TGF-β1 Shh與瘢痕相關(guān)性研究進(jìn)展

陶茂燦　李園園　楊曉紅　曹毅　羅宏賓　邱礎(chǔ)

?綜述?

TGF-β1 Shh與瘢痕相關(guān)性研究進(jìn)展

陶茂燦李園園楊曉紅曹毅羅宏賓邱礎(chǔ)

病理性瘢痕包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩兩種，是皮膚對(duì)創(chuàng)傷、炎癥或自發(fā)的一種過度的皮膚纖維性疾病［1］，是皮膚組織創(chuàng)傷修復(fù)的必然產(chǎn)物。其發(fā)生機(jī)制主要與成纖維細(xì)胞的大量增殖和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的異常代謝有關(guān)［2，3］。而具體的病因及調(diào)控機(jī)制至今尚不明確，大多學(xué)者認(rèn)為其與多種細(xì)胞和細(xì)胞因子的相互作用及調(diào)控有關(guān)。其中轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）為研究熱點(diǎn)，是目前已明確的與瘢痕形成關(guān)系最密切、最具代表性的細(xì)胞因子。近年亦出現(xiàn)了皮膚創(chuàng)傷修復(fù)過程中相關(guān)信號(hào)通路激活的研究，如Shh信號(hào)通路。現(xiàn)將近幾年國內(nèi)外TGF-β1、Shh與瘢痕形成的相關(guān)研究概述如下。

1　TGF-β1與瘢痕增生

TGF-β1是具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化的一類多功能細(xì)胞因子，在創(chuàng)傷愈合、胚胎發(fā)育、細(xì)胞外基質(zhì)形成、骨的重建、免疫調(diào)節(jié)等過程中發(fā)揮重要作用［4］。在創(chuàng)傷修復(fù)過程中，其一方面刺激膠原纖維的合成，趨化炎性細(xì)胞，促進(jìn)免疫應(yīng)答，另一方面，又促進(jìn)創(chuàng)面肉芽組織增生、發(fā)紅，高出皮膚，形成經(jīng)久不退的瘢痕［5］。Cowin等［6］研究認(rèn)為，在損傷成人皮膚中TGF-β1表達(dá)明顯增高，但在胎兒損傷皮膚中TGF-β1表達(dá)并無上調(diào)，甚至檢測(cè)不到TGF-β1蛋白；然而加入外源性TGF-β1時(shí)可觀察到胎兒損傷皮膚的瘢痕愈合。邱林等［7］實(shí)驗(yàn)提示胎兒期無瘢痕愈合與缺乏TGF-β1表達(dá)有密切關(guān)系，兒童青少年階段增生性瘢痕發(fā)生率較高可能與創(chuàng)面愈合過程中局部的TGF-β1表達(dá)明顯增高有關(guān)。Wang等［8］報(bào)道采用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)觀察到TGF-β1在瘢痕組織中的表達(dá)為正常皮膚組織的5倍，且組織層愈深，染色愈強(qiáng)。國內(nèi)研究證實(shí)［9～11］TGF-β1在瘢痕組織中，尤其是增生性瘢痕中高表達(dá)，而在正常皮膚中無表達(dá)。

2　TGF-β1刺激瘢痕增生的機(jī)制

TGF-β1其作用幾乎影響到創(chuàng)面愈合和瘢痕形成過程中的所有階段，其作用機(jī)制可能是由于TGF-β1作用于成纖維細(xì)胞膜的TGF-β1受體，介導(dǎo)其下游信號(hào)，促成纖維細(xì)胞增殖，并刺激細(xì)胞外基質(zhì)中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原表達(dá)增高，擾亂了膠原合成與降解平衡，抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解，引起細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，從而導(dǎo)致病理性瘢痕的產(chǎn)生。在體外實(shí)驗(yàn)中［12］，在瘢痕疙瘩和正常皮膚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)中加入TGF-β1可促進(jìn)成纖維細(xì)胞DNA合成、膠原合成等。邱林等［7］認(rèn)為TGF-β1不僅能夠促成纖維細(xì)胞的增殖，還通過增加Ⅰ、Ⅲ膠原基因的表達(dá)促進(jìn)膠原的合成，其中以刺激Ⅰ型膠原的合成與成熟為主，導(dǎo)致增生性瘢痕的形成及攣縮。羅偉等［13］觀察到TGF-β1可促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)效應(yīng)細(xì)胞增殖與聚集，并直接刺激產(chǎn)生膠原組織，纖維粘連蛋白以及基質(zhì)粘多糖蛋白，抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解。蔡澤浩等［14］研究顯示通過阻斷傷口內(nèi)皮細(xì)胞的TGF-β的轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以有效抑制傷口內(nèi)TGF-β1合成，從而抑制瘢痕的形成，同Younai等［15］觀察到瘢痕疙瘩中加入TGF-β抗體能抑制瘢痕形成一致。

