胚胎成纖維細胞的生物學特點

1971年，Burrington發(fā)現(xiàn)胚胎皮膚創(chuàng)傷愈合后沒有瘢痕組織學表現(xiàn)，首次提出“無瘢痕愈合（scarless healing）”的概念，由此引發(fā)了人們對無瘢痕愈合機制的研究。無瘢痕的現(xiàn)象只出現(xiàn)在孕期前2/3階段，之后過渡為少瘢痕期，一般選擇研究的無瘢痕期：人孕75～100天，大鼠14～16天，兔21～22天，綿羊60～90天[1-4]，出生后則瘢痕期。眾多研究發(fā)現(xiàn)，胚胎無瘢痕愈合主要與環(huán)境、成纖維細胞、細胞外基質、細胞因子、基因表型等方面有關。研究認為胚胎成纖維細胞（fetal fibroblasts，fFB）是胚胎無瘢痕愈合最主要的效應細胞[5]，本文主要對皮膚胚胎成纖維細胞進行綜述如下。

1胚胎皮膚成纖維細胞形態(tài)學

皮膚fFB外形狹長，邊緣不整齊，培養(yǎng)4～6天后會出現(xiàn)相暗的微粒，呈整齊的放射狀排列，大小較心臟來源胚胎成纖維細胞小[6]。在透射電鏡下大鼠fFB呈長梭形，細胞質內有豐富的粗面內質網(wǎng)，細胞核大，核仁明顯，表面有許多短小突起，可見微絨毛核胞漿褶皺，隨著傳代數(shù)的增加，突起和絨毛減少，胞漿內質網(wǎng)擴張，排列無序，膜表明脫顆粒，胞漿出現(xiàn)空泡以及大小不均的板層狀或同心圓狀顆粒，線粒體數(shù)目減少，體積增大，高爾基復合體增多，溶酶體增大增多[7-8]。

2增殖與凋亡

在無血清培養(yǎng)基里，胚胎成纖維細胞的培養(yǎng)情況如圖1，胚胎成纖維細胞倍增時間為75.3h，正常細胞的倍增時間為41.1h，培養(yǎng)72h后細胞數(shù)目開始下降[9]。胚胎成纖維細胞的凋亡受多種因素調控，其中PDGF-BB可以作用于PDGFR-β抑制胚胎成纖維細胞的凋亡，調節(jié)其增殖、遷移，從而對創(chuàng)面的愈合產(chǎn)生影響[10]。

3胚胎成纖維細胞與細胞外基質

3.1膠原合成：胚胎的成纖維細胞與成體的成纖維細胞表型不同，其分泌膠原的能力強于成體，其中Ⅲ型膠原的含量比成體的高（占30～60%），與I 型膠原相比，Ⅲ型膠原更易被特異的和非特異的膠原酶所降解，代謝較快，因此最終膠原沉積較少[11]，表現(xiàn)出無瘢痕的特征。隨著時間的推移Ⅲ型的比例逐漸降低，逐漸過渡為少瘢痕期，直至以瘢痕的方式愈合。膠原的合成需要多種酶的參與，其中脯氨酰羥化酶是膠原合成過程中的限速酶，它在胚胎早期活性明顯高于成體，妊娠20周后其活性逐漸降至成體水平[12]。交聯(lián)是膠原形成的重要過程，熱休克蛋白(HSP)47是一種特異的與膠原形成有關的分子伴侶。Wang等[13]實驗發(fā)現(xiàn)新生大鼠在皮膚創(chuàng)傷后HSP47 陽性成纖維細胞持續(xù)地升高；而創(chuàng)傷后胎鼠的HSP47及其陽性細胞與傷前比沒有改變。賴氨酸氧化酶在膠原、彈力蛋白的交聯(lián)中也具有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)其基礎表達量在胎鼠中比較低[14]。因此，HSP47及賴氨酸氧化酶胚胎中低表達及創(chuàng)傷后缺乏變化，也是胚胎無瘢痕變化的原因之一。

