基于dECM水凝胶-NAP对糖尿病性角膜病模型中3D类器官人角膜上皮的评价

这对糖尿病患者为何重要

糖尿病患者常担心视网膜损伤，但眼睛最前端的透明角膜同样面临风险。在被称为糖尿病性角膜病的病况中，眼表变得脆弱、愈合缓慢，且更易感染与丧失视力。本研究探索了一种由天然组织和保护性肽构成的新型凝胶治疗，可能有助于糖尿病患者的角膜更好愈合并保持通透。

糖尿病下受损的眼表

角膜是让光线进入眼内的透明“窗”。其最外层上皮需保持光滑完整，并能迅速修复因眨眼或灰尘造成的细小划痕。在糖尿病中，高血糖会在这些细胞中引发应激和炎症，使细胞更易死亡并削弱阻挡病原体和液体的屏障。随着时间推移，可能造成愈合不良、反复侵蚀、疼痛、瘢痕和视力模糊。目前的治疗多以眼药水或覆盖性隐形眼镜缓解症状，但对根本的细胞损伤帮助有限。

一种由天然组织制成的智能凝胶

研究者测试了一种称为去细胞外基质（dECM）水凝胶的新材料，来自牛心包（包裹牛心脏的膜）。该材料去除了所有活细胞，留下富含胶原蛋白及其他利于细胞附着的天然支架。他们随后在该凝胶中富集了一段来自保护性脑蛋白的小肽，称为NAP，该肽已在眼和神经系统中显示出抗氧化及保护细胞的作用。团队首先确认该凝胶在视力所需的透明度范围内，且对体外培养的人和兔角膜细胞无毒性。在低浓度下，凝胶几乎与人角膜一样透明，并且实际上改善了细胞生长，尤其是在与NAP联合使用时。

帮助角膜细胞闭合创面

为测试凝胶是否能加速愈合，科学家在体外培养的角膜细胞层上制造了小划痕——作为表层角膜创伤的体外替代模型。生长在富含NAP的dECM水凝胶上的细胞比未处理或仅接触凝胶或NAP的细胞更快迁移入划痕并闭合缺口。重要的是，数日培养观察到该凝胶并未扭曲正常细胞形态或排列，表明它提供了一个有利于修复且不损害细胞的表面。

在3D中重建糖尿病样角膜

由于平面细胞片不能完全模拟眼组织，研究者构建了三维“类器官”人角膜上皮——本质上是在气液界面培养的分层微型角膜表面。在正常糖浓度下，该模型形成了多层有序结构，表达典型角膜标志物，并显示出类似于活体人角膜的电阻值，表明其具有紧密且功能性的屏障。暴露于类似糖尿病患者体内的高葡萄糖水平时，组织变薄、关键屏障蛋白丧失、细胞死亡增加且增殖细胞减少。加入富含NAP的dECM水凝胶在很大程度上逆转了这些变化：层次再次增厚、屏障强度恢复、紧密连接蛋白ZO‑1在正确位置重新出现、细胞存活改善以及程序性细胞死亡的标志下降。

这对未来眼科护理的意义

对普通读者来说，结论是这种天然且透明的凝胶像一个智能创可贴，专门用于糖尿病性角膜。在一个现实的体外模型中，它有助于重建坚固的多层表面、减少细胞死亡，并在破坏性的高糖环境下支持愈合。尽管这些结果仍属临床前研究，且需要在全层角膜模型和动物研究中进一步验证，但该方法未来可能转化为眼药水、生物活性隐形眼镜或术后治疗，专门用于保护和修复糖尿病患者的角膜。

引用: Casarella, S., Palmeri, N., D’Amico, A.G. et al. Evaluation of dECM hydrogel-NAP on 3D organotypic human corneal epithelium in diabetic keratopathy model. Sci Rep 16, 5221 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36316-5

关键词: 糖尿病性角膜病, 角膜愈合, 组织工程水凝胶, NAP肽, 眼表再生