瘢痕疙瘩與增生性瘢痕基因的異同

高正君　徐靖宏　姚航平

[摘要]瘢痕疙瘩(Keloid，K)與增生性瘢痕(Hyperpladtic Scar，HS) 是病理性瘢痕(Abnormal Scar，AS)的兩種表現(xiàn)形式，其產(chǎn)生機(jī)制尚不明確。本文從K和HS所涉及的基因出發(fā)，探討其基因表達(dá)的異同。

[關(guān)鍵詞]瘢痕疙瘩；增生性瘢痕；基因治療

[中圖分類號(hào)]Q813.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2009）01-0114-03

The differences and identities in genes of keloid and hypertrophic scar

GAO Zheng-jun1,XU Jing-hong1,YAO Hang-ping2

(1. Department of Plastic surgery, the First Affiliated Hospital, College of Medcine, ZheJiang University, Hangzhou 310003, Zhejiang, China； 2. State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, Institute of Infectious Diseases,the First Affiliated Hospital,College of Medcine,Zhejiang University,Hangzhou 310003, Zhejiang, China)

Abstract: Keloid（K） andhypertrophic scars(HS) are two forms of pathological scar (Abnormal Scar AS),and the formation mechanism is not clear. In this paper, we explored the similarities and differences in gene expression,which involved in K and HS.

Key words: keloid;hypertrophic scar;gene expression

瘢痕疙瘩(KeloidK)與增生性瘢痕(Hypertrophic Scar HS) 是病理性瘢痕(Abnormal Scar AS)的兩種表現(xiàn)形式，其產(chǎn)生機(jī)制、病理特征、臨床表現(xiàn)、治療方法及預(yù)后都有很大差異，它們的形成機(jī)制至今卻并不明確。早在1976年，有學(xué)者稱“K與HS是同一過程的不同階段”[1]。而現(xiàn)今的觀點(diǎn)認(rèn)為它們完全不同[2]。K具有種族性和家族史傾向，易患瘢痕疙瘩者稱其為瘢痕體質(zhì)；而凡是累及真皮深層的損傷，均可能形成HS。對(duì)于K和HS的治療除手術(shù)以外有多種方法，如物理加壓，硅凝膠片敷貼，二氧化碳和脈沖激光，冷凍療法，激素注射等，藥物如5-氟尿嘧啶，博來霉素，以及聯(lián)合療法。此外有報(bào)道稱他莫昔芬（tamoxifen）、米諾環(huán)素（minocycline）、曲尼司特(tranilast)具有抗AS作用[3-5]，但迄今為止沒有辦法達(dá)到治愈[6-7]。尤其是對(duì)K的治療，更為棘手。鑒于療效的不盡人意，且常伴有并發(fā)癥，亟待出現(xiàn)行之有效、治標(biāo)治本的新療法。隨著人們對(duì)AS形成機(jī)制的深入研究，基因療法逐漸成為研究熱點(diǎn)，基因治療有望從根本上達(dá)到防治AS的目的。

1與K和HS有關(guān)的基因

已經(jīng)確定的與K有關(guān)的基因有9個(gè)：①轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor,beta 1，TGFβ1）；②信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）；③轉(zhuǎn)錄因子Sp1（Sp1 transcription factor，SP1）；④腫瘤蛋白p53（tumor protein p53，TP53）；⑤腫瘤蛋白p63 （tumor protein p63，TP63）；⑥白介素-6受體（ interleukin 6 receptor，IL6R）；⑦白介素-6（ interleukin 6，IL6）；⑧血管源生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGFA）；⑨絲氨酸蛋白酶抑制劑E族（serpin peptidase inhibitor, clade E，SERPINE1）。

