皮膚創(chuàng)面兩種形式電刺激對(duì)加速修復(fù)作用的研究進(jìn)展

杜偉斌，胡華輝，鮑關(guān)愛(ài)，沈福祥，陳榮良，全仁夫

皮膚組織的自我更新及修復(fù)被認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜的演變