皮膚創(chuàng)傷后無瘢痕愈合的研究進展

楊 青， 馬 靜， 夏 煒， 馬顯杰

皮膚創(chuàng)傷后無瘢痕愈合的研究進展

楊 青， 馬 靜， 夏 煒， 馬顯杰

傷口愈合; 瘢痕; 再生; 膠原; 透明質酸; 轉化生長因子β; 同源盒異型基因

皮膚是人體最大的器官，由燒、創(chuàng)傷等各種原因引起的瘢痕可致軀干、四肢的形態(tài)及功能異常，引起不同程度的心理障礙。迄今為止，瘢痕的治療結果尚不理想，治療方法面臨巨大挑戰(zhàn)。1954年，A Hess最先證實，創(chuàng)傷后的胎豚鼠皮膚組織能快速修復而無瘢痕遺留，提出了除瘢痕之外的另一種愈合方式-無瘢痕愈合即再生。為達到這一理想目標，不少學者對胚胎及成體傷口愈合進行了大量對比研究?，F(xiàn)作一綜述。

胚胎期無瘢痕愈合并不存在于整個孕期。1991年，NS Adzick對大量的體內動物實驗研究表明，哺乳動物胚胎在孕1/3～1/2期受到創(chuàng)傷后可完全再生修復。孕后期，傷口由再生式過渡為瘢痕愈合，這一過渡期已得到廣泛認可，其主要表現(xiàn)為真皮增厚，傷口周圍少量平行膠原束沉積，但真皮膠原構架基本完整，皮膚附屬器(毛囊、汗腺、皮脂腺)缺如［1］。研究發(fā)現(xiàn)，除時間因素外，組織再生與創(chuàng)傷大小也密切相關［2］。由于胚胎與成體所處環(huán)境不同，且屬于不穩(wěn)定性組織，仍在繼續(xù)發(fā)育中，其細胞成分、炎性介質、生長因子等與成體均有較大差異。要論證其中某一因素、細胞或因子在無瘢痕愈合中起的主要作用(除在胚胎或成體組織中單純存在或缺失外)，必須符合以下條件［3］：①操縱應變量可導致成體瘢痕改善或無瘢痕愈合;②在胚胎早、中期，反方向操縱應變量可導致瘢痕的產生。在以上標準下，僅有少量細胞外基質、生長因子、基因片段可能成為瘢痕治療的潛在機制及靶點。

1 膠原蛋白

皮膚組織中膠原束主要由Ⅰ、Ⅲ型膠原組成。胎兒與成人皮膚中兩種膠原蛋白含量、沉積速率及排列規(guī)律均不同［4］。胚胎期，早、中期Ⅰ/Ⅲ型膠原比例較高，Ⅲ型膠原占30%～60%，出生后逐漸降低，成體皮膚中Ⅲ型膠原含量為10% ～20%［5］。胚胎早、中期膠原束纖細以三維網格狀快速沉積，膠原含量雖高，但無過度沉積現(xiàn)象［6］;而瘢痕形成過程可見膠原束粗大，以平行、無序狀沉積，且沉積速率較慢，常伴有過度沉積現(xiàn)象［7］。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ⅲ型膠原的含量決定膠原束的粗細程度，影響膠原排列規(guī)律，從而導致瘢痕產生［8］。尋求膠原產生的異同點，調控膠原代謝，是目前瘢痕防治的方法之一。

膠原蛋白分子內和分子間需通過肽鏈上的醛基(-CHO)形成共價鍵，進行交聯(lián)并形成膠原纖維，而未形成交聯(lián)的多肽鏈分子結構不穩(wěn)定，極易被膠原酶破壞。脯氨酰羥化酶是膠原合成中重要的限速酶。胚胎早期，成纖維細胞分泌脯氨酰羥化酶高于胚胎晚期及成人成纖維細胞。其在胚胎期含量較高，孕20周左右開始下降，直至出生后降至成人水平［9］。而賴氨酰氧化酶可促進膠原交聯(lián)。通過抑制賴氨酰氧化酶的活性，減少膠原蛋白的交聯(lián)，從而緩解瘢痕產生。2006年，AS Colwell等發(fā)現(xiàn)，孕齡17 d(無瘢痕愈合)的胎鼠，賴氨酰氧化酶僅有微小升高，而孕齡19 d(瘢痕愈合)的胎鼠，賴氨酰氧化酶升高2倍以上并持續(xù)較長時間，提示降低賴氨酰氧化酶的活性可抑制膠原交聯(lián)，抑制瘢痕產生。臨床上應用β-氨基丙腈(beta-aminopropionitrile，BAPN)［10］和 D-青霉胺，通過與銅離子螯合來抑制賴氨酰氧化酶，從而抑制瘢痕產生［11］。