與HS有關(guān)的基因有5個(gè)：① TP53；②TGFβ1；③磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide-3-kinase, PI3K）；④血管緊張素Ⅱ受體2型（angiotensin II receptor, type 2，AGTR2）；⑤血管緊張素Ⅱ受體1型（angiotensin II receptor, type 1，AGTR1）。還有哪些基因與它們的形成相關(guān)但還沒被確定，現(xiàn)在還未知?？梢钥闯?，兩組基因中有相同也有不同，再結(jié)合K和HS的臨床特點(diǎn)，可以推論：它們的形成機(jī)制應(yīng)該是有相同或相似環(huán)節(jié)，同時(shí)又各具不同。

2K與SH在基因表達(dá)的相同與相似

2.1生物活因子

2.1.1 TGF-β是促AS發(fā)生的重要因子。應(yīng)用反義寡核苷酸技術(shù)封閉TGF-β基因或封閉TGF-β的野生型受體的療法，在動(dòng)物模型上已取得了可靠的結(jié)果[8-9]。最近有研究稱TGF-β1的反義鏈可以調(diào)節(jié)肝細(xì)胞生長因子的表達(dá)，而在此之前我國學(xué)者曾報(bào)道過攜帶肝細(xì)胞生長因子的腺病毒重組體具有促進(jìn)傷口愈合防止瘢痕形成的作用,它們之間的作用是協(xié)同或是傳遞還是其他并不得而知，由此對(duì)AS形成機(jī)制的復(fù)雜性也可見一斑。

TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中Smad家族扮演著重要角色并負(fù)責(zé)最終啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄。Vassiliki 等的分析表明，Smad3的突變體r287a由alk5受體磷酸化后不能與Smad4形成聚合物，而突變體y237a能與Smad4結(jié)合激活轉(zhuǎn)錄 [10]。還有學(xué)者證明Smad4反義核酸通過抑制Smad4蛋白的合成，阻斷Smad4 介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，從而抑制瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞（keloid derived fibroblasts，KFB）的生長增殖[11]。這些結(jié)果表明，靶向作用于TGF-β的反義寡核苷酸有潛力作為一種新的治療方法來防治AS。

2.2.2 在多種纖維化疾病中結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)與TGF -β的表達(dá)同步增高，并已證實(shí)CTGF是TGF-β的下游效應(yīng)因子。人類皮膚正常情況下不表達(dá)CTGF，但在用TGF-β1刺激后，CTGF表達(dá)明顯上調(diào)，如用TGF-β1刺激增生性瘢痕成纖維細(xì)胞(hypertrophic scar derived fibroblasts，HFB)和KFB后CTGF表達(dá)增加150倍[12]，Osamu等在人結(jié)膜成纖維細(xì)胞中應(yīng)用CTGF反義鏈，結(jié)果CTGF mRNA的表達(dá)和I型膠原的產(chǎn)生明顯減少，細(xì)胞增殖也被有效抑制[13]。有實(shí)驗(yàn)證明，該效應(yīng)由磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路介導(dǎo)，磷脂酰肌醇3激酶抑制劑LY294002可抑制此效應(yīng)[14]。

2.2.3 白細(xì)胞介素(interleukin，IL)在細(xì)胞間的相互作用、免疫調(diào)節(jié)及炎癥過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。其中IL-6、8有促炎癥效應(yīng)，而IL-10有抑制前兩者的作用。國外有學(xué)者將正常胎鼠或IL-10基因敲除胎鼠的皮膚移植于同系鼠背部，5天后在移植的皮膚上做切口，再過一周取材分析，結(jié)論：同源胎鼠移植的皮膚，無炎癥、無瘢痕愈合，而缺乏IL-10的胎鼠皮膚傷口呈瘢痕愈合[15]。Ghazizadeh等也發(fā)現(xiàn)應(yīng)用IL-6抗體或阻斷IL-6受體都能使膠原合成減少[16]。

2.2.4 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制劑在創(chuàng)面愈合及瘢痕形成中的作用已經(jīng)有所研究。研究表明，ACE和其1型受體在人皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞，肌成纖維細(xì)胞，都有存在。增生性瘢痕中ACE和其1型受體表達(dá)均比正常情況下增強(qiáng)[17]，而且證明ACE在K中的活性顯著高于正常皮膚和正常瘢痕[18]。

