增生性瘢痕與瘢痕疙瘩致病相關(guān)基因的研究進(jìn)展

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮膚損傷后細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，EMC）分泌過(guò)度和降解減少導(dǎo)致膠原等成分異常沉積所致的病理狀態(tài)。黃種人和黑種人發(fā)病率較高，達(dá)4%～16%[1]。近年來(lái)研究表明，基因的改變?cè)趧?chuàng)傷修復(fù)和瘢痕形成過(guò)程中起非常重要的作用。Satish等[1]用Affymetrix U133a基因芯片檢測(cè)瘢痕疙瘩中FB，22 284個(gè)檢測(cè)基因中發(fā)現(xiàn)有43個(gè)基因比正常皮膚表達(dá)增高，5個(gè)基因表達(dá)降低。Wu 等[2]用cDNA微陣列檢測(cè)早期增生性瘢痕發(fā)現(xiàn)，4 096個(gè)檢測(cè)基因中有94個(gè)基因表達(dá)增高，3個(gè)基因表達(dá)下降，并且發(fā)現(xiàn)這些基因與原癌基因、凋亡相關(guān)基因、免疫調(diào)節(jié)基因、細(xì)胞骨架成分及代謝基因等相關(guān)。

1原癌基因和抑癌基因與增生性瘢痕

皮膚的愈合歷經(jīng)三個(gè)生物學(xué)階段：炎癥期、增殖修復(fù)期和塑形期。文獻(xiàn)報(bào)道生長(zhǎng)因子及其某些調(diào)控因子基因，如原癌基因，在細(xì)胞生長(zhǎng)及其周期的調(diào)控中起了重要的作用。靜止期細(xì)胞在某些促有絲分裂劑，如生長(zhǎng)因子的作用下，原癌基因在早期就被轉(zhuǎn)錄激活。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)c-fos和c-jun作為轉(zhuǎn)錄因子，參與許多種細(xì)胞的增殖調(diào)控。c-fos和c-jun能把短期信號(hào)轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)期存活信號(hào)，使細(xì)胞由G0期向G1期過(guò)渡，從而增強(qiáng)細(xì)胞的增殖活性[3-4]。Fu等[5]認(rèn)為，c-fos和c-jun與堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（based fibroblast growth factor，bFGF）之間存在著相互作用，共同影響創(chuàng)傷的愈合。c-fos和c-jun可能是成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）在核內(nèi)的靶分子，它們介導(dǎo)FGF信號(hào)傳導(dǎo)，在bFGF作用下，c-fos和c-jun的表達(dá)增加，而c-fos和c-jun的上調(diào)同樣也能使FGF 基因表達(dá)增加，促進(jìn)FB產(chǎn)生更多ECM，這可能與瘢痕形成有密切關(guān)系。Bcl-2和P53在細(xì)胞增殖與凋亡的調(diào)控中起著重要的作用，Bcl-2編碼蛋白阻止細(xì)胞發(fā)生程序性死亡，野生型P53抑制細(xì)胞增殖。突變的P53增強(qiáng)了自身的轉(zhuǎn)錄活性，增加了細(xì)胞的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了細(xì)胞的壽命，這使瘢痕疙瘩FB增殖能力增強(qiáng)，而凋亡減少，最終導(dǎo)致過(guò)度增生形成瘢痕疙瘩[3]。在惡性腫瘤患者中，50％患者P53基因發(fā)生突變率，而瘢痕疙瘩是由于創(chuàng)傷過(guò)程中失調(diào)控導(dǎo)致瘢痕組織過(guò)度增生超出創(chuàng)緣，這與腫瘤的增生特性存在相識(shí)性。瘢痕疙瘩FB培養(yǎng)到第10代仍可見(jiàn)突變的P53蛋白在細(xì)胞中積聚[5-6]。P63是P53基因家族中的一員，它編碼序列特異性轉(zhuǎn)錄因子。在瘢痕疙瘩中，P63在核內(nèi)定位，它能阻斷P53基因的活性，因此它的過(guò)度表達(dá)能引起腫瘤發(fā)生[7]。