2 透明質酸

透明質酸是組成細胞外基質的主要成分，是由α-1，4-D-葡糖醛酸和β-1，3-N-乙酰-D-葡糖胺雙糖結構反復交聯(lián)組成的糖胺聚糖。其相對分子量平均為1×105～2×107道爾頓［12］，主要參與細胞的分裂、分化，炎性細胞的游走、遷移，細胞因子合成等過程，在傷口愈合中具有抗炎、調控膠原合成、促進傷口愈合等作用［13］。柳大烈(2002年)認為，透明質酸在胚胎皮膚和成人皮膚中的分布及其含量有明顯差異，胚胎表皮及真皮含量明顯高于成人。傷口愈合過程中，胎體內透明質酸持續(xù)增高，成人則明顯降低，其原因可能與胎兒體內透明質酸酶低活性有關［14］。同時添加外源性透明質酸可減輕成人傷口愈后瘢痕形成［15］。相反，降低體外培養(yǎng)胎兒成纖維細胞中透明質酸的表達可獲得類似成人傷口愈合表型［16］。以上實驗推論，透明質酸濃度對傷口愈后瘢痕形成有一定的影響。除此之外，透明質酸分子量的大小對瘢痕形成也有一定影響，胚胎期，透明質酸分子量大且濃度較高［17］;隨年齡增長，在透明質酸酶及活性氧(活性氮)持續(xù)作用下，大分子透明質酸被分解成大小不等的片段［18］。在傷口愈合過程中，高分子透明質酸可降低炎性反應及纖維組織增生，減輕纖維化產生［19］。而低分子透明質酸及其殘余片段，則可持續(xù)引發(fā)纖維化，產生炎性反應及相應組織破壞［20］。

透明質酸是通過介導細胞表面受體如RHAMM/HMMR，CD44，LYVE1和TLR2，4，激活下游信號傳導通路包括PI3激酶/AKT 和 MEK1/ERK1，2，抑制纖維化產生［21］。以上受體異常表達，將對傷口愈合產生明顯影響。如：RHAMM-/-小鼠，在傷口愈合早期ERK1，2表達缺失，成纖維細胞、間充質細胞遷移分化速度緩慢，炎性反應及血管化延遲，傷口愈合速度減慢［22］。而角質細胞表面CD44受體反義表達，可導致角質細胞增殖速率降低，炎性反應降低，上皮化速率減慢［23］;創(chuàng)周角質細胞內TLR4受體缺如，將導致傷口愈合延遲［24］。因此，透明質酸濃度、分子量大小及下游傳導通路異常將直接影響傷口愈合的速率及質量。

3 轉化生長因子-β

轉化生長因子-β(TGF-β)家族共含有9個亞族，27類因子，其中主要參與皮膚組織傷口愈合的是TGF-β亞族，包括TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3［25］。胚胎期，內源性 FGFs(成纖維細胞生長因子)水平較高，刺激角質形成細胞和成纖維細胞數(shù)量增多，分泌大量TGF-β3，皮膚急速擴張重塑。而成人體內含有大量的PDGF(血小板衍生因子)，TGF-β1和TGF-β2又主要來源于脫顆粒的血小板及炎性細胞，且該細胞在胚胎期幾乎不存在［26］。因此，胚胎期皮膚組織中TGF-β3含量高，而成人 TGF-β1和TGF-β2含量高。

成體及胚胎期創(chuàng)傷愈合雙向干預實驗均證明，改變TGF-β1，TGF-β2/TGF-β3比值可改善或惡化瘢痕形成。局部采用TGF-β1和TGF-β2中和抗體來干預成體嚙齒動物的傷口愈合，結果可見瘢痕得到明顯改善［27］。有趣的是，廣泛中和TGF-β1/TGF-β2/TGF-β3 不能改善瘢痕。因此，推斷中和TGF-β3不利于傷口愈合。相反，在成人傷口愈合中外源性增加TGF-β3的含量，可使瘢痕得到明顯改善或無瘢痕愈合［28］。但添加TGF-β1和TGF-β2則不能改善。實驗證明，TGF-β3通過促進成纖維細胞的遷移，使成纖維細胞呈網狀結構排列，細胞外基質沉積，構建真皮的正常結構，從而達到無瘢痕愈合。一種人工合成的轉化生長因子TGF-β3阿伏特明(avotermin)已作為抗瘢痕治療藥物，并已進入三期臨床試驗階段［29］。第1、2階段的臨床試驗證明，在傷后或術后24 h內，于傷口邊緣皮下注射低劑量阿伏特明可促進健康皮膚再生，改善瘢痕外觀，具有加速并永久改善瘢痕形成的潛力［30］。