2.3 凋亡相關(guān)：綜合P53在AS方面的研究發(fā)現(xiàn)：①K中P53蛋白水平要明顯高于各個(gè)時(shí)期的HS；②活動(dòng)期HS P53蛋白水平要高于成熟期HS；③P53蛋白的表達(dá)主要分布于K邊緣增生部位。近年研究發(fā)現(xiàn)P53基因第72位密碼子Pro/Arg（脯氨酸/精氨酸）多態(tài)性與某些腫瘤易感性相關(guān)，國內(nèi)有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)P53codon 72部位具有Arg/Arg配列者耳部K發(fā)生率增高，具有Pro/Pro配列者HS發(fā)生率增高[19]。

Teofoli等用免疫組化法，對(duì)HS、K和局限性硬皮病標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)Bcl-2,c-jun和c-fos蛋白的表達(dá)以及野生型 p53的不表達(dá)與成纖維細(xì)胞的增殖有關(guān)[20]。魯峰等發(fā)現(xiàn)在KFB和HFB中，Bcl-2蛋白表達(dá)水平無差異，F(xiàn)as蛋白的表達(dá)前者明顯高于后者，進(jìn)一步用攜帶Fas基因的重組腺病毒對(duì)植入裸鼠皮下的瘢痕疙瘩組織進(jìn)行治療獲得了可喜的效果[21]。

除上述外，涉及AS基因治療的還有bax、P27、血管內(nèi)皮生長因子、表皮生長因子、腫瘤壞死因子、纖維調(diào)節(jié)素等，究竟在哪方面，那種因子，哪個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行干擾是最為有效的現(xiàn)在尚無定論，只能有待于對(duì)AS形成機(jī)制的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

3K與HS在基因表達(dá)的不同

3.1 目前K與HS在組織病理學(xué)上的區(qū)別比較明確，而其他方面尤其產(chǎn)生機(jī)制上的差別還并不清楚。K中以Ⅰ型膠原為主，而HS中以ⅡⅢ型膠原為主。與正常皮膚相比，KFB和HFB的生物學(xué)特性具有明顯不同（表2）[2]，這提示它們的形成有不同的分子機(jī)制。

3.2 差異表達(dá)基因譜

基因芯片（DNA microarray）分析和抑制性消減雜交(suppression subtractive hybridization,SSH) 法針對(duì)K和SH的差異表達(dá)基因譜的建立在國內(nèi)外都已有了一些報(bào)道。

3.2.1基因芯片法檢測(cè)增生性瘢痕、正常瘢痕和正常皮膚中4000個(gè)基因的差異表達(dá)，結(jié)果，正常瘢痕與正常皮膚相比，142個(gè)基因上調(diào)，50個(gè)基因下調(diào)；增生性瘢痕與正常皮膚相比，107個(gè)上調(diào)，71個(gè)下調(diào)；增生性瘢痕與正常瘢痕相比，44個(gè)上調(diào)，124個(gè)下調(diào)。此研究還分析了膠原、生長因子、金屬蛋白酶等基因的表達(dá)，得到的數(shù)據(jù)資料與已知的正常瘢痕和增生性瘢痕的生化、臨床表現(xiàn)一致[22]。Heather等檢測(cè)了燒傷后成熟期HS與正常皮膚中9096個(gè)基因的表達(dá)。相比之下，至少上調(diào)兩倍的基因有31個(gè)，至少下調(diào)兩倍的基因有4個(gè)[23]。

K中心的增生活性呈退行性變，而邊緣卻始終有較強(qiáng)的增生能力。Seifert等研究了K不同部位基因表達(dá)的差異，發(fā)現(xiàn)部分凋亡抑制基因在邊緣上調(diào)，促凋亡基因和促細(xì)胞外基質(zhì)降解的基因在K中心下調(diào)。推論：促凋亡基因或抑細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生的基因可能成為治療K的靶基因[24]。

