粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)與創(chuàng)面愈合

郭敏(綜述)黃宏,徐祥 (審校)

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院創(chuàng)傷燒傷科,重慶 400010;2.第三軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所,創(chuàng)傷、燒傷與復(fù)合傷國家重點實驗室,重慶 400042)

粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子是一種多功能的造血生長因子。1977年由Burgess等在鼠的肺條件培養(yǎng)液中首次發(fā)現(xiàn),因具有刺激造血前體細胞形成粒細胞或巨噬細胞集落的功能而得名[1]。1985年,人類重組GM-CSF基因(Recombinant human GM-CSF,rhGM-CSF)被首次克隆表達[2],隨后重組人GM-CSF(Recombinant human GM-CSF,rh-GM-CSF)逐漸應(yīng)用于臨床。由于GM-CSF能夠促進造血前體細胞的增殖、分化和成熟,并且能夠增強淋巴細胞、巨噬細胞的細胞毒作用[3-5],具有促進恢復(fù)骨髓造血和增強機體免疫功能的生物學(xué)作用,因此,目前GM-CSF主要用于改善放、化療嚴重感染等原因?qū)е碌墓撬枰种?、中性粒細胞減少癥以及作為佐劑增強疫苗的免疫原性等[6],以及用于抗病毒、抗真菌治療等,均取得了很好的療效。此外,由于GM-CSF能作用于角化細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞和粘膜細胞等,具有促進這些修復(fù)效應(yīng)細胞增殖、分化和遷移[29,49],因此,目前GM-CSF在創(chuàng)面愈合中的作用也受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。有研究表明,GM-CSF可以明顯促進皮膚傷口愈合,其主要是通過促進炎癥反應(yīng)、炎性細胞募集,促進角化上皮細胞增殖以及促進局部新生血管形成等機制發(fā)揮作用[33,47,45]。為此,我們將對GM-CSF生物學(xué)活性及其在創(chuàng)面愈合中的作用做一綜述。

1 GM-CSF的一般特性

GM-CSF是一種相對分子質(zhì)量位于15000～35000的多功能細胞因子。人GM-CSF(hGM-CSF)基因全長約2.5kb,含有4個外顯子和3個內(nèi)含子,在核苷酸水平與鼠有70%的同源性,GM-CSF的開放閱讀框全長 432bp,編碼 144個氨基酸,hGMCSF初產(chǎn)物是一個由144個氨基酸組成的多肽片段,從其氨基末端切除一個17個氨基酸的片段后,由127個氨基組成的多肽蛋白即為成熟的GMCSF[10],它具有 2個N-糖基化位點和 3個O-糖基化位點的糖蛋白,含四個半胱氨酸組成的2個二硫鍵,分子量從14.5-32kd不等的9條蛋白質(zhì)帶組成,糖基化程度的差別造成分子量不同。編碼人類GM-CSF的基因位于5號染色體5q21-5q32[7]。

鼠和人GM-CSF通過與靶細胞膜上的受體(hGM-CSF receptor,hGM-CSFR)結(jié)合,發(fā)揮其多種生理作用。機體有多種細胞存在GM-CSF受體,如粒細胞、紅細胞、巨核細胞等的前體細胞、成熟的中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、漿細胞、成纖維細胞、角質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞等[12-14]。人和小鼠GM-CSF受體均由α、β兩條鏈組成[10],其中α鏈?zhǔn)沁B接亞單位,負責(zé)和配體部分的結(jié)合,而β鏈主要和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān),其細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)是多種信號傳導(dǎo)途徑的關(guān)鍵。單獨α鏈與配體的結(jié)合為低親合力,β鏈單獨不結(jié)合配體,但與α鏈共同組成高親和力受體,在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起主要作用。

GM-CSF屬于糖蛋白因子家族,主要由活化的T細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞、角質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞和成纖維細胞等分泌,并可通過自分泌和旁分泌方式作用于這些細胞,影響其趨化、增殖和成熟[11,12]。在正常狀況下,血循環(huán)中GM-CSF的濃度極低甚至難以檢測到,但在 LPS等物質(zhì)的刺激下,其濃度可顯著升高[8]。創(chuàng)面上的GM-CSF來源于上皮細胞、成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞以及炎癥細胞(如PMN和Mφ),通過自分泌作用并作用于這些細胞[9]。

