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经皮去铁胺可预防压力性糖尿病溃疡。

Transdermal deferoxamine prevents pressure-induced diabetic ulcers.

作者信息

Duscher Dominik, Neofytou Evgenios, Wong Victor W, Maan Zeshaan N, Rennert Robert C, Inayathullah Mohammed, Januszyk Michael, Rodrigues Melanie, Malkovskiy Andrey V, Whitmore Arnetha J, Walmsley Graham G, Galvez Michael G, Whittam Alexander J, Brownlee Michael, Rajadas Jayakumar, Gurtner Geoffrey C

机构信息

Hagey Laboratory for Pediatric Regenerative Medicine, Division of Plastic and Reconstructive Surgery, Department of Surgery, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94305;

Department of Plastic Surgery, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21201;

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Jan 6;112(1):94-9. doi: 10.1073/pnas.1413445112. Epub 2014 Dec 22.

Abstract

There is a high mortality in patients with diabetes and severe pressure ulcers. For example, chronic pressure sores of the heels often lead to limb loss in diabetic patients. A major factor underlying this is reduced neovascularization caused by impaired activity of the transcription factor hypoxia inducible factor-1 alpha (HIF-1α). In diabetes, HIF-1α function is compromised by a high glucose-induced and reactive oxygen species-mediated modification of its coactivator p300, leading to impaired HIF-1α transactivation. We examined whether local enhancement of HIF-1α activity would improve diabetic wound healing and minimize the severity of diabetic ulcers. To improve HIF-1α activity we designed a transdermal drug delivery system (TDDS) containing the FDA-approved small molecule deferoxamine (DFO), an iron chelator that increases HIF-1α transactivation in diabetes by preventing iron-catalyzed reactive oxygen stress. Applying this TDDS to a pressure-induced ulcer model in diabetic mice, we found that transdermal delivery of DFO significantly improved wound healing. Unexpectedly, prophylactic application of this transdermal delivery system also prevented diabetic ulcer formation. DFO-treated wounds demonstrated increased collagen density, improved neovascularization, and reduction of free radical formation, leading to decreased cell death. These findings suggest that transdermal delivery of DFO provides a targeted means to both prevent ulcer formation and accelerate diabetic wound healing with the potential for rapid clinical translation.

摘要

糖尿病患者合并严重压疮时死亡率很高。例如,足跟部的慢性压疮常导致糖尿病患者肢体丧失。其背后的一个主要因素是转录因子缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)活性受损导致新血管形成减少。在糖尿病中,HIF-1α的功能因高糖诱导且由活性氧介导的其共激活因子p300修饰而受损,导致HIF-1α转录激活受损。我们研究了局部增强HIF-1α活性是否会改善糖尿病伤口愈合并使糖尿病溃疡的严重程度降至最低。为了提高HIF-1α活性,我们设计了一种经皮给药系统(TDDS),其包含美国食品药品监督管理局(FDA)批准的小分子去铁胺(DFO),这是一种铁螯合剂,通过防止铁催化的活性氧应激来增加糖尿病中HIF-1α的转录激活。将这种TDDS应用于糖尿病小鼠的压力诱导溃疡模型,我们发现经皮递送DFO可显著改善伤口愈合。出乎意料的是,预防性应用这种经皮给药系统还可预防糖尿病溃疡形成。经DFO处理的伤口显示胶原蛋白密度增加、新血管形成改善以及自由基形成减少,从而导致细胞死亡减少。这些发现表明,经皮递送DFO提供了一种有针对性的方法,既能预防溃疡形成又能加速糖尿病伤口愈合,具有快速临床转化的潜力。

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