3.2.2 抑制性消減雜交方法：抑制性消減雜交可以排除兩個(gè)對(duì)比樣本差別小的基因，捕捉兩者表達(dá)明顯不同的差異基因。 通過連接載體、 轉(zhuǎn)化細(xì)菌，建立消減雜交文庫；篩選獲得差異基因克??；然后再測(cè)序、比對(duì)，分析基因核苷酸序列結(jié)構(gòu)，明確基因身份。

國內(nèi)學(xué)者利用以PCR 為基礎(chǔ)的抑制性消減雜交方法，獲得了數(shù)十個(gè)K和HS表達(dá)明顯不同的差異基因[25]。另有研究報(bào)道，通過提取K與正常皮膚組織細(xì)胞mRNA，逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，經(jīng)抑制消減雜交篩選、Sonthern雜交鑒定得到13個(gè)瘢痕疙瘩差異表達(dá)基因。其中已知功能的基因11個(gè)，未知功能基因2個(gè)[26]。無論是芯片雜交還是抑制性消減雜交，在驗(yàn)證確定瘢痕相關(guān)基因后，對(duì)基因功能學(xué)的研究是必不可少的。

4問題與展望

基因治療在醫(yī)學(xué)界的發(fā)展十分迅速，在AS的防治上引入基因治療已有了良好開端，但仍存在一些普遍性問題，如外源基因整合率不高，遺傳不穩(wěn)定，靶向性差，隨機(jī)插入突變等。同時(shí)，AS的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過程，同一病例在不同的時(shí)間點(diǎn)上其歸類是屬于K還是HS也可能不同，對(duì)于K而言，組織中心與周邊的生物學(xué)特性也不一樣。目前，對(duì)K和HS的發(fā)病機(jī)制和基因治療的研究已成為熱點(diǎn)，綜合眾多試驗(yàn)結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，某些基因療法對(duì)K和HS都有效，而某些療法只對(duì)其中一種有效。相信，對(duì)差異表達(dá)基因的功能分析，以及對(duì)AS形成機(jī)制的進(jìn)一步研究，將會(huì)對(duì)K和HS的基因治療提供更為有效的方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Adeyemi-Doro HO. Keloids: The natural history[J]. Afr J Med,Med Sci, 1976,5(1):93-100.

[2]Burd A, Huang L.Hypertrophic response and keloid diathesis: two very different forms of scar[J]. Plast Reconstr Surg, 2005,116(7):150-157.

[3]Chau D, Mancoll JS, Lee S, et al. Tamoxifen downregulates TGF-beta production in keloid fibroblasts[J]. Ann Plast Surg, 1998,40(5):490-493.

[4] Henry SL, Concannon MJ, Kaplan PA, et al. The inhibitory effect of minocycline on hypertrophic scarring[J].Plast Reconstr Surg, 2007,120(1):80-88.

[5]Shimizu T, Kanai K, Kyo Y, et al. Effect of tranilast on matrix metalloproteinase production from neutrophils in-vitro[J]. J Pharm Pharmacol, 2006,58(1):91-99.

[6]Atiyeh BS. Nonsurgical management of hypertrophic scars: evidence-based therapies, standard practices, and emerging methods[J]. Aesthetic Plast Surg, 2007,31(5):468-492.

[7]Butler PD, Longaker MT, Yang GP ,et al. Current progress in keloid research and treatment [J]. J Am Coll Surg, 2008,206(4):731-741.

[8]Liu W,Chua C,Wu X,et al.Inhibiting scar formation in rat wounds by adenovirus-mediated overexpression of truncated TGF-beta receptor II[J].Plast Reconstr Surg, 2005,115(3):860-870.

[9]Reid RR,Roy N,Mogford JE,et al.Reduction of hypertrophic scar via retroviral delivery of a dominant negative TGF-beta receptor II[J]. Plast Reconstr Aesthet Surg, 2007,60(1):64-72.