2凋亡相關(guān)基因與增生性瘢痕

正常細(xì)胞的增殖是由促進(jìn)細(xì)胞增殖的原癌基因和抑制細(xì)胞增殖的抑癌基因之間的平衡以及凋亡調(diào)控基因的共同調(diào)節(jié)來(lái)維持的。P53是與凋亡相關(guān)的腫瘤抑制基因，通過(guò)凋亡抑制基因bcl-2的表達(dá)來(lái)起作用。Bcl-2在細(xì)胞中的水平隨著P53基因的過(guò)度表達(dá)而升高。與正常組織相比較，局部的新生瘢痕疙瘩組織及培養(yǎng)的細(xì)胞中P53、bcl-2、fas蛋白表達(dá)水平增高，同時(shí)細(xì)胞的凋亡率明顯下降，而老化的瘢痕疙瘩組織中則表現(xiàn)正好相反，故認(rèn)為局部組織中P53基因失調(diào)控伴隨bcl-2表達(dá)水平的升高可能增強(qiáng)了細(xì)胞增殖，減少了凋亡，這可能是瘢痕形成的原因之一。Sayah 等[8]應(yīng)用cDNA探針檢測(cè)瘢痕組織， 發(fā)現(xiàn)64個(gè)凋亡相關(guān)基因中的有8個(gè)基因表達(dá)水平比正常瘢痕組織下降，其中4個(gè)促凋亡基因(TRADD、c-myc、protooncogene、NIP3)，4個(gè)凋亡抑制基因(DAD-1、G-S-T、G-S-T、G-S-T-M、glutathione peroxidase)，故認(rèn)為瘢痕疙瘩與正常瘢痕中凋亡基因表達(dá)存在差異。此外，他們還用轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的脫氧尿嘧啶斷端標(biāo)簽(Tansferase-mediated dUTP nick end labeling，TUNEL)檢測(cè)到瘢痕疙瘩尤其是瘢痕疙瘩中部的凋亡率明顯比正常瘢痕組織中的凋亡率低。P63是P53基因超家族成員，有6種同型體，其中△N亞型的N-端的部分被剪切而失去轉(zhuǎn)激活活性，但它能結(jié)合并抑制野生型的P53和P63活性，抑制它們對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)激活，這可能與瘢痕疙瘩的形成相關(guān)。Felice等[9]研究發(fā)現(xiàn)截?cái)嗟腜63△N亞型特異地在瘢痕疙瘩組織中表達(dá)，而正常真皮組織不表達(dá)，表皮中只有基底細(xì)胞表達(dá)。