3.2胚胎成纖維細胞與透明質酸（hyaluronic acid，HA）：與成體相比，胚胎傷口富含HA，HA酶含量低，對HA的降解慢，因此胚胎皮膚高HA濃度能維持較長時間[15]。HA存在原始HA、HA-12、HA-880糖肽片段三種形式，各有其作用，都能促使成纖維細胞粘附、增殖，使MMP-1、3mRNA增加，HA12和原始HA刺激III型膠原在創(chuàng)傷環(huán)境中[16]，HA的合成及降解都是由成纖維細胞通過細胞表面膜受體介導的方式來主要調控的。HA受體是細胞表面糖蛋白CD44家庭的一員，胚胎真皮成纖維細胞表面CD44 的含量遠遠高于成年皮膚內的含量[17]。此外，HA可促進細胞遷移、分化及創(chuàng)傷愈合，還可抑制血小板聚集及炎癥反應[18]，這些都是HA參與無瘢痕愈合方式。

3.3成纖維細胞與外基質調節(jié)：在創(chuàng)口的愈合過程中蛋白水解酶等因素對細胞外基質的沉積和降解具有重要的作用。胚胎成纖維細胞可以合成膠原酶、基質金屬蛋白酶、明膠酶等多種蛋白酶，參與降解細胞外基質。研究發(fā)現(xiàn)，基質金屬蛋白酶MMP2、MMP3和MMP9蛋白在fFB中強陽性表達，TIMP1和TIMP2表達水平則較低，MMPs/TIMPs比值較高，fFB分泌的這些酶對減少ECM沉積、使ECM分布規(guī)律、從而達到無瘢痕修復[19]。成人FB 分泌尿激酶纖溶酶原激活劑uPA及其抑制物的水平較胚胎FB高，而胚胎FB分泌明膠酶B 的水平較高。這種ECM降解蛋白酶的不同調節(jié)，反映了成人和胚胎FB 在組織重塑過程中的差異[20]。

4成纖維細胞遷移與收縮

成纖維細胞的移動和收縮在創(chuàng)傷修復中具有重要作用。胚胎的成纖維細胞具有較強的遷移性，其遷移能力與細胞外基質有密切關系。fFB與新生兒成纖維細胞在不同基質移動速率的比較結果顯示，在I型膠原上(fetal fibroblast，15.1 mmr/hr；neonatal fibroblast，13.7mm/hr），纖維連接蛋白（13.2mm/hr，13.0mm/hr)，HA（11mm/hr，9.8mm/hr）[21]，HA(Hyaluronic acid，HA)對成纖維細胞的游走具有刺激作用。另外，研究發(fā)現(xiàn)fFB的粘附能力沒有血清依賴性，但是在含有血清的基質中遷移的比較快[22]。同時，F(xiàn)B的遷移與細胞因子也有密切的關系。TGF-β刺激胚胎FB后其收縮特性受到抑制，而成人FB則增強。進一步研究發(fā)現(xiàn)，胚胎FB 受TGF-β作用后整合素α1、α2、β亞單位降低，整合素α3 亞單位和ASMA 表達無變化[23]。肌成纖維細胞存在于胚胎早期，在受到外源性TGF-β1刺激時，一部分成纖維細胞也可以轉變?yōu)榧〕衫w維細胞，但是這種變化是迅速而短暫的[24]，并且在傷后不久即觸發(fā)肌成纖維細胞凋亡，而在成人傷口中，常在傷后15～30天才開始凋亡。胚胎無瘢痕的愈合正是肌成纖維細胞及時凋亡的結果。它解釋了胚胎傷口中雖然有肌動蛋白的沉積和肌成纖維細胞出現(xiàn)，但傷口卻并不會發(fā)生攣縮的現(xiàn)象。PGE-2可以不同程度地抑制胚胎成纖維細胞的收縮，PGE-2受體激動劑也能出現(xiàn)類似的結果[25]。