[10] rokova V, Mavridou S, Papakosta P, et al .Novel mutations in Smad proteins that inhibit signaling by the transforming growth factor beta in mammalian cells [J].Biochemistry, 2007, 46(48):13775-13786.

[11]楊力,李薈元,張琳西,Smad4反義寡核苷酸對(duì)瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞生長增殖的影響[J].中國臨床康復(fù), 2002,6(10):1434-1435.

[12]Colwell AS,Phan TT,Kong W,et a1.Hypertrophic scar fibroblasts have increased connective tissue growth factor expression after transforming growth factor-beta stimulation [J]. Plast Reconstr Surg, 2005,116(5):1387-1390．

[13]Yamanaka O, Saika S, Ikeda K, et al .Connective tissue growth factor modulates extracellular matrix production in human subconjunctival fibroblasts and their proliferation and migration in vitro[J]. Jpn J Ophthalmol, 2008,52(1):8-15.

[14]劉劍毅,李世榮. PI3K／AKT信號(hào)通路在CTGF促人增生性瘢痕成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化中的作用[J].中國美容醫(yī)學(xué), 2008,17(3):395-397.

[15]Peranteau WH, Zhang L, Muvarak N, et a1.IL-10 overexpression decreases inflammatory mediators and promotes regenerative healing in an adult model of scar formation[J].J Invest Dermatol, 2008,128(7):1852-1860.

[16]Ghazizadeh M, Tosa M, Shimizu H, et a1.Functional implications of the IL-6 signaling pathway in keloid pathogenesis[J]. J Invest Dermatol, 2007, 127(1):98-105.

[17]劉宏偉,程飚,付小兵,等. 增生性瘢痕中血管緊張素轉(zhuǎn)化酶表達(dá)及血管緊張素II產(chǎn)生的變化[J].中國美容醫(yī)學(xué), 2006,15(4):358-360.

[18]Morihara K, Takai S, Takenaka H, et al. Cutaneous tissue angiotensin-converting enzyme may participate in pathologic scar formation in human skin[J]. J Am Acad Dermatol, 2006, 54(2):251-257.

[19]王春梅，周剛.增生性瘢痕素因及瘢痕疙瘩體質(zhì)的分子遺傳學(xué)分析-增生性瘢痕及瘢痕疙瘩的P53基因多態(tài)性的解析[J].中華整形外科雜志,2002,S1(11),37-40.

[20]Teofoli P, Barduagni S, Ribuffo M, et a1.Expression of Bcl-2, p53, c-jun and c-fos protooncogenes in keloids and hypertrophic scars[J]. J Dermatol Sci,1999,22(1):31-37.

[21]Lu F, Gao J, Ogawa R, et a1.Fas-mediated apoptotic signal transduction in keloid and hypertrophic scar[J].Plast Reconstr Surg, 2007,119(6):1714-1721.

[22] Tsou R, Cole JK, Nathens AB, et a1.Analysis of hypertrophic and normal scar gene expression with cDNA microarrays[J]. J Burn Care Rehabil, 2000,21(6):541-550.

[23] Paddock HN, Schultz GS, Baker HV, et a1. Analysis of gene expression patterns in human postburn hypertrophic scars[J].J Burn Care Rehabil, 2003,24(6):371-377.

[24] Seifert O, Bayat A, Geffers R,et a1.Identification of unique gene expression patterns within different lesional sites of keloids[J]. Wound Repair Regen, 2008 ,16(2):254-265.

[25]秦澤蓮,鮑衛(wèi)漢. 過度增生性瘢痕相關(guān)基因的研究策略[J]. 中國危重病急救醫(yī)學(xué), 2005,17(2):65-66.

[26]羅勇, 高建華, 趙菲, 等.利用抑制消減雜交篩選瘢痕疙瘩差異表達(dá)基因[J].中國修復(fù)重建外科雜志,2006,20(5):495-498.

[收稿日期]2008-09-23[修回日期]2008-12-15

編輯/張惠娟