Mechanisms Underlying Impaired Diabetic Wound Healing

糖尿病伤口愈合受损的机制

基本信息

  • 批准号:
    10205045
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Persistent unresolved inflammation impairs diabetic wound healing. The function and fate of wound monocyte/macrophages (mϕ) hold the key to the outcome of wound inflammation. This proposal builds on observations originating from live functional wound macrophages (wmϕ) and wound fluid derived from chronic wounds of patients which were then developed further using experimental models. Given current ambiguity in macrophage nomenclature, and proposed misfit of wmϕ with the M1/M2 nomenclature, for this proposal we classify wmϕ based on the pro-inflammatory (mϕinf) or pro-resolution/healing (mϕheal) functional states. We have reported that i) successful wmϕ efferocytosis (Eff) helps resolve inflammation; and ii) Efferocytosis severely impaired (Efflo) in wmϕ of diabetic wounds causing unresolved inflammation, and iii) correction of Efflo with recombinant MFG-E8 (rMFG-E8) in wmϕ of diabetic wounds resolves inflammation and promotes wound healing. Our laboratory was the first to report a critical role of miRNA-21 in the regulation of wound inflammation. We recently reported the framework of a new paradigm proposing that the plasticity of wmϕ at the wound-site is a major determinant of the state of wound inflammation. The current proposal seeks to characterize this paradigm with emphasis on two novel aspects: (i) that miR cargo captured in extracellular vesicles (EVs) at the site of wound inflammation determine the fate of wmϕ and state of inflammation; and (ii) that at the site of diabetic wound inflammation miR is epigenetically silenced (methylated) such that inflammation persists. The following three aims are proposed: Aim 1: Test miR-21 and efferocytosis as critical determinants of monocyte/macrophage fate at the wound-site. §1.1 A unique subset of wmϕ convert from mϕinf  mϕF; miR-21 encapsulated in wound-site extracellular vesicles (EV) are delivered to wmϕ to cause such conversion. §1.2 Another subset of wmϕ undergoes mϕinfmϕheal; this subset plays a critical role in resolution of wound inflammation and healing. Aim 2: Determine how diabetes redirects the fate of wmϕ causing derailment of healing. §2.1 Diabetic conditions cause miR-21 epigenetic silencing in wmϕ (miR-21lo). Such deficit, in combination with impaired efferocytosis (Efflo), stalls wmϕ in mϕinf; §2.2 In diabetic wmϕ, correction of miR-21 and efferocytosis advances diabetic mϕinfmϕheal/mϕF resuming healing. Novel macrophage-targeted lipid nanoparticle (LNPmφ) will correct diabetic miR-21lo. Aim 3: Study live wmϕ and wound-edge tissue biopsies isolated from diabetic wounds of patients testing whether: §3.1 transition of wmϕ to mϕF (or mϕheal) is compromised in poorly controlled diabetics (HbA1c>9) where miR-21 is epigenetically silent; §3.2 correction of miR-21 and efferocytosis advances diabetic wmϕ from mϕinfmϕheal/mϕF.
