間充質(zhì)干細(xì)胞抑制病理性瘢痕形成作用機(jī)制的研究進(jìn)展

王欣，劉文軍，李曉慶，段建興，周麗娜，張艷玲，魏亞婷

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，昆明650101)

瘢痕一般為燒傷、燙傷、手術(shù)或嚴(yán)重外傷等各種原因?qū)е碌钠つw組織外觀形態(tài)和組織病理學(xué)改變的統(tǒng)稱，是人體創(chuàng)傷修復(fù)過程中的必然產(chǎn)物，沒有瘢痕就沒有創(chuàng)傷的愈合。但是，瘢痕增生超過一定限度會(huì)發(fā)生各種并發(fā)癥，過度異常增生會(huì)形成病理性瘢痕，病變部位出現(xiàn)瘙癢、痛感、外形改變及功能障礙。目前，病理性瘢痕的形成機(jī)制尚不十分明確，對(duì)其治療缺乏針對(duì)性、靶向性，治療效果并不理想。間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)化為皮膚功能細(xì)胞、分泌細(xì)胞因子、免疫調(diào)控、促進(jìn)上皮及血管新生等作用促進(jìn)創(chuàng)面

修復(fù)愈合[1～4]，近年來逐漸用于治療皮膚瘢痕。本研究對(duì)病理性瘢痕的形成機(jī)制及間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)病理性瘢痕治療的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1　病理性瘢痕的形成機(jī)制

成纖維細(xì)胞是創(chuàng)面組織修復(fù)的主要功能細(xì)胞，皮膚損傷時(shí)其周圍出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，隨后由于傷口周圍新生的及成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的肌成纖維細(xì)胞的牽拉作用使皮膚及皮下組織向中心移動(dòng)，傷口縮小，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)增加，瘢痕形成。因此，病理性瘢痕形成的主要機(jī)制包括成纖維細(xì)胞異常增殖與凋亡、ECM過度沉積、膠原降解減少等，此外遺傳等多種因素亦與病理性瘢痕的形成有關(guān)。

1.1遺傳因素多項(xiàng)研究表明，病理性瘢痕者多存在常染色體顯性遺傳的特性[5,6]，生物信息學(xué)分析也提示了病理性瘢痕的形成與多種基因有關(guān)[7]，且這些基因涉及到胞外基質(zhì)基因、運(yùn)輸?shù)鞍谆?、?xì)胞信號(hào)和傳導(dǎo)基因等。但上述遺傳基因是否與病理性瘢痕的形成相關(guān)及具體作用機(jī)制仍然需要大量的研究證實(shí)。

1.2肌成纖維細(xì)胞增殖肌成纖維細(xì)胞可以合成膠原纖維，同時(shí)具有收縮功能。成纖維細(xì)胞在正常情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)皮膚出現(xiàn)損傷時(shí)，成纖維細(xì)胞被激活，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)胞，隨著病理性瘢痕的進(jìn)展，肌成纖維細(xì)胞數(shù)量增多，當(dāng)瘢痕組織穩(wěn)定時(shí)，肌成纖維細(xì)胞消失[8]。病理性瘢痕的形成可能與肌成纖維細(xì)胞增殖過度、凋亡減少有關(guān)[9]。

1.3膠原增加目前的研究大多認(rèn)為瘢痕的發(fā)生與ECM過度沉積有關(guān)，ECM的主要成分為膠原。有研究表明，瘢痕組織中膠原蛋白的合成能力增強(qiáng)，膠原的數(shù)量、比例與瘢痕組織的成熟、塑型、攣縮等密切相關(guān)，組織中的膠原主要以Ⅰ、Ⅲ型膠原為主，Ⅴ型膠原主要參與血管生成，在增生性瘢痕及瘢痕疙瘩中，Ⅲ型膠原的數(shù)量或者說Ⅲ型與Ⅰ型膠原的比例明顯高于正常皮膚或正常瘢痕。