2 GM-CSF的生物學(xué)活性

①GM-CSF是一種糖蛋白,不僅能刺激造血祖細胞增殖、分化和成熟并從骨髓向外周轉(zhuǎn)移,而且在體外可以被用于刺激粒細胞和巨噬細胞集落形成,促進巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞及其他單核細胞的生成和分化,在細胞因子網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位。rhGM-CSF在臨床上已經(jīng)被用于骨髓抑制患者(腫瘤放療、造血干細胞移植后等)促進骨髓細胞的恢復(fù)[7]。②GM-CSF參與動員骨髓細胞釋放,參與免疫炎癥反應(yīng)和損傷組織器官修復(fù)。③GM-CSF在免疫反應(yīng)中能促進體液免疫及細胞免疫的建立,因此,目前它作為DNA疫苗免疫佐劑已被大量應(yīng)用;近年來GM-CSF作為腫瘤疫苗和細胞疫苗的免疫佐劑發(fā)揮抗腫瘤作用,在臨床腫瘤治療方面已有應(yīng)用報道[15]。人們開始考慮應(yīng)用GM-CSF作為一種免疫佐劑以及將其作為免疫基因治療途徑的一部分來研究。④GM-CSF可通過提高免疫細胞的吞噬活性來殺滅病原體?？梢源碳な人嵝粤＜毎墓δ?提高NK細胞的活動能力,以及誘導(dǎo)單核細胞產(chǎn)生IFN-γ,IL-12和IL-15[16]。另外,GM-CSF可以作為中性粒細胞和巨噬細胞的趨化因子,調(diào)節(jié)其分化、增殖,并活化其功能。⑤GM-CSF還能作為有絲分裂原促進角化細胞、內(nèi)皮細胞以及成纖維細胞分離增殖,并且具有促進角化細胞和內(nèi)皮細胞遷移的功能[17-20]。

3 GM-CSF在創(chuàng)面愈合中的作用

創(chuàng)傷愈合與組織修復(fù)的基本病理生理過程分為:局部炎癥反應(yīng)期、細胞增殖分化及肉芽組織形成期(即增生期)和組織重建塑形期(塑形期)三個階段。炎癥反應(yīng)期是傷后即刻至傷后第3天或6天,增生期是傷后第4天開始至傷后14天,這期主要有再上皮化發(fā)生、血管生成及暫時基質(zhì)形成,塑形期是傷后第8天即開始至傷后1年。各階段之間并無截然的分界線,彼此有別而又相互重疊。創(chuàng)傷刺激可上調(diào)創(chuàng)面GM-CSF的表達[18],GM-CSF作為一種有絲分裂劑和免疫增強劑[21,22],成為創(chuàng)面愈合過程的啟動因子[24],可作用于創(chuàng)面愈合必經(jīng)的每個階段而發(fā)揮著重要作用,促進創(chuàng)面愈合。

3.1 GM-CSF與止血期

創(chuàng)傷愈合始于創(chuàng)傷后止血過程。組織損傷后經(jīng)外源、內(nèi)源兩條途徑立即激活凝血過程,同時釋放血管活性和化學(xué)趨化性介質(zhì),引起一系列血管和細胞的活動。最初由于血管損傷,基底膜暴露,血小板被激活、聚集,其表面膜與凝血通路的許多成分相互作用,加速了血液凝固。很快凝血酶形成加速,纖維蛋白析出,血凝塊形成。在激活、聚集的同時,血小板分泌釋放多種活性物質(zhì),啟動和驅(qū)使整個愈合過程。Kaplan G發(fā)現(xiàn)注射GM-CSF處取活檢時創(chuàng)面的止血速度加快[20];2007年的研究顯示:GM-CSF可與PAF共同促進血液中組織因子(TF)的主要產(chǎn)生者嗜酸性粒細胞對TF的轉(zhuǎn)錄和釋放,參與止血[23]。由此可見,GM-CSF在加速止血的同時可能對創(chuàng)面愈合也產(chǎn)生促進作用。