抽象的 持续未解决的炎症会损害糖尿病伤口的愈合。 单核细胞/巨噬细胞 (mψ) 是伤口炎症结果的关键。 源自活的功能性伤口巨噬细胞 (wmφ) 和慢性伤口液的观察结果 鉴于目前的模糊性,随后使用实验模型进一步开发了患者的伤口。 巨噬细胞命名法,并提出 wmφ 与 M1/M2 命名法的不匹配,对于这个建议,我们 根据促炎 (mphiinf) 或促消退/愈合 (mphiheal) 功能状态对 wmphi 进行分类。 据报道,i) 成功的 wmphi 胞吞作用 (Eff) 有助于解决炎症;以及 ii) 胞吞作用; 糖尿病伤口的 wmφ 严重受损 (Efflo),导致未解决的炎症,以及 iii) Efflo 的校正 重组 MFG-E8 (rMFG-E8) 在糖尿病伤口的 wmφ 中可消除炎症并促进伤口 我们的实验室是第一个报告 miRNA-21 在伤口调节中发挥关键作用的实验室。 我们最近报告了一个新范式的框架,提出了 wmφ 的可塑性。 伤口部位是伤口炎症状态的主要决定因素。 描述这一范式的重点是两个新颖的方面:(i) miR 货物在细胞外捕获 伤口炎症部位的囊泡 (EV) 决定 wmphi 的命运和炎症状态; 在糖尿病伤口炎症部位,miR 被表观遗传沉默(甲基化),使得 提出了以下三个目标: 目标 1:测试 miR-21 和胞吞作用至关重要。 伤口部位单核细胞/巨噬细胞命运的决定因素 §1.1 从 mΦinf 转换而来的 wmΦ 的独特子集。  mφF;封装在伤口部位细胞外囊泡(EV)中的 miR-21 被递送至 wmφ 以引起这种情况 §1.2 wmphi 的另一个子集经过 mphiinfmphiheal;该子集在分辨率中起着关键作用。 目标 2:确定糖尿病如何改变导致 wmphi 的命运。 §2.1 糖尿病导致 wmphi (miR-21lo) 中 miR-21 表观遗传沉默。 缺陷,与受损的胞吞作用(Efflo)相结合,使 mphiinf 中的 wmphi 停滞;§2.2 在糖尿病 wmphi 中,校正 miR-21 和胞吞作用促进糖尿病 mφinfmφheal/mφF 恢复愈合。 脂质纳米颗粒 (LNPmφ) 将纠正糖尿病 miR-21lo 目标 3:研究活 wmφ 和伤口边缘组织活检。 从患者的糖尿病伤口中分离出来,测试是否: §3.1 wmΦ 到 mΦF(或 mΦheal)的转变是 §3.2 控制不佳的糖尿病患者 (HbA1c>9) 受到影响,其中 miR-21 在表观遗传学上是沉默的; miR-21 和胞吞作用将糖尿病 wmφ 从 mφinfmφheal/mφF 推进。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neurogenic tissue nanotransfection in the management of cutaneous diabetic polyneuropathy.
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2020.102220
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Roy S;Sen CK;Ghatak S;Higuita-Castro N;Palakurti R;Nalluri N;Clark A;Stewart R;Gallego-Perez D;Prater DN;Khanna S
  • 通讯作者:
    Khanna S
Exosome-Mediated Crosstalk between Keratinocytes and Macrophages in Cutaneous Wound Healing.
  • DOI:
    10.1021/acsnano.0c03064
  • 发表时间:
    2020-10-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Zhou X;Brown BA;Siegel AP;El Masry MS;Zeng X;Song W;Das A;Khandelwal P;Clark A;Singh K;Guda PR;Gorain M;Timsina L;Xuan Y;Jacobson SC;Novotny MV;Roy S;Agarwal M;Lee RJ;Sen CK;Clemmer DE;Ghatak S
  • 通讯作者:
    Ghatak S
Oncostatin M Improves Cutaneous Wound Re-Epithelialization and Is Deficient under Diabetic Conditions.
  • DOI:
    10.1016/j.jid.2021.04.039
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Das A;Madeshiya AK;Biswas N;Ghosh N;Gorain M;Rawat A;Mahajan SP;Khanna S;Sen CK;Roy S
  • 通讯作者:
    Roy S
Collagen in Wound Healing.
  • DOI:
    10.3390/bioengineering8050063
  • 发表时间:
    2021-05-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mathew-Steiner SS;Roy S;Sen CK
  • 通讯作者:
    Sen CK
Pseudomonas Aeruginosa Theft Biofilm Require Host Lipids of Cutaneous Wound.
  • DOI:
    10.1097/sla.0000000000005252
  • 发表时间:
    2023-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9
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  • 通讯作者:
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