轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β１對(duì)瘢痕形成的影響

劉　玲　陳敏亮

劉 玲1綜述 陳敏亮2審校

瘢痕形成是一個(gè)復(fù)雜的病理過(guò)程，細(xì)胞因子在這個(gè)過(guò)程中的作用是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。目前認(rèn)為轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1 (transforming growth factor-β1，TGF-β1)與病理性瘢痕的發(fā)生發(fā)展關(guān)系非常密切[1]，可以趨化炎性細(xì)胞及組織修復(fù)細(xì)胞向創(chuàng)面聚集，誘導(dǎo)強(qiáng)烈的單核細(xì)胞炎癥反應(yīng)、新生血管形成和促進(jìn)成纖維細(xì)胞發(fā)生趨化性遷移、增生和合成細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular,ECM) ,因此幾乎影響到創(chuàng)面愈合和瘢痕形成過(guò)程中的所有階段[2]。現(xiàn)將其作用作一綜述。

1TGF-β1在細(xì)胞增殖中的作用

TGF-β1作為一種多功能細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，刺激成纖維細(xì)胞增殖。正常狀態(tài)時(shí)主要儲(chǔ)存于血小板和成纖維細(xì)胞中,在創(chuàng)傷后濃度增加。早期TGF-β1可以誘導(dǎo)TGF-α、血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）、重組堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）聚集到傷口,同時(shí)可以吸引單核細(xì)胞遷移到傷口并轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞,TGF-β1還通過(guò)抑制上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞來(lái)促進(jìn)間質(zhì)來(lái)源細(xì)胞的增殖。國(guó)內(nèi)學(xué)者[3]通過(guò)觀察不同濃度及作用時(shí)間的TGF-β1刺激增生性瘢痕來(lái)源的成纖維細(xì)胞數(shù)量、細(xì)胞周期、增殖指數(shù)PI和細(xì)胞核內(nèi)抗原（PCNA）的影響，發(fā)現(xiàn)TGF-β1濃度在100ng/ml時(shí)對(duì)細(xì)胞的促增殖作用達(dá)到飽和, PCNA表達(dá)明顯增強(qiáng)，說(shuō)明TGF-β1使成纖維細(xì)胞DNA的合成明顯增加。Thinle[4]等在研究在病理性瘢痕中發(fā)現(xiàn)TGF-β1和TGF-β2水平顯著增高，他們認(rèn)為Fas介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞凋亡不僅由于對(duì)TGF-β1的過(guò)激反應(yīng)，而且自分泌表達(dá)的TGF-β1加速了成纖維細(xì)胞的增殖和膠原合成速度，TGF-β1是瘢痕形成過(guò)程中抑制瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞凋亡過(guò)程的關(guān)鍵因素。

2TGF-β1在細(xì)胞外基質(zhì)及纖維化形成中的作用

TGF-β1在創(chuàng)傷后期釋放直接作用于成纖維細(xì)胞胞膜上的TGF-β受體,刺激ECM中Ⅰ型前膠原合成, 抑制降解ECM的蛋白酶產(chǎn)生，擾亂了膠原合成與降解之間的平衡，引起ECM的沉積。Ardeshir[5]等通過(guò)病理性遺傳易感性研究，認(rèn)為TGF-β1誘導(dǎo)ECM蛋白表達(dá)的差異性可能是病理性瘢痕的病因。Victor[6]等指出組織中TGF-β1不依賴于外源性的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞以及內(nèi)源性的肌成纖維細(xì)胞，而是通過(guò)細(xì)胞傳代和維持細(xì)胞表型的穩(wěn)定性來(lái)維持組織中膠原的大量沉積。ECM內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性維持在很大程度上依賴于基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPS）及其組織抑制因子（tissue inhibitors of MMP,TIMPS）的協(xié)調(diào)控制,MMPS-TIMPS是參與ECM降解和重建的主要蛋白酶系統(tǒng)?？姖扇篬7]等認(rèn)為在瘢痕形成早期TGF-β1調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPS）,使其分泌量顯著升高，通過(guò)降解上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的基底膜和ECM蛋白，促使ECM代謝增加，誘導(dǎo)瘢痕的形成。Kwak[8]等證實(shí)了TGF-β1可以抑制MMPS的表達(dá)和活化,上調(diào)TIMPS等蛋白酶抑制因子的表達(dá),除此之外,可以通過(guò)自分泌和旁分泌的方式促進(jìn)ECM成分如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原和纖維粘連蛋白的合成,從而阻礙ECM降解,產(chǎn)生沉積。Singh[9]等也認(rèn)為TGF-β1過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致器官纖維化發(fā)生,具體機(jī)制是通過(guò)影響ECM成分的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。纖維化通過(guò)TGF-β1 持續(xù)高濃度的表達(dá)成正比增加,促進(jìn)ECM成分的合成,抑制其降解,引起了ECM的大量沉積。Yong[10]等發(fā)現(xiàn)不同濃度TGF-β1誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞以自分泌方式表達(dá)TGF-β1下調(diào)肌原蛋白的表達(dá),在體外誘導(dǎo)纖維粘連蛋白生成。在肌肉損傷后，TGF-β1的濃度增高，不僅僅歸因于淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)而且還與局部的肌細(xì)胞有關(guān)，TGF-β1誘導(dǎo)肌細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，在骨骼肌受傷后纖維化機(jī)制中起到了至關(guān)重要的作用。在瘢痕纖維化形成機(jī)制方面,Colwell[11]等發(fā)現(xiàn)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor,CTGF) 在病理性瘢痕成纖維細(xì)胞中呈高水平表達(dá),在TGF-β作用尤其是TGF-β1刺激下產(chǎn)生大量的CTGF,極大地促進(jìn)了瘢痕的形成,在病理性瘢痕中尤為顯著。