3.2 GM-CSF與炎癥期

創(chuàng)傷愈合的炎癥反應(yīng)期是創(chuàng)面修復(fù)的初始階段,其效應(yīng)將強烈影響著組織增生期和塑形期后兩個階段并對修復(fù)結(jié)局產(chǎn)生重要影響。事實上,免疫炎癥反應(yīng)貫穿了整個愈合過程,直到瘢痕組織的過度增生也與免疫反應(yīng)有著密切的聯(lián)系。研究證實,GM-CSF不僅可以通過自分泌的方式來促進皮膚修復(fù)細胞的增殖,而且可以通過自身或介導(dǎo)其他細胞因子來發(fā)揮其促進創(chuàng)面愈合作用,增強吞噬細胞清除創(chuàng)面壞死物質(zhì)、細胞碎片及有害微生物的能力[24-29]。

炎癥期局部組織可殺滅侵入的微生物及自身傷亡細胞、壞死組織,防止感染及損傷的擴大,參與炎癥的細胞以中性粒細胞和巨噬細胞為主,炎癥細胞分泌多種細胞因子誘導(dǎo)修復(fù)細胞的遷徙增殖,啟動并調(diào)控創(chuàng)面修復(fù)過程。中性粒細胞是最先到達損傷部位的免疫細胞,通常傷后24小時在局部達到峰值。中性粒細胞的主要功能是吞噬、殺菌以及發(fā)揮清創(chuàng)和抗感染作用,而不直接參與創(chuàng)面的愈合過程。通常巨噬細胞來源于外周血中的單核細胞,在傷后第1天開始增加,隨后數(shù)量逐漸增多,傷后2～4天數(shù)量最多,傷后第3天基本完全取代PMN成為創(chuàng)面最主要的免疫細胞。傷后第7天達到肉芽組織中細胞總數(shù)的80%以上,成為創(chuàng)面中數(shù)量最多、停留時間最長的一種炎癥細胞。巨噬細胞除了通過吞噬作用、分泌一些酶以及產(chǎn)生活性基團如:NO、O+2和H2O2等,清除損傷細胞、變性壞死組織和異物,殺滅細菌,發(fā)揮清創(chuàng)作用外;更主要它具有強大的分泌功能,合成釋放多種細胞因子和生長因子等生物活性物質(zhì),趨化修復(fù)細胞,刺激成纖維細胞的有絲分裂和新生血管的形成,以促進肉芽形成,在創(chuàng)面愈合中承擔(dān)重要角色。

GM-CSF具有對參與創(chuàng)面愈合的許多細胞都有較強的化學(xué)趨化作用,如朗罕氏細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、成纖維細胞和內(nèi)皮細胞。因此,在炎癥反應(yīng)期創(chuàng)面GM-CSF能通過加強趨化中性粒細胞、單核/巨噬細胞、樹突狀細胞至創(chuàng)面,增加創(chuàng)面炎癥細胞浸潤數(shù)量,同時,它還能促進中性粒細胞和巨噬細胞的增殖和活化來提高其吞噬活性和殺菌能力,促進其氧化代謝,增強其表面Fc受體數(shù)目,最終提高其吞噬和分泌能力。GM-CSF具有增強中性粒細胞和巨噬細胞對壞死組織、失活細胞碎片、病菌異物的吞噬以及對彈性蛋白酶、膠原酶、活性氧等的分泌,加速局部壞死組織的脫落及對入侵細菌的防御力,促進機體的自溶性清創(chuàng),提高局部免疫力以抗感染[26-29];另一方面,GM-CSF能促進巨噬細胞合成分泌有利于創(chuàng)面愈合的細胞因子和生長因子,如PDGF 、FGF、EGF、VEGF、IL-6、TGF-β、TNF-α、MCP-1、MIP-1a等,加速創(chuàng)面愈合[4,28,30]。

