TGF—β與增生性瘢痕相關(guān)性的研究進(jìn)展

張幸存 孫娜娜 唐正喜

瘢痕（scar）從病理學(xué)上可分為正常瘢痕（normal scar）和病理性瘢痕（abnormal scar）。以病理性瘢痕最多見[1]，主要包括增生性瘢痕（hypertrophic scar，HS）和瘢痕疙瘩（keloid，K）。HS是由創(chuàng)傷、炎性反應(yīng)等引起，以成纖維細(xì)胞（Fibroblast，F(xiàn)b）增殖失控和膠原等大量細(xì)胞外基質(zhì)（Extra cellular matrix， ECM）過度產(chǎn)生和沉積為特征的人類真皮區(qū)特有的纖維代謝性疾病[2-4]，是創(chuàng)傷過度愈合反應(yīng)的產(chǎn)物[5]。目前研究證實(shí)發(fā)生機(jī)制可能是由微循環(huán)、免疫、基因表達(dá)、細(xì)胞增殖和凋亡、膠原代謝和排列、細(xì)胞因子等[6]多種因素共同作用的結(jié)果[7]。近年來，TGF-β（transforming growth factor β，TGF-β） 被認(rèn)為與創(chuàng)傷愈合、瘢痕形成及多種纖維化性疾病關(guān)系最具代表性的細(xì)胞因子之一[8-9]。本文就TGF-β與HS相關(guān)性研究進(jìn)展綜述如下。

1 TGF-β的特點(diǎn)

1.1 概況：TGF-β是分泌型多肽，正常狀態(tài)時(shí)主要儲(chǔ)存于血小板和Fb中，創(chuàng)傷早期由血小板脫顆粒釋放。TGF-β在細(xì)胞內(nèi)合成之初由非活性前體蛋白分泌，該前體主要成分為較短的N端信號(hào)序列， 較長(zhǎng)的隱性相關(guān)肽和C端活性二聚體[10]。其C末端與TGF-β結(jié)合蛋白組成二聚體多肽復(fù)合物，保持TGF-β的非活性狀態(tài)；當(dāng)暴露于酸性或血漿酶環(huán)境時(shí)，活性TGF-β即被釋放，經(jīng)TGF-β激酶激活與相應(yīng)的絲氨酸/蘇氨酸激酶受體形成異二聚體，以自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌機(jī)制發(fā)揮生物學(xué)作用。

1.2 TGF-β蛋白家族：迄今為止發(fā)現(xiàn)至少有6種亞型，即TGF-β1-6，各亞型之間有64%～82%的同源性。哺乳動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的TGF-β1，2，3，空間結(jié)構(gòu)高度保守且對(duì)受體的親和力各不相同，因此在體內(nèi)具有不同的調(diào)節(jié)機(jī)制和生物學(xué)功能保持平衡，當(dāng)打破此平衡則導(dǎo)致組織器官纖維化疾病[11]。TGF-β1是經(jīng)雙硫鍵聯(lián)結(jié)的多功能多肽[12]，在體細(xì)胞系中比例最高（>90%），活性最強(qiáng)[13]。

2 TGF-β膜受體及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

2.1 TGF-β膜受體：研究發(fā)現(xiàn)TGF-β受體（TGF-β receptor，TβR）有8種，分別為TβR-I、TβR-Ⅱ、TβR-Ⅲ、Ⅳ型受體（GH3）、Endoglin、PLBPs（phospholipid-binding proteins，含有可結(jié)合TGF-β1，2的兩種受體）、GI-210。其中功能性受體是TβR-I、Ⅱ，屬于單跨膜絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，兩者互為信號(hào)。TGF-β通過TβR-I介導(dǎo)ECM合成和沉積，通過TβR-Ⅱ介導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。TβR-Ⅲ也稱β聚糖， 為輔助性受體，介導(dǎo)TGF-β與TβR-I、Ⅱ的結(jié)合，加速信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2.2 TGF-β/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：正常皮膚組織TGF-β1基因表達(dá)的啟動(dòng)子處于沉默狀態(tài)，受到創(chuàng)傷并出現(xiàn)纖維性修復(fù)時(shí)，TGF-β1與TβR-I結(jié)合激活TβR-II，通過Smad信號(hào)通路以時(shí)間依賴方式誘導(dǎo)Smad2/3蛋白磷酸化，活化的Smad3與Smad4形成活性的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物進(jìn)入核內(nèi)[14]，從而激活I(lǐng)型前膠原基因5'端特異性啟動(dòng)子的表達(dá)，調(diào)節(jié)相應(yīng)靶基因轉(zhuǎn)錄，大量加速I型前膠原的合成而減少降解，最終導(dǎo)致創(chuàng)面瘢痕增生。