3TGF-β1與血管形成

TGF-β1可以對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的趨化性遷移、增生和分化起調(diào)節(jié)作用。組織損傷早期內(nèi)皮細(xì)胞肥大，TGF-β1刺激巨噬細(xì)胞分泌血管發(fā)生因子，這種因子對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞有趨化作用，使內(nèi)皮細(xì)胞分裂增生、趨化、向無(wú)血管或血管較少的區(qū)域遷移，逐漸形成毛細(xì)血管芽，延伸并融合成網(wǎng)并逐漸管道化，通過(guò)對(duì)瘢痕組織進(jìn)行CD34微血管染色發(fā)現(xiàn)管腔被部分或完全阻塞，隨著時(shí)間的推移血管通暢度增大，血管由新生態(tài)變?yōu)槌墒鞈B(tài)[12]。Volker[13]等通過(guò)對(duì)血小板來(lái)源TGF-β1的研究認(rèn)為處于生長(zhǎng)期的內(nèi)皮細(xì)胞在TGF-β1的特殊調(diào)控下，以細(xì)胞周期依賴性的特殊方式調(diào)節(jié)凝血系統(tǒng)的微環(huán)境。TGF-β1可以抑制G1期的內(nèi)皮細(xì)胞，調(diào)節(jié)維持內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)蛋白的表達(dá)，血栓調(diào)節(jié)素、t-PA、U-PA以及PAI-1在S/G2期的高表達(dá)是由于TGF-β1在不同條件下選擇作用的，包括創(chuàng)面愈合和血管形成階段。Giovanni[14]等認(rèn)為創(chuàng)傷早期TGF-β1應(yīng)激性釋放濃度增高，誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡，阻止畸形血管產(chǎn)生。另外促使內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)成纖維生長(zhǎng)因子-2,上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子合成，TGF-β1是有效的血管發(fā)生誘導(dǎo)劑，對(duì)創(chuàng)傷愈合和瘢痕形成的血管形成階段有重要的調(diào)控作用。

4TGF-β1在傷口收縮中的作用

創(chuàng)傷修復(fù)后期傷口開始收縮,傷口中富含肌動(dòng)蛋白的肌成纖維細(xì)胞沿收縮方向排列, TGF-β1是直接誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的重要細(xì)胞因子。肌成纖維細(xì)胞具有介于成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞之間的超微結(jié)構(gòu)特征，具有很強(qiáng)的收縮功能，其動(dòng)力主要來(lái)自于α-平滑肌肌動(dòng)蛋白，這種細(xì)胞骨架蛋白是成纖維細(xì)胞收縮的典型標(biāo)志。有學(xué)者[15]應(yīng)用不同濃度的TGF-β1誘導(dǎo)瘢痕肌成纖維細(xì)胞來(lái)表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的作用。在創(chuàng)面愈合過(guò)程中，TGF-β1可趨化肌成纖維細(xì)胞到受傷部位，并誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞表達(dá)高水平的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白mRNA在成纖維細(xì)胞中的表達(dá)。當(dāng)TGF-β1含量達(dá)到50uɡ/l時(shí)，瘢痕成纖維細(xì)胞表達(dá)最強(qiáng)。他們認(rèn)為TGF-β1和病理性創(chuàng)面收縮和瘢痕形成密切相關(guān)，在瘢痕形成過(guò)程中減少TGF-β1的生成或應(yīng)用抗體阻斷TGF-β1的作用有可能會(huì)抑制瘢痕增生。Victor[6]等發(fā)現(xiàn)TGF-β1在40～600pmol/l濃度之間誘導(dǎo)可促進(jìn)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白增長(zhǎng)，在600pmol/l時(shí)作用達(dá)到峰值。TGF-β1誘導(dǎo)的膠原合成和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)之間的關(guān)系提示細(xì)胞膠原合成活性和肌成纖維細(xì)胞數(shù)量存在必然的聯(lián)系。