Smith等在鼠皮下注射GM-CSF發(fā)現(xiàn)其能顯著地增加巨噬細胞浸潤和成纖維細胞增殖,有效地模擬急性創(chuàng)面炎癥期反應(yīng)[31];M.Robson等在SD大鼠急慢性感染創(chuàng)面表面局部應(yīng)用GM-CSF后,發(fā)現(xiàn)其能顯著降低由于細菌感染而引起創(chuàng)面收縮抑制的影響,加速創(chuàng)面閉合,局部組織活檢行細菌菌落計數(shù)較治療前明顯減少[32];Y.Fang等在GM-CSF基因敲出小鼠的全層皮膚損傷模型研究中發(fā)現(xiàn)GMCSF基因敲出小鼠創(chuàng)口閉合率、愈合速度、再上皮化程度以及新生血管密度均明顯低于野生型對照組小鼠,并且創(chuàng)面炎性細胞浸潤也明顯減少,尤其在傷后1-5天,創(chuàng)面IL-6、單核細胞趨化蛋白(MCP-1)、巨噬細胞炎癥蛋白(MIP-2)的表達都較野生型小鼠明顯低[33]。由此可見,創(chuàng)面愈合過程中GM-CSF不僅促進愈合相關(guān)細胞因子分泌,還能促進炎癥趨化蛋白分泌,促進炎癥發(fā)生,發(fā)揮著促炎細胞因子的效應(yīng),在愈合的炎癥期發(fā)揮重要作用。相反,Amrit Mann等[34]在過表達GM-CSF拮抗劑的轉(zhuǎn)基因小鼠真皮損傷愈合過程中發(fā)現(xiàn),實驗組單核細胞、淋巴細胞和中性粒細胞浸潤明顯高于野生型小鼠,GMCSF對炎癥細胞浸潤具有拮抗作用,并認為GMCSF是作為一個抗炎因子在創(chuàng)面中發(fā)揮作用。不同研究結(jié)果可能是由于研究者實驗因素的不同或其它尚未為被發(fā)現(xiàn)的機理造成。但就目前大多數(shù)實驗的證據(jù)表明GM-CSF具有促炎效應(yīng)。為此,我們可以肯定是GM-CSF參與了創(chuàng)面愈合的促炎癥反應(yīng),并對炎癥反應(yīng)具有調(diào)控作用,創(chuàng)面GM-CSF表達異常可能導(dǎo)致創(chuàng)面炎癥反應(yīng)的異常,影響修復(fù)結(jié)局。

3.3 GM-CSF與增生期

巨噬細胞不僅在促進創(chuàng)傷愈合由炎癥期向增生期轉(zhuǎn)化起著重要作用,而且也是創(chuàng)傷愈合由炎癥期向增生期轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志[35]。組織缺損后,創(chuàng)面基底部及邊緣長出肉芽組織,逐漸填充缺損,肉芽組織主要由成纖維細胞、新生血管、巨噬細胞以及膠原等組成[36]。

增生期肉芽組織包括修復(fù)細胞的聚集,即成纖維細胞和血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移、基質(zhì)的沉積和新生血管的形成,主要通過成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞的增殖和合成功能活動完成。新生的血管為創(chuàng)面愈合提供養(yǎng)料和氧分,貫穿于創(chuàng)面愈合反應(yīng)的全過程[36]。而研究表明,GM-CSF是一種有效的促有絲分裂劑,體外可以直接刺激人成纖維細胞、內(nèi)皮細胞的遷移和增殖以及人角質(zhì)化細胞的生長,誘導(dǎo)新生血管的形成,加速再上皮化進程[29],所有這些均有助于促進創(chuàng)面肉芽組織形成增加和加速創(chuàng)面愈合。

3.3.1 GM-CSF對成纖維細胞的作用 成纖維細胞是創(chuàng)面愈合過程中最重要的效應(yīng)細胞,也是創(chuàng)面肉芽組織的主要成份細胞,以合成細胞外基質(zhì)和膠原為其功能特征,它在肉芽組織形成、傷口收縮、基質(zhì)及膠原合成、傷口修復(fù)、瘢痕形成及無瘢痕愈合方面均起重要作用,多種細胞因子(IGF-1,PDGF,bFGF,KGF,TGF-β)可調(diào)控成纖維細胞生長及其活性[41]。GM-CSF能通過自分泌和旁分泌途徑直接或間接作用于成纖維細胞。作為肉芽組織中的主要細胞成份之一的巨噬細胞,在GM-CSF的刺激作用下,能夠大量合成有利于創(chuàng)面愈合的細胞因子,如PDGF、FGF和TGF等生長因子,促進成纖維細胞增殖及活性增強[29];研究發(fā)現(xiàn)正常人皮膚成纖維細胞表面表達GM-CSF受體(GM-CSFR)[37,38],通過受體介導(dǎo),GM-CSF能直接作用于成纖維細胞。采用不同濃度的GM-CSF刺激體外培養(yǎng)人成纖維細胞,不但能刺激細胞GM-CSFR表達增加和細胞增殖,同時還能促進細胞肌動蛋白張力絲和纖連蛋白的表達,增加細胞外基質(zhì)蛋白合成,而其對I型膠原基因表達呈抑制效應(yīng)[42];因此,對于成纖維細胞,GM-CSF不僅有趨化、促進其增殖活性以及細胞合成功能的增強作用,利于肉芽組織的形成[38-40],而且還可間接促進其表達a-平滑肌肌動蛋白,轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細胞[29],促進創(chuàng)面收縮,加速愈合。