3 TGF-β在HS中的生物學(xué)效應(yīng)

3.1 趨化作用：創(chuàng)傷修復(fù)過程中，TGF-β是巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的強(qiáng)效趨化因子，高濃度TGF-β趨使炎性細(xì)胞及修復(fù)細(xì)胞聚集，誘導(dǎo)傷口處的單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞引起炎癥反應(yīng)。體外實(shí)驗(yàn)證明，TGF-β對(duì)上皮細(xì)胞有趨化作用，促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化[15]，刺激角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)特異性角蛋白，誘導(dǎo)纖維連接蛋白（fibronectin， FN）的產(chǎn)生[16]。

3.2 TGF-β對(duì)Fb、膠原與ECM的作用

3.2.1 Fb的增殖、凋亡：創(chuàng)面基質(zhì)中豐富的TGF-β是一種強(qiáng)效促細(xì)胞分裂劑，參與細(xì)胞周期的調(diào)控，對(duì)Fb表達(dá)、增殖凋亡水平的影響已被大量實(shí)驗(yàn)所證實(shí)[17]。國(guó)內(nèi)學(xué)者觀察不同濃度和作用時(shí)間的TGF-β1對(duì)HS中Fb的數(shù)量、細(xì)胞周期、增殖指數(shù)（PI）和細(xì)胞核內(nèi)抗原（ proliferating cell nuclear antigen， PCNA）的影響，結(jié)果顯示TGF-β1對(duì)成纖維細(xì)胞DNA的合成具有促增殖效應(yīng)。肖剛等[10]發(fā)現(xiàn)HS組織中Fb增殖水平與TGF-β1表達(dá)水平呈正相關(guān)關(guān)系， 而凋亡水平則與TGF-β1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，提示TGF-β1在創(chuàng)傷修復(fù)中可能產(chǎn)生調(diào)節(jié)Fb增殖-凋亡的動(dòng)態(tài)平衡；而TGF-β1在HS表達(dá)增高破壞上屬穩(wěn)態(tài)，造成瘢痕增生。

3.2.2 膠原與ECM合成：在HS中，TGF-β1，2可直接刺激產(chǎn)生膠原組織以及基質(zhì)黏多糖蛋白，從而促使合成分泌大量的I、Ⅲ型膠原蛋白、FN、彈性蛋白、整合素、蛋白多糖等多種ECM成分，引起膠原纖維增生過度、排列紊亂[18]，逐漸發(fā)生纖維化[19]。TGF-β1，2是促進(jìn)ECM過度沉積最密切的正性調(diào)控因子之一。同時(shí)TGF-β1，2抑制膠原酶產(chǎn)生和膠原蛋白降解[20]。通過ECM受體一整合素合成，使細(xì)胞黏附于ECM，從而促進(jìn)創(chuàng)面收縮和瘢痕形成。繼而發(fā)現(xiàn)TGF-β3表現(xiàn)拮抗TGF-β1，2，對(duì)TGF-β/Smads信號(hào)傳導(dǎo)產(chǎn)生負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，具有抑制瘢痕形成的作用。應(yīng)用體外培養(yǎng)腺病毒轉(zhuǎn)染Fb，檢測(cè)到TGF-β1可激活Ⅰ型膠原啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄，當(dāng)抑制TGF-β1則Ⅰ型膠原的表達(dá)也隨之減少[21]。在加入外源性TGF-β1后也可增加膠原纖維、蛋白和炎性細(xì)胞的含量[22]。TGF-β還可通過促癌基因c-myc、c-fos的表達(dá)而促進(jìn)膠原蛋白合成。

3.3 促纖維化與免疫調(diào)節(jié)： TGF-β是TGF家族中最具特征的促纖維化細(xì)胞因子，對(duì)組織修復(fù)纖維化進(jìn)程的多個(gè)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)[13]。李衛(wèi)華等[23]認(rèn)為TGF-β阻斷纖維蛋白溶酶原抑制物，刺激Fb纖維化，增殖的Fb又會(huì)產(chǎn)生更多TGF-β。反復(fù)循環(huán)，最終形成大量纖維化組織。TGF-β在損傷、炎癥以及纖維化之間保持連接作用，是多種組織纖維化共同通路的主要介導(dǎo)因素，還可介導(dǎo)其他細(xì)胞因子的致纖維化作用[24]。TGF-β還是有效的免疫調(diào)節(jié)劑，具有抗炎和促炎雙重生物學(xué)活性[25]。研究表明，敲除新生小鼠TGF-β1基因，出生后由于全身炎癥不能存活。

3.4 與肌成纖維細(xì)胞：TGF-β是促進(jìn)Fb表型轉(zhuǎn)換的重要因子， 可以誘導(dǎo)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）在Fb中的表達(dá)，促使Fb向肌成纖維細(xì)胞（myofibroblast，MFB）轉(zhuǎn)化及聚集，導(dǎo)致MFB數(shù)量明顯增加，促進(jìn)后期瘢痕攣縮[26-27]。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MFB沿收縮方向排列，TGF-β1誘導(dǎo)的膠原合成和α-SMA表達(dá)之間的關(guān)系提示細(xì)胞膠原合成活性和MFB數(shù)量存在必然聯(lián)系。