4 同源盒異型基因

同源盒異型基因的高度保守性在組織器官形態(tài)發(fā)生及發(fā)展中起基礎性作用。該類基因在創(chuàng)面無瘢痕愈合中的作用已成為研究熱點。同源盒異型基因家族可分為2大類：第1類稱為HOX(homeotic genes)同源盒異型基因，在胚胎發(fā)育中;第2類稱為歧異同源盒異型基因(divergent homeobox genes)包括Prx、LIM、Emx2、Msx等。以上2類基因均有成員參與組織細胞遷徙、分化，參與胎兒皮膚形成及瘢痕愈合。

1997年，EJ Stelnicki等通過PCR技術擴增人類胎兒皮膚cDNA，鑒定了 3個非 HOX 基因：MSX-1、MSX-2、MOX-1。發(fā)現(xiàn)其均存在于胎兒表皮及真皮組織中，卻不存在于成人真皮組織。他們同時發(fā)現(xiàn)，HOX基因中的HOXA4、HOXA5、HOXA7，同樣可在胎兒表皮及真皮組織中檢出，但成人真皮中缺如［31］。依據以上基因動態(tài)變化，推斷其在胚胎期皮膚的發(fā)生及發(fā)育過程中起重要作用。

2003年，AS Colwell等研究發(fā)現(xiàn)，胎兒無瘢痕愈合與PRX-2基因的高表達、HOXB13基因的低表達有關。實驗中，在SCID小鼠皮下埋置胚胎及成人皮膚，于移植后12 h檢測PRX-2和HOXB13基因表達。相對于成人對照組及空白對照組，胚胎創(chuàng)周PRX-2高表達，推斷該基因表達在真皮增殖中起重要作用。相反HOXB13低表達，提示HOXB13可能與抑制真皮增殖有關［32］。HOX-B13強烈高表達于孕中期3個月，但傷后顯著下調。通過進一步論證，HOX-B13可能為抑制真皮組織增殖的因素之一，其主要作用為靜態(tài)維持真皮組織構架，而不是促進其生長［33］。同時在Prx-2表達陽性的純合子小鼠中，其成纖維細胞的增殖及收縮能力增強，MMP表達陽性［34］。而成人成纖維細胞卻沒有以上變化。

Jain等在孕15 d(無瘢痕愈合模型)及孕18 d小鼠(瘢痕愈合模型)體內檢測Hoxd3和Hoxd8同源盒異型基因表達。與孕18 d小鼠相比，孕15 d小鼠皮膚中Hoxd3基礎表達增高，并于傷后3 h進一步表達增加。相反Hoxd8在孕15 d與孕18 d小鼠皮膚中的基礎表達一致，孕15 d小鼠傷后其明顯增加，孕18 d小鼠傷后并無明顯改變。推斷出Hoxd8高表達可能與胎兒無瘢痕愈合機制相關［35］。

同源盒異型基因在胚胎期高度活躍，可能是孕早、中期無瘢痕愈合序列的首發(fā)因素。對于其在無瘢痕愈合的調控機制仍在繼續(xù)研究中，但部分靶基因已被確定，如TGF-β超家族的啟動子，各種細胞黏附分子及細胞表面蛋白，如整合素［33］。

5 展望

再生式代表著一種理想的組織修復方式，而瘢痕被認為是組織再生失敗導致的產物。這兩種修復方式在成體均可觀察到：如切除2/3成體哺乳動物肝臟組織，殘余的肝臟可完全再生［36］，但肝穿刺傷卻以瘢痕組織愈合。同樣在皮膚表面，微小的針刺傷甚至大面積文身術后可無瘢痕愈合，但微小切割(0.5 cm左右)傷，愈后均遺留不同程度瘢痕，且位于胸肩部及胸骨部位的瘢痕較軀體其他部位嚴重。因此，推論出成體內存在有再生及瘢痕愈合兩種方式，但組織類型不同，損傷方式不同，損傷部位不同甚至部位相同，其修復的方式不同，瘢痕嚴重程度不同。如何抑制瘢痕愈合基因位點表達，誘導皮膚組織再生基因位點表達，促進膠原的有序排列，達到無瘢痕愈合仍是我們面臨的主要問題。

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710032 陜西 西安，第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院全軍整形外科研究所(楊 青，夏 煒，馬顯杰);第四軍醫(yī)大學2010級學員一旅七連(馬 靜)

楊 青(1981-)，女，山西運城人，住院醫(yī)師，碩士.

馬顯杰，710032，第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院全軍整形外科研究所，電子信箱：majing@fmmu.edu.cn

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.09.019

2014-07-07)