3.3.2 GM-CSF對內(nèi)皮細胞及新生血管形成的作用 通常在創(chuàng)面新生的肉芽組織中可見大量增生的血管內(nèi)皮細胞索和增生的毛細血管,這些血管呈螺旋狀、向表面呈垂直生長。這些新生血管為清創(chuàng)和組織修復(fù)提供重要的細胞成分。研究表明,GMCSF能夠促進內(nèi)皮細胞的趨化、增殖、分化及創(chuàng)面VEGF的表達,從而加速新生血管化,促進肉芽組織的形成[4,28,27]。

新生血管為肉芽組織提供營養(yǎng),是肉芽組織生長過程中營養(yǎng)物質(zhì)輸入管道,足量的新生血管是肉芽組織生長的基礎(chǔ)。Wang等[43]在鼠骨髓單核細胞來源的內(nèi)皮祖細胞中,加入含有GM-CSF的培養(yǎng)基發(fā)現(xiàn)其能誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞形成集落,免疫組化顯示集落細胞抗vWF,CD31和flk-1陽性。MT T實驗還表明GM-CSF可以顯著促進內(nèi)皮祖細胞增殖,使多數(shù)細胞狀態(tài)處于DNA合成期(S期),并且細胞表現(xiàn)出典型的內(nèi)皮細胞樣形態(tài),其增殖曲線也與內(nèi)皮細胞條件培養(yǎng)基增殖曲線形態(tài)類似;另外,在體外誘導(dǎo)Matrigel細胞形成的人臍帶靜脈內(nèi)皮細胞(H UVECs)中,加入GM-CSF后發(fā)現(xiàn)有血管管腔樣結(jié)構(gòu)形成,而且CD34陽性表達率在一定范圍內(nèi)與GMCSF呈劑量及時間依賴效應(yīng)[44];方勇等[45]在GMCSF基因缺失小鼠(GM-CSF-KO)創(chuàng)面發(fā)現(xiàn)其愈合率從傷后3天起就明顯低于野生型小鼠,傷后7天GM-CSF-KO小鼠CD31的陽性表達率低下,認為GM-CSF基因缺失直接導(dǎo)致創(chuàng)面血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移能力下降,影響了創(chuàng)面炎癥細胞(如PMN和MФ)的趨化及活化能力,相應(yīng)的細胞因子如 PDGF、FGF 、VEGF 、TGF-β 和血管生成素表達及其活性也可能被抑制;Cianfarani等[4]用GMCSF皮內(nèi)注射治療8例小腿慢性靜脈性潰瘍后,潰瘍面積減少了30%～100%,治療后創(chuàng)面活檢發(fā)現(xiàn)CD31密度增加,增殖細胞核蛋白(PCNA)陽性細胞顯著增加,潰瘍基底部VEGF表達增加,伴巨噬細胞大量浸潤,推測其機制為:GM-CSF通過募集巨噬細胞并增強其功能,清除局部有害物質(zhì),增加VEGF的分泌[4],促進新生血管的生成,加速創(chuàng)面的愈合?？梢奊M-CSF不僅可以直接活化增殖內(nèi)皮細胞,誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞形成管腔,還能夠通過趨化炎性細胞間接發(fā)揮其血管生成效應(yīng)。

3.3.3 GM-CSF對再上皮化的作用 健康的表皮角化細胞增殖緩慢,當(dāng)皮膚受損炎癥反應(yīng)剛剛啟動時,角化細胞就被激活轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨仍鲋车?、遷移的細胞,他們產(chǎn)生特異角蛋白使他們的細胞骨架發(fā)生改變,同時產(chǎn)生并分泌多種細胞外基質(zhì)成分和信號多肽,參與損傷愈合過程[46]。研究證實,愈合增殖期GM-CSF能加強趨化角質(zhì)細胞,通過刺激新生角化上皮增殖、遷移、分化和存活參與并加速創(chuàng)面的再上皮化[19,20,27,28,48]。GM-CSF注射部位的組織學(xué)觀察顯示表皮的厚度因為角質(zhì)化上皮細胞數(shù)目的增加和體積的增大及層數(shù)的增加而增厚,且GM-CSF注射部位的表皮蛋白、角蛋白等物質(zhì)表達增加,而這些蛋白的表達增加正好是角質(zhì)化上皮細胞迅速分化的結(jié)果[47,29]。