3.5 與新生血管形成：瘢痕增生的程度與新生血管的生長(zhǎng)密切相關(guān)[28]。多普勒激光血流探測(cè)儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)HS的血管數(shù)量及血流速度都明顯高于正常皮膚組織，組織微血管大量擴(kuò)張[29]。TGF-β是有效的血管誘導(dǎo)劑，調(diào)控創(chuàng)傷愈合和瘢痕形成中血管形成。組織損傷早期內(nèi)皮細(xì)胞肥大，TGF-β刺激巨噬細(xì)胞分泌血管生長(zhǎng)因子，這種因子使內(nèi)皮細(xì)胞分裂增生、趨化、向無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。瘢痕組織CD34微血管染色發(fā)現(xiàn)管腔部分或完全阻塞，隨著時(shí)間推移血管通暢度增大，血管由新生態(tài)變?yōu)槌墒鞈B(tài)。此外，TGF-β還通過增加細(xì)胞表面整合素表達(dá)， 促進(jìn)損傷局部的微血管交通支形成。

4 TGF-β表達(dá)與HS的關(guān)系

許多實(shí)驗(yàn)顯示[30]，瘢痕愈合早期，TGF-β1可以提供正常愈合的信號(hào)物質(zhì)，對(duì)創(chuàng)面肉芽組織生長(zhǎng)修復(fù)具有促進(jìn)作用，當(dāng)這些信號(hào)受到抑制或過度表達(dá)時(shí)可引起愈合不良或瘢痕形成。有研究證實(shí)胎兒期無瘢痕愈合與其缺乏TGF-β1表達(dá)有密切關(guān)系。而兒童青少年階段HS發(fā)生率較高可能與創(chuàng)面愈合過程中局部的TGF-β1增高有關(guān)。上皮愈合后TGF-β1表達(dá)程度與瘢痕增生程度呈正比[31]。呂大倫等[32]發(fā)現(xiàn)TGF-β1，2、TβR-I，Ⅱ在HS真皮層中Fb的表達(dá)顯著增強(qiáng)，而在正常對(duì)照皮膚中不表達(dá)或僅在表皮呈弱陽性表達(dá)。相應(yīng)的TGF-β3及其mRNA表達(dá)顯著降低，TβR-I/ TβR-II的比值與纖維化程度成正比。龐久玲等[33]通過流式細(xì)胞術(shù)半定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Smad3和TGF-β1在HS中的表達(dá)高于正常皮膚，且Smad3和TGF-β1的表達(dá)成正相關(guān)。

5 TGF-β在HS治療進(jìn)展

近年研究表明，采用多途徑拮抗或降低TGF-β1，2表達(dá)，阻斷TGF-β的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制生物學(xué)效應(yīng)，外源性可溶性TGF-β受體或受體拮抗劑阻止TGF-β發(fā)揮作用，有助于減輕瘢痕增生[34-35]。創(chuàng)傷早期應(yīng)用TGF-β中和抗體和使用降低活性TGF-β水平的藥物，能夠減少瘢痕形成。運(yùn)用紅花抑制TGF-β1的表達(dá)進(jìn)而抑制兔耳HS。A型肉毒毒素可以影響瘢痕組織中TGF-β的生成[36]。黃芪可以抑制TGF-β1及其下游信號(hào)Smad3的表達(dá)，減少由于損傷導(dǎo)致膠原產(chǎn)生和沉積，從而減輕瘢痕增生[17]。反義寡核苷酸抑制TGF-β基因表達(dá)、結(jié)合TGF-β的小分子蛋白水解酶decorin等應(yīng)用能消除TGF-β作用，抑制ECM的合成和沉積，預(yù)防瘢痕形成。聶樹濤[37]通過使用PPARγ影響TGF-β1/ Smad信號(hào)通路，拮抗TGF-β1致瘢痕發(fā)生。HS經(jīng)過放射線或激光治療后， 血管數(shù)量較對(duì)照組明顯減少[38]，TGF-β的含量均明顯降低，HS體積明顯縮小。此外，干預(yù)Smads與其他細(xì)胞因子的結(jié)合，有可能成為防治纖維化病變及緩減瘢痕形成的治療新靶點(diǎn)。

6 小結(jié)

HS是創(chuàng)傷過度反應(yīng)的結(jié)果，形成機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的病理生理過程，與人種、膚色、部位、遺傳、生化、年齡、激素、內(nèi)分泌、免疫、個(gè)體素質(zhì)、感染、異物等各種體內(nèi)外因素有關(guān)。多年來，TGF-β是公認(rèn)的與促進(jìn)纖維化發(fā)展最重要的細(xì)胞因子，是檢測(cè)瘢痕形成或預(yù)后的較好指標(biāo)之一。闡明TGF-β的生物學(xué)活性及作用機(jī)制將有助于靶向TGF-β系統(tǒng)抗纖維化治療的研究。

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[收稿日期]2013-01-06 [修回日期]2013-03-18

編輯/李陽利