1.4細(xì)胞周期紊亂細(xì)胞凋亡是機(jī)體為了維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞程序性死亡。生理狀態(tài)下，細(xì)胞凋亡可以將細(xì)胞數(shù)量控制在一定的范圍，可以去除有害的異常細(xì)胞和已經(jīng)完成功能的細(xì)胞。不管是體內(nèi)實(shí)驗(yàn)還是體外實(shí)驗(yàn)，病理性瘢痕的產(chǎn)生均與成纖維細(xì)胞的過度增殖有關(guān)，可能由于某些原因成纖維細(xì)胞發(fā)生了凋亡減少使細(xì)胞過度增殖，分泌的ECM和膠原聚集沉積導(dǎo)致瘢痕形成。研究發(fā)現(xiàn)，cyclinD1、cyclinE、CDK2/4/6、p21、p16/p27等參與病理性瘢痕的形成。其中，cyclinD1為細(xì)胞G1期關(guān)鍵性蛋白，可與CDK4/6形成有活性的復(fù)合體[10,11]，促進(jìn)G1/S期轉(zhuǎn)換，使細(xì)胞周期加快。cyclinD1蛋白過度表達(dá)使細(xì)胞周期縮短，導(dǎo)致細(xì)胞分裂增殖，通過傳導(dǎo)瘢痕周圍細(xì)胞因子的感受器及信息，促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成及ECM分泌，從而導(dǎo)致病理性瘢痕的形成。

1.5細(xì)胞因子分泌異常機(jī)體損傷后出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，炎癥反應(yīng)中的免疫細(xì)胞包括T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞等會(huì)釋放細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)等，細(xì)胞因子間相互影響促進(jìn)創(chuàng)面愈合，但是，也存在誘發(fā)病理性瘢痕的風(fēng)險(xiǎn)。目前已知的細(xì)胞因子中TGF-β與病理性瘢痕相關(guān)性最強(qiáng)。其中TGF-β1與TGF-β2促進(jìn)ECM的過度沉積，促進(jìn)瘢痕形成，而TGF-β3則具有抗瘢痕的作用。相關(guān)研究表明，增生性瘢痕的形成與瘢痕組織中TGF-β1、TGF-β2升高及TGF-β3降低有關(guān)[12]。PDGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞分裂、增殖、趨化，共同參與創(chuàng)面修復(fù)，對(duì)膠原的合成及分解也有調(diào)節(jié)作用。有研究表明，病理性瘢痕中成纖維細(xì)胞對(duì)PDGF的化學(xué)驅(qū)動(dòng)及促分裂作用明顯強(qiáng)于普通瘢痕，可能與病理性瘢痕細(xì)胞表面PDGF水平增高有關(guān)。TGF-β、PDGF等細(xì)胞因子的分泌可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖及ECM成分的分泌。

1.6缺氧創(chuàng)傷后的肉芽組織出現(xiàn)血管閉塞造成組織氧供不足，使創(chuàng)傷的愈合朝著瘢痕愈合的方向發(fā)展。研究表明，缺氧可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，刺激其合成大量膠原，并增加TGF-β等細(xì)胞因子的釋放，TGF-β進(jìn)一步促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和ECM相關(guān)成分分泌，大量的膠原纖維導(dǎo)致氧彌散功能下降，最終形成病理性瘢痕[13,14]。

2　間充質(zhì)干細(xì)胞抑制病理性瘢痕形成的作用機(jī)制

有研究表明，將間充質(zhì)干細(xì)胞移植于大面積創(chuàng)傷處可加速創(chuàng)面愈合，且愈合質(zhì)量提高，瘢痕生成減少，提示間充質(zhì)干細(xì)胞具有抑制瘢痕生成的作用，為創(chuàng)面及病理性瘢痕的治療提供了新的治療思路[15]。間充質(zhì)干細(xì)胞具有來源廣泛、免疫原性低、病毒感染率小、受道德限制少等特點(diǎn)，可通過調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞、免疫調(diào)控、活性氧(ROS)/活性氮(RNS)平衡、細(xì)胞分化及促血管新生等延緩或阻止病理性瘢痕的形成。