用GM-CSF刺激體外培養(yǎng)的新生兒包皮角化細胞,發(fā)現(xiàn)細胞增殖明顯,加入GM-CSF拮抗劑后,增殖效應(yīng)消失[49]。程瑞杰,方勇等將GM-CSF凝膠用于治療糖尿病小鼠創(chuàng)面時,觀察到創(chuàng)面再上皮化速率增加,膠原蛋白合成加速,GM-CSF有促進創(chuàng)面閉合作用[50]。Amrit Mann等[34]觀察切除過表達角化細胞衍生的GM-CSF的轉(zhuǎn)基因小鼠皮膚時,發(fā)現(xiàn)創(chuàng)面除了新生肉芽組織含量,成纖維細胞數(shù)量,血管生成速率都快于野生型小鼠外,其再上皮化速度,痂殼排斥時間明顯領(lǐng)先對照組小鼠,并且創(chuàng)面IL-6,INF-γ,TNF-β1 含量也顯著升高 ;Simka[51]認為GM-CSF作為一種促炎癥因子,通過趨化作用募集骨髓衍生細胞(BMDC)到達受損部位,BMDC隨即分化為一種特殊的基底角化細胞-過渡性增殖細胞(TA),TA能快速增殖,能在較短時間內(nèi)覆蓋皮膚的缺損?？梢?GM-CSF對于角化細胞有明顯的促增殖作用,能使創(chuàng)面快速上皮化以覆蓋創(chuàng)面。同時,Breuhahn等[52]報道稱GM-CSF除了誘導(dǎo)角化細胞增殖外,同時也可以活化角化細胞凋亡程序。雖然在過表達GM-CSF小鼠創(chuàng)面有絲分裂活性升高,但最終其增生的表皮厚度及分化程度都與正常皮膚接近,表明GM-CSF參與調(diào)節(jié)角化上皮細胞增殖與凋亡的平衡和表皮內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,使得創(chuàng)面上皮再生向著正常形態(tài)發(fā)展[51]。

3.4 GM-CSF在組織塑形期的作用

塑形期主要是成纖維細胞合成大量膠原及細胞外基質(zhì)成分,并釋放膠原酶對細胞外基質(zhì)進行改建的過程。主要變現(xiàn)為肉芽組織逐漸成熟,即肉芽組織向瘢痕纖維化組織轉(zhuǎn)變。研究證實通過調(diào)節(jié)創(chuàng)面TGF-β的表達,促進缺損處修復(fù)膠原纖維的正常沉積[53]、增強愈合處的抗撕裂力[39]及使修復(fù)上皮正常化[30,46],從而提示GM-CSF參與組織重塑。GMCSF既可增加傷口的收縮、也可增強創(chuàng)口周圍組織的抗張力強度。

在此階段,成纖維細胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞,表達α-平滑肌肌動蛋白,肌成纖維細胞在創(chuàng)傷愈合中作用一是促進傷口收縮,二是促進肉芽組織纖維化。Vyalov S等[62]在大鼠肉芽組織周圍安裝一個滲透性微泵,給予GM-CSF,微泵植入后三天,GM-CSF就誘導(dǎo)了炎癥反應(yīng)的發(fā)生,以水腫和單核巨噬細胞聚集為主,而后單核細胞減少,巨噬細胞形成細胞團。微泵植入后四天,α-SMA開始出現(xiàn)并持續(xù)升高,七天到達峰值。最開始的α-SMA陽性細胞發(fā)現(xiàn)在緊挨著巨噬細胞周圍,實驗表明GM-CSF比PDGF更有效地聚集巨噬細胞,能更好誘導(dǎo)α-SMA陽性細胞的形成。但是Shephard等[63]研究表明,GM-CSF和TGF-β,ET-1連用時候發(fā)現(xiàn),GM-CSF阻止了成纖維細胞表達α-SMA,GM-CSF通過激活NfkappaB通絡(luò),阻礙了 TGF-β信號通絡(luò),阻礙了α-SMA的形成。所以GM-CSF對于肌成纖維細胞的誘導(dǎo)到底發(fā)揮著怎樣的作用,還需要進一步的探討。