此外，fFB的移動性還與基質的結構有關，與游離細胞相比，2D、3D活性膠原能夠加速fFB的粘附移動，fFB能更迅速地充滿膠原[26]。

5胚胎成纖維細胞與生物因子

fFB分泌多種細胞因子，同時也受多種細胞因子調節(jié)。生長因子及炎癥因子與創(chuàng)傷愈合關系密切，并被廣泛研究。

5.1成纖維細胞與轉化生長因子（Transforming growth factor，TGF）：TGF與瘢痕關系最密切，TGF-β1、TGF-2、TGF-3在胚胎皮膚中都有表達，TGF-β及TGF-βR因子主要分布于部分成纖維細胞[27]。體外實驗發(fā)現(xiàn)早期fFB對TGF-β1刺激無應答的特征，在體內給予TGF-β1 刺激后TGF-β1自分泌反應圈的自身誘導沒有表現(xiàn)，TGF-β3基因表達反應比較慢，TGF-β2及Ⅲ型膠原基因表達上調，這可能是實現(xiàn)傷口無瘢痕愈合的關鍵，而過量的膠原蛋白和GAG則導致瘢痕形成[28]。fFB的TGF-β3表達比成人的高3倍，角質細胞可以使fFB的TGF-β3表達增加、TGF-β1，TGF-β2，TGF-βRI及TGF-βRII表達下調。與角質細胞混合培養(yǎng)時，成纖維細胞能夠產(chǎn)生纖維化抑制作用[29]。核心蛋白多糖是TGF-β的調節(jié)器，可以調節(jié)TGF-β的生物活性。它的下調可能與胚胎創(chuàng)傷的無瘢痕愈合有關。Beanes 等[21]報道懷孕早期的胚胎成纖維細胞和皮膚的核心蛋白多糖表達水平低于晚期胚胎和成體的成纖維細胞和皮膚，其低表達可能與無瘢痕愈合有關。

5.2成纖維細胞與其他生長因子：胚胎成纖維細胞受IGF-I刺激后，膠原合成受抑制，而受IGF-II刺激后膠原合成增加[30]。胚胎皮膚成纖維細胞表皮生長因子EGF和血小板源性生長因子PDGF-β及其受體的表達高于成體，隨著胎齡的增長而下降[31]，其高表達促進上皮細胞增殖，加速愈合。同時fFB表達的酸性、堿性成纖維細胞生長因子FGF卻在較低的水平，這就不會使得成纖維細胞、血管內皮細胞過度增殖，避免肉芽組織過度增生，形成瘢痕[32]。

5.3成纖維細胞與炎癥因子：研究證實胚胎FB中IL-6、IL-8等致炎因子低表達，抗炎因子（IL-10）缺乏表達，認為無/低炎癥反應是胚胎創(chuàng)傷愈合過程的一大特點，也是無瘢痕愈合的機制之一，新近Peranteau[33]利用病毒載體使IL-10在成體中高表達，發(fā)現(xiàn)確實能抑制創(chuàng)面炎癥反應，減少異常膠原的沉積，有減輕瘢痕的作用。但是國內學者報道胎兔傷口中的致炎因子TNF-α的表達水平高于孕兔及成年兔，并且維持的時間也長，認為TNF-α的高表達抑制了fFB產(chǎn)生膠原的能力，能夠使fFB表達高水平的HA[34]。

6胚胎成纖維細胞與神經(jīng)

胎兒無瘢痕愈合發(fā)生的分子機制與神經(jīng)的發(fā)育生長密切相關，在體外，SP等神經(jīng)肽作用于成體成纖維細胞，后者釋放TGF-β，促使表皮細胞遷移，而直接作用于表皮細胞時沒有相應作用[35]。SP等神經(jīng)肽在胚胎創(chuàng)傷后水平降低，這提示神經(jīng)肽可能是調節(jié)胎兒皮膚無瘢痕愈合的重要因素之一，但是關于神經(jīng)肽對胚胎皮膚直接作用的研究鮮見報道。此外，成纖維細胞產(chǎn)生的細胞外基質因子如層粘連蛋白能促進神經(jīng)軸突外生性生長。因此，神經(jīng)與胚胎成纖維細胞的關系值得注意。

胚胎無瘢痕愈合與多種因素有關，從目前研究成果看，環(huán)境因素影響不大，可能主要是在創(chuàng)傷刺激下遺傳因素發(fā)生改變，從而調控成纖維細胞的功能改變，進而引起細胞外基質、細胞因子等分泌的改變，這說明影響是內在型的，而不是鄰近分泌或者旁分泌影響，這是細胞治療的依據(jù)所在，胚胎成纖維細胞移植或者以胚胎成纖維細胞為種子細胞的皮膚組織工程將為燒（創(chuàng)）傷無瘢痕修復提供可能。

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[收稿日期]2008-02-22[修回日期]2008-06-14

編輯/李陽利

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”