2.1調(diào)控成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化肌成纖維細(xì)胞廣泛存在于不同的纖維化病變中，組織損傷后，肌成纖維細(xì)胞聚集，然后合成過多的ECM。有研究證明，TGF-β是刺激肌成纖維細(xì)胞分化和持續(xù)性的主要細(xì)胞因子[16,17]。SMAD蛋白是TGF-β的細(xì)胞內(nèi)激酶底物，是間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體，可以靶向TGF-β2/Smad2通路進(jìn)而抑制TGF-β2、SMAD2活性，使SMAD2磷酸化活性降低，下游靶基因αSMA表達(dá)下調(diào)，阻止肌成纖維細(xì)胞的生成[18]。間充質(zhì)干細(xì)胞作用于受損處的成纖維細(xì)胞，通過調(diào)節(jié)ECM的產(chǎn)生來減少瘢痕組織的生成[19]。

2.2免疫調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞具有趨化作用，在皮膚受到損傷后，間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過血液循環(huán)到達(dá)并聚集在組織受損部位。聚集在受損部位后，間充質(zhì)干細(xì)胞可產(chǎn)生大量的旁分泌因子參與免疫調(diào)節(jié)，主要有TGF-β、前列腺素E2(PGE2)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、IL-10、IL-6、一氧化氮和人類白細(xì)胞抗原G(HLA-G)。PGE2可減弱樹突狀細(xì)胞向成熟細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，并且刺激T細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞分泌IL-10，抑制巨嗜細(xì)胞和T細(xì)胞分泌TGF，從而抑制纖維化及瘢痕形成。此外，IL-1可抑制IL-6和IL-8分泌以減少膠原的沉積[20]。間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的IL-10還可抑制中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，阻止自由基產(chǎn)生，減少組織的氧化應(yīng)激損傷，進(jìn)一步抑制瘢痕的形成。

2.3改變ROS/RNS平衡皮膚創(chuàng)傷后，中性粒細(xì)胞隨即產(chǎn)生ROS，ROS可以增加膠原沉積。間充質(zhì)干細(xì)胞可通過抑制中性粒細(xì)胞侵入，減少其釋放ROS；也可促使ROS轉(zhuǎn)變?yōu)镽NS，抑制纖維化的發(fā)生[21]；還可通過促進(jìn)氧化氮的生成，改變ROS/RNS比例來抑制瘢痕的形成[22]。

2.4產(chǎn)生生物活性因子間充質(zhì)干細(xì)胞是一種多能干細(xì)胞，具有較高的分化潛能，可向表皮樣細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、汗腺細(xì)胞分化，直接參與損傷的修復(fù)[23]。但最新研究表明間充質(zhì)干細(xì)胞本身的分化作用甚微，主要是通過旁分泌作用產(chǎn)生的生物活性因子來調(diào)節(jié)創(chuàng)面組織的微環(huán)境。

2.5促進(jìn)血管生成間充質(zhì)干細(xì)胞可以釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF) 、血小板源性生長(zhǎng)因子、 血管生成素、IL-6、IL-8等促進(jìn)血管新生，其中最重要的是VEGF。組織缺血缺氧時(shí)可以刺激間充質(zhì)干細(xì)胞分泌VEGF。此外，間充質(zhì)干細(xì)胞還可以分化為內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)一步促進(jìn)血管生成，改善缺氧環(huán)境[24]。血管新生增多，改善損傷處的組織氧供，減少瘢痕的形成。

綜上所述，病理性瘢痕的形成與遺傳、成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞凋亡、免疫調(diào)節(jié)、膠原等因素有關(guān)。間充質(zhì)干細(xì)胞可通過調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞、免疫調(diào)控、改變 ROS/RNS平衡、細(xì)胞分化及促血管新生等機(jī)制抑制瘢痕增生。間充質(zhì)干細(xì)胞移植為病理性瘢痕的治療提供了新的思路，但目前其尚處于實(shí)驗(yàn)階段，其確切機(jī)制及安全問題為今后研究的方向。

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