4 GM-CSF在不同創(chuàng)面治療的臨床應(yīng)用

慢性難愈性創(chuàng)面一直是困擾臨床醫(yī)生的難題[22]。主要分四類:靜脈性潰瘍、糖尿病性潰瘍、壓力性潰瘍和缺血性潰瘍等[54]。GM-CSF已被試用于此類疾病的治療,效果令人滿意。

糖尿病創(chuàng)面及潰瘍是極具代表意義的難愈創(chuàng)面,也是目前醫(yī)學(xué)界面臨的重大難題。糖尿病主要因血管病變致局部缺血、中性粒細胞和巨噬細胞的功能受損、血管病變及內(nèi)皮細胞異常、成纖維細胞增殖能力降低、易感染等,導(dǎo)致創(chuàng)面難以愈合[3,55]。局部注射GM-CSF可促進糖尿病者足部慢性神經(jīng)性潰瘍的愈合[56];創(chuàng)面均勻滴用GM-CSF亦能使糖尿病脂性漸進性壞死患者的小腿慢性潰瘍愈合,而且持續(xù)3年以上無復(fù)發(fā)[57]。從而推論局部應(yīng)用GM-CSF可能是治療糖尿病患者伴發(fā)慢性遷延不愈創(chuàng)面的一種有效方法。

長期存在的下肢肢端靜脈性潰瘍是最常見的慢性潰瘍,嚴重影響患者的生活,加重社會負擔(dān),目前尚無理想療法。國外已有一系列應(yīng)用rhGM-CSF促進靜脈性潰瘍愈合的報道。1994年,DaCosta等[21]首次將rhGM-CSF用于慢性下肢潰瘍的老年人,潰瘍周圍皮下注射 rhGM-CSF使其痊愈;El Saghir等[58]在1997年首次報道在潰瘍周圍及底部注射rhGM-CSF成功使壓力性潰瘍愈合,并發(fā)現(xiàn)潰瘍是從注射部位開始愈合,隨診9個月無復(fù)發(fā)。另一項臨床研究表明對壓力性潰瘍局部連續(xù)噴灑rh-GM-CSF,可使?jié)凅w積明顯減小,利于愈合[59];Daniel A等人局部皮下注射GM-CSF治療由于不同病因?qū)е碌闹行粤＜毎δ苷系K而引起的難愈性創(chuàng)面時,發(fā)現(xiàn)創(chuàng)面在4周內(nèi)全部愈合且局部應(yīng)用副作用小,還能最大限度地縮短住院時間和治療費用[60];Raderer等局部應(yīng)用的GM-CSF治療10例癌癥病人由于手術(shù)和褥瘡而產(chǎn)生的慢性創(chuàng)面,治療五天后創(chuàng)面好轉(zhuǎn),治療后所有病人創(chuàng)面都愈合,除了一例病人由于濃度過高(200ug/ml)局部有灼燒感外,其余病人(4ug/ml)無副反應(yīng),且局部應(yīng)用GMCSF不影響外周血細胞數(shù)量[61]。

5 展望

目前創(chuàng)面愈合是許多學(xué)科面臨的一大難題,GM-CSF隨著越來越多地臨床中的應(yīng)用,肯定了GM-CSF對于慢性不愈創(chuàng)面的促愈作用,但其主導(dǎo)作用機制尚不清楚。Simka[51]認為慢性創(chuàng)面的難愈合主要原因是由于骨髓衍生角化細胞前體(BMDC)向創(chuàng)面聚集受限,機制可能是由于BMDC的趨化因子-皮膚T細胞黏附因子(CTACK/CCL27)功能受限所致,主要原因為創(chuàng)面存在大量CTACK/CCL27抑制因子PSGL-1從活化的中性粒細胞表面脫落所產(chǎn)生的抑制效應(yīng)所致。怎樣使GM-CSF促炎癥發(fā)揮到最大的抗異物、抗菌效應(yīng),又不影響后續(xù)皮膚組織再生?GM-CSF的應(yīng)用會不會帶來由于成纖維細胞過分增殖而分泌大量細胞外基質(zhì),導(dǎo)致膠原的過量合成和沉積?局部用藥會不會增加外周血GM-CSF濃度和血細胞數(shù)量而產(chǎn)生副作用?以及創(chuàng)面用藥最佳時機,用藥時間及劑量、劑型等,還需進一步研究。

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