3生長(zhǎng)因子基因與增生性瘢痕

轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）是強(qiáng)效的促纖維化因子，它與瘢痕的形成存在密切聯(lián)系。人瘢痕疙瘩組織中TGF-β水平明顯升高，而且對(duì)TGF-β的敏感性也明顯增強(qiáng)。TGF-β幾乎在組織纖維化的每一個(gè)環(huán)節(jié)中起著重要的作用。它發(fā)出的信號(hào)能同時(shí)促進(jìn)FB合成ECM，降低ECM水解酶水平以及增加水解酶抑制物。最近研究還證明TGF-β在抗瘢痕疙瘩FB凋亡中起著重要的作用[10]。Xia等[11]通過(guò)血清刺激FB模擬瘢痕形成環(huán)境的研究中認(rèn)為，TGF-β2轉(zhuǎn)錄水平的升高是通過(guò)P38 MAPK介導(dǎo)的，P38 MAPK磷酸化水平升高明顯使I型膠原的表達(dá)合成增加。然而，有文獻(xiàn)報(bào)道認(rèn)為，磷酸化的P38參與誘導(dǎo)瘢痕疙瘩FB的凋亡，抑制瘢痕疙瘩的形成[12-13]。 Chin 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，瘢痕疙瘩FB中TGF-βI型和II型受體表達(dá)比正常皮膚明顯增高，下游的Smad3的磷酸化水平也比正常皮膚中增高。此外，還發(fā)現(xiàn)TGF-β三種亞型(TGF-β1，TGF-β2， TGF-β3)都能刺激正常皮膚和瘢痕疙瘩中TGF-βII型受體的表達(dá)。最近研究[15]發(fā)現(xiàn)基因改編的FB分泌TGF-β1比對(duì)照組高20倍，但只有突變的TGF-β1才有活性，故認(rèn)為TGF-β1對(duì)過(guò)渡的瘢痕增生是必需的，但不是足夠的，仍需要其他信號(hào)途徑來(lái)激活TGF-β1，延長(zhǎng)細(xì)胞存活。在瘢痕疙瘩FB中，胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor－1，IGF-1)水平升高，而且可能與TGF-β之間有密切聯(lián)系。IGF-1與TGF-β1對(duì)瘢痕疙瘩形成有協(xié)同效應(yīng)，IGF-1能通過(guò)p38 絲裂素激活蛋白激酶/轉(zhuǎn)錄激活因子-2途徑增強(qiáng)TGF-β1對(duì)瘢痕疙瘩形成的促進(jìn)作用。PEG2的抗纖維化作用已經(jīng)研究了多年，但其作用機(jī)制仍不清楚。最近研究認(rèn)為， PGE2是通過(guò)EP2/EP4-cAMP對(duì)肌纖蛋白骨架動(dòng)力學(xué)的破壞以及逆轉(zhuǎn)TGF-β1誘導(dǎo)的I型和III型膠原合成來(lái)減少瘢痕疙瘩形成的，并且發(fā)現(xiàn)IL-1β刺激能誘導(dǎo)NF-kB轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，啟動(dòng)COX-2 和微粒體 PGE2 合成酶-1 轉(zhuǎn)錄合成，最終使PGE2水平上調(diào)[16]。

4信號(hào)調(diào)控分子基因與增生性瘢痕

細(xì)胞內(nèi)對(duì)TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的反應(yīng)目前備受關(guān)注和研究。Smad-3和Smad-2很可能就是TGF-β在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)分子。這兩種蛋白與Smad-4形成復(fù)合物后，轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)TGF-β反應(yīng)基因的啟動(dòng)，如纖溶酶原激活抑制因子-1(PAP-1)和I型膠原α鏈基因的啟動(dòng)。這兩種I型膠原是ECM的主要成分，和PAP-1都參與纖維化過(guò)程。因此干擾和阻斷TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路被認(rèn)為是一個(gè)有希望治療病理性瘢痕的手段。Liu[17]和Reid 等[18]在鼠模型中用病毒作載體轉(zhuǎn)染截?cái)嗟腡GF-βII型受體基因到FB中，再將轉(zhuǎn)染的細(xì)胞注射到鼠真皮下，發(fā)現(xiàn)瘢痕的形成受到明顯抑制。Hernandez-Canaveral等[19]把缺乏絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的TGF-βII型受體基因轉(zhuǎn)染到FB中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表達(dá)截?cái)嗟腡GF-βII型受體，并且Smad-2和Smad-3對(duì)DNA結(jié)合域的激活作用下降了30%，細(xì)胞中I型膠原mRNA表達(dá)也下降了50%。與Smad-2/3作用相反，Smad-7能抑制Smad-2/3/4復(fù)合物的形成，從而阻斷TGF-β/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，抑制瘢痕形成。Smad-7高表達(dá)或Smad-2/3不表達(dá)都能完全抑制瘢痕來(lái)源和正常皮膚FB的收縮性，并且Smad-7高表達(dá)能抑制αI型膠原和α平滑肌肌纖維的表達(dá)[20]。Maire等[21]研究發(fā)現(xiàn)Samd7高表達(dá)伴隨著c-Jun基因的高表達(dá)，激活以及核轉(zhuǎn)位，從而導(dǎo)致前凋亡因子Fas-L轉(zhuǎn)錄增加，故認(rèn)為Samd7 mRNA高表達(dá)可以誘導(dǎo)激活c-Jun氨基末端激酶。

