富勒烯乳液增强血管生成用于减轻辐射诱导的皮肤损伤

头颈癌被列为癌症死亡的第七大常见原因，包括鼻咽癌、口腔癌、喉癌等亚型。放疗是头颈癌患者一种必不可少且不可替代的治疗方法。头颈部区域组织拥有丰富的微血管网络，而微血管网络在维持组织灌注、调节血流动力学以及促进氧气和营养物质交换方面发挥着关键作用。但是由于微血管对辐射暴露具有内在的敏感性，这些网络经常受到高辐射剂量的影响。将导致血管炎、血栓形成和微血管闭塞等病理变化。这些改变破坏了营养供应，从而阻碍了正常皮肤组织的愈合过程，尤其影响相应部位的皮肤和神经。上述组织损伤后主要表现为皮炎、皮肤萎缩、疼痛、吞咽困难、颞下颌关节僵硬、水肿和颈部活动受限等，这些症状会显著影响患者生活质量。因此，确保头颈部皮肤组织在放疗后微血管的完整性至关重要。然而，现有的放射保护策略优先考虑保护靶器官和靶组织，常常忽略了对微血管的保护。研究团队前期研究成果显示，富勒醇不仅具有高效的自由基清除能力，同时显示出促进血管增殖和血管生成的潜力。为此，川北医学院附属医院胡厚祥教授与中国科学院高能物理研究所谷战军研究员团队创新性合成了富勒醇乳剂透皮给药系统，以局部给药的方式持续维持受损组织的药物浓度。实验结果表明富勒醇乳剂具有高效的皮肤渗透性，能够通过抑制凋亡，刺激血管生成，促进皮肤组织再生，抑制组织纤维化的进展来减少头颈部皮肤组织受到的辐射损伤，为放射治疗后的头颈部正常皮肤组织修复带来了新的解决方案（图1）。

图1：通过合成高渗透性的富勒醇乳剂以清除ROS和促进血管生成来实现皮肤组织修复示意图。

本工作通过催化剂辅助的机械化学方法合成了水溶性富勒烯醇，体外清除实验表明其具有高效的自由基清除能力，然后通过机械均质化法合成了富勒烯醇乳剂，体外测试表明富勒烯醇乳剂具有良好的流变性质，包括粘度和稳定性以及高效的皮肤渗透性（图2）。

图2：富勒烯醇乳剂的合成与体外测试

通过构建小鼠头颈部皮肤放射损伤模型，然后分别予以SOD药膏、富勒醇乳剂等治疗。结果发现富勒醇乳剂与SOD药膏相比能够更有效地改善小鼠皮肤的急性与慢性放射损伤，以及更多的保留神经纤维，这对于正常组织的修复无疑带来了有效帮助。进一步研究发现富勒醇能并通过下调的TGF-β表达，在急性损伤阶段促进胶原合成，以加速皮肤修复，而在慢性阶段显著抑制胶原纤维的沉积，最终减少纤维瘢痕形成（图3）。与此同时，为进一步探究富勒醇对血管的保护作用，研究者通过激光散斑技术以及组织切片的免疫荧光观察到富勒醇能够通过通过强大的抗氧化能力以及维持抗氧化酶的活性来减少血管内皮细胞凋亡，同时促进内皮细胞增殖，维持组织血流灌注（图4）。

图3：富勒烯醇乳剂减少皮肤组织放射损伤

图4：富勒烯醇乳剂减少内皮损伤并维持组织灌注

最后，研究者进一步研究富勒醇对血管内皮细胞的作用机制。结果发现具有高效自由基清除能力的富勒烯醇通过清除辐射产生的过量活性氧，维持线粒体膜电位，减少细胞色素C释放，抑制凋亡通路的激活，同时促进上调血管内皮生长因子（VEGF）的表达上调，从而有效的保护血管内皮细胞并促进内皮细胞增殖（图5）。

图5：富勒烯醇对血管内皮细胞的作用机制

综上，富勒醇乳剂展现出强大的抗氧化特性，促进血管内皮细胞增殖、诱导血管生成，显著减少了小鼠头颈部放射性皮肤组织损伤。本研究为减轻头颈部区域辐射诱导的损伤提供了潜在解决策略，具有重要的临床应用潜力。

川北医学院硕士研究生彭海军、江海洋为共同第一作者，在国际权威期刊《ChemicalEngineering Journal》上发表题目为“Atransdermal fullerenol emulsion-mediated angiogenesis mitigatesradiation-induced skin injury”的高质量科研论文。