5TGF-β1在瘢痕組織中的表達(dá)及其轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)

付小兵[16]等對(duì)增生性瘢痕標(biāo)本進(jìn)行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)TGF-β1染色呈陽(yáng)性，在瘢痕形成早期TGF-β1顯著增高,TGF-βmRNA表達(dá)上調(diào)Ⅰ、Ⅲ或Ⅳ型前膠原基因表達(dá)促進(jìn)瘢痕的增生，隨著炎癥的消退，瘢痕形成后期TGF-β來(lái)源減少，TGF-β1作用呈遞減趨勢(shì)，他們認(rèn)為在瘢痕后期，bFGF在瘢痕形成后期作用較TGF-β1重要。Wang[17]等采用逆轉(zhuǎn)錄聚合鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)在瘢痕組織和正常皮膚中觀察TGF-βmRNA的含量，前者為后者的5倍,在病理性瘢痕TGF-βmRNA持續(xù)性高表達(dá),證實(shí)TGF-β,尤其是TGF-β1的持續(xù)存在,對(duì)瘢痕形成中ECM沉積有很重要的調(diào)控作用。TGF-β1在傷后初期就可以提供正常愈合的信號(hào)物質(zhì),當(dāng)這些信號(hào)受到抑制或過(guò)度表達(dá)時(shí)可以引起愈合不良或瘢痕形成。TGF-β1的信號(hào)傳遞主要是通過(guò)胞內(nèi)介導(dǎo)子Smads家族實(shí)現(xiàn)的，通道限制性Smad2和Smad3，參與主動(dòng)特異性信號(hào)傳遞，將胞外刺激傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)特異的基因表達(dá)和蛋白合成。有研究者[18]用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)的方法檢測(cè)不同時(shí)期瘢痕和正常皮膚的TGF-β1、Smad2和Smad3和Smad4基因表達(dá),證明在瘢痕增生期,成纖維細(xì)胞快速增殖, TGF-β1的下游分子信號(hào)分子基因表達(dá)增強(qiáng)可能激活信號(hào)通路,引起了胞外基質(zhì)的大量分泌,而在瘢痕成熟期Smad2基因表達(dá)降低,介導(dǎo)的信號(hào)通路減弱可能引起瘢痕組織細(xì)胞增殖速度降低,ECM合成減少,使瘢痕進(jìn)入穩(wěn)定成熟的階段。

6展望

TGF-β1作為一種多功能生長(zhǎng)因子，在實(shí)驗(yàn)研究方面, 由于它的誘導(dǎo)作用比較穩(wěn)定,目前在許多實(shí)驗(yàn)中作為主要誘導(dǎo)劑。在器官和組織間質(zhì)纖維化中，TGF-β1的作用機(jī)制研究為其治療提供一個(gè)新的途徑。在創(chuàng)面愈合和瘢痕形成方面，對(duì)反義TGF-β1抑制瘢痕增生等基因技術(shù)的研究逐漸深入[19]，應(yīng)用細(xì)胞因子調(diào)控已成為瘢痕治療的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。目前TGF-β1生物制劑雖然在臨床應(yīng)用方面還存在著作用短暫、來(lái)源受限、價(jià)格昂貴等限制，但是可以預(yù)期隨著TGF-β1在瘢痕形成中機(jī)理以及防治方面研究的不斷突破，將會(huì)有更廣闊的臨床應(yīng)用前景。

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[收稿日期]2008-11-12[修回日期]2009-1-6

編輯/張惠娟