开辟了新路径;明确了CD44在糖尿病、老化等特殊伤口中的作用,为个性化治疗提供了依据。
未来研究需进一步探索CD44下游特异性效应分子,优化HA/HC-HA/PTX3的递送方式,推动其从基础研究向临床转化,最终实现皮肤伤口的再生性修复。
[1] Guan, A. Y., Chen, Y., Tseng, S. C., & Lin, Q. CD44 signaling in skin wound healing and regeneration. Journal of Translational Medicine, 2025, 23:880. https://doi.org/10.1186/s12967-025-06913-5.