β-catenin是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白，它來(lái)源于經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號(hào)途徑和非經(jīng)典信號(hào)途徑。在未受到細(xì)胞外信號(hào)分子(如Wnt)的作用時(shí)，β-catenin與細(xì)胞內(nèi)APC、CK-1、GSK-3β和Axin四種蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成降解復(fù)合物。這種復(fù)合物被F盒包含蛋白slimb/b-TrCP識(shí)別后，在一種26S蛋白酶體的作用下被水解。當(dāng)細(xì)胞外信號(hào)分子作用細(xì)胞時(shí)， GSK-3β被磷酸化而失活，降解復(fù)合物不能形成，β-catenin不被降解而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)積累，并轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，激活Tcf/Lef轉(zhuǎn)錄因子，從而激活纖維連結(jié)蛋白、細(xì)胞周期蛋白D1、c-myc基因的轉(zhuǎn)錄。此外，整合素激活途徑、酪氨酸激酶受體途徑(如IGF受體-IGF、ECGF受體-ECGF)也能抑制GSK-3β活性，提高細(xì)胞內(nèi)β-catenin水平，從而激活靶基因的轉(zhuǎn)錄[22-23]。纖維連結(jié)蛋白、細(xì)胞周期蛋白D1、c-myc在增生性瘢痕及瘢痕疙瘩形成過(guò)程中起重要作用，因此， Wnt和β-catenin與病理性瘢痕的形成之間存在密切的關(guān)系。Cheon等[24]研究發(fā)現(xiàn)β-catenin能同時(shí)抑制角質(zhì)上皮細(xì)胞遷移和增強(qiáng)FB的增殖，對(duì)創(chuàng)傷愈合起雙重作用。 另外Teh 等[25]報(bào)道WNT16B也能促進(jìn)FB增殖，但該作用通過(guò)一個(gè)獨(dú)立于β-catenin的非經(jīng)典Wnt轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)完成的。 Colwell等[26]用TGF-β1分別刺激E17胎鼠和出生后小鼠成纖維細(xì)胞(Fibroblast，F(xiàn)B)，發(fā)現(xiàn)TGF-β1能使Wnt-4的水平明顯提高，但出生后小鼠FB中Wnt-4峰值出現(xiàn)時(shí)間和清除時(shí)間都明顯比胎鼠延遲。這與胎兒無(wú)瘢痕愈合而成人的瘢痕愈合有著密切的關(guān)系。有報(bào)道認(rèn)為Wnt/β-catenin信號(hào)途徑很可能是TGF-β/Smads通路的下游通路[24]。TGF-β的生物學(xué)作用部分由β-catenin介導(dǎo)， 無(wú)β-catenin表達(dá)的FB對(duì)TGF-β的刺激不起作用，而Smad3-/-的FB不能使細(xì)胞中β-catenin水平上調(diào)。但兩者間如何相互作用仍不明確，具體機(jī)制尚需做進(jìn)一步深入的研究。

5展望

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮膚損傷后愈合異常所致的病理性瘢痕。黃種人和黑人中瘢痕疙瘩發(fā)病率達(dá)4%～16%，而白種人發(fā)病率則較低。近年來(lái)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和證明基因參與瘢痕形成，其中原癌基因和抑癌基因，凋亡相關(guān)基因，生長(zhǎng)因子基因，信號(hào)調(diào)控分子相關(guān)基因等在病理性瘢痕致病方面起了重大的作用。雖然很多確切的機(jī)理尚未完全明確，隨著基因研究的進(jìn)一步深入以及細(xì)胞生物學(xué)，分子生物理論與技術(shù)的發(fā)展提高，基因在病理性瘢痕致病機(jī)理中的作用必定會(huì)被確切闡明，并為臨床預(yù)防和治療帶來(lái)新的突破。

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[收稿日期]2008-04-15 [修回日期]2008-06-19

編輯/李陽(yáng)利

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”