3　TGF-β1的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

TGF-β1強(qiáng)烈刺激瘢痕增生，在病理性瘢痕組織中其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑處于活躍狀態(tài)。TGF-β1需要通過作用于靶細(xì)胞的TGF-β受體才能發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。首先是TGFβRⅡ能識(shí)別到TGFβ并與之結(jié)合，然后將其提呈給TGFβRⅠ，TGFβRⅠ激活后才能啟動(dòng)胞質(zhì)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。國內(nèi)康深松等［16］、呂大倫等［17］實(shí)驗(yàn)表明病理性瘢痕組織中TGF-β1高表達(dá)的同時(shí)，TGFβRⅠ、TGFβRⅡ也高表達(dá)。Lawer S等［17］認(rèn)為TGFβR具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶和PTK雙重活性。而柳大烈等［19］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TGF-β1未改變?cè)錾择：酆头窃錾择：劢M織的PTK活性，提示TGF-β1的信號(hào)主要經(jīng)活化TGF-β1絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究證實(shí)，Smads 3在TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起重要作用，活化的TGFβRⅠ將胞內(nèi)信號(hào)中介子-Smad 蛋白家族中的Smad 3磷酸化，磷酸化的Smad 3與Smad 4結(jié)合形成復(fù)合物轉(zhuǎn)入核內(nèi)，作用并啟動(dòng)靶基因，激活轉(zhuǎn)錄Smad3磷酸化［20，21］。Leask A等［22］認(rèn)為結(jié)締組織生長因子是TGF-β1的下游介質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)基因的表達(dá)。耿祎楠等［23］推測(cè)病理性瘢痕的形成是TGF-β通路與Wnt/β-catenin 共同作用的結(jié)果?？赡軝C(jī)制是TGF-β通過下游信號(hào)因子Smads實(shí)現(xiàn)對(duì)Wnt/β-catenin通路的上調(diào)，使聚集在胞質(zhì)中的β-catenin轉(zhuǎn)移入核，啟動(dòng)控制細(xì)胞增殖分化因子的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，進(jìn)而使成纖維細(xì)胞中的膠原過度分泌，導(dǎo)致瘢痕形成。

4　Shh與皮膚修復(fù)

Shh是Hedgehog信號(hào)蛋白家族成員，是在動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中調(diào)節(jié)細(xì)胞間相互作用的重要信號(hào)通路之一［24］。研究表明，Shh信號(hào)通路在胚胎形成和組織修復(fù)過程中正常激活［25］。Shh信號(hào)途徑有Shh、2個(gè)跨膜受體Patched（Ptc）和Smoothed（Smo）組成的受體復(fù)合物，以及下游轉(zhuǎn)錄因子Gli家族（Gli-1，Gli-2，Gli-3）等組成。最近Shh信號(hào)通路在皮膚疾病方面亦開展了一些研究，Shh信號(hào)通路促進(jìn)表皮細(xì)胞增殖和表皮干細(xì)胞增殖分化，在皮膚組織穩(wěn)態(tài)的維持發(fā)揮關(guān)鍵作用［26］。Shh信號(hào)激活促進(jìn)“體外”和“原位”角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖，提示Shh信號(hào)參與調(diào)節(jié)組織修復(fù)［27］。研究發(fā)現(xiàn)Shh 信號(hào)相關(guān)分子在糖尿病晚期創(chuàng)傷修復(fù)中表達(dá)增加［28］。Le H等［29］發(fā)現(xiàn)Shh的特異性阻斷劑cyclopamine可以明顯延遲創(chuàng)面愈合時(shí)間，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)cyclopamine處理后創(chuàng)面的血管增生密度較正常減低，肉芽形成的高峰時(shí)間及創(chuàng)面的表皮覆蓋的時(shí)間和厚度均受到損害。

5　TGF-β1與Shh的相互影響

在胚胎發(fā)育、毛發(fā)周期及癌癥中，Shh信號(hào)通路與TGF-β家族二者參與了較多重疊過程。TGF-β1促進(jìn)Shh信號(hào)途徑分子Gli1、Gli2在成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞上的表達(dá)。Dennler S等［30］發(fā)現(xiàn)在正常表皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中，TGF-β可以通過激活Smad信號(hào)系統(tǒng)快速上調(diào)，Gli-2的表達(dá)水平，而隨著Gli-2的表達(dá)上調(diào)，Gli-1的表達(dá)亦隨之上調(diào)。在皮膚過度表達(dá)TGF-β的轉(zhuǎn)基因小鼠，通過Smad 3信號(hào)系統(tǒng)的激活，Gli-1和Gli-2的表達(dá)亦有明顯升高?？梢?，在皮膚創(chuàng)傷修復(fù)過程中，TGF-β1與Shh信號(hào)相互調(diào)控。

綜上所述，TGF-β1與病理性瘢痕形成密切相關(guān)，因此學(xué)者們推斷，應(yīng)用一些阻斷TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)或抑制其生物活性的物質(zhì)，選擇性作用于相關(guān)靶位，可能是更特異、更有效地抑制成纖維細(xì)胞增殖的手段，這將對(duì)病理性瘢痕的治療及皮膚的創(chuàng)傷修復(fù)帶來遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。Shh信號(hào)通路可促進(jìn)表皮細(xì)胞增殖，通過表皮細(xì)胞的增生來加速創(chuàng)面修復(fù)。并且TGF-β1和Shh兩者之間相互調(diào)控，共同影響瘢痕形成。國內(nèi)外學(xué)者目前研究多側(cè)重點(diǎn)于TGF-β1促進(jìn)瘢痕形成的作用機(jī)制，但是如何終止愈合過程或抑制瘢痕的過度的形成卻知之甚少，故后者仍是我們今后研究的重點(diǎn)。

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浙江省自然科學(xué)基金（LY12H11012）；浙江省科技廳公益技術(shù)應(yīng)用研究課題（2014C33124）

310006浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院（陶茂燦 李園園 楊曉紅 曹毅 羅宏賓）310053 浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院（邱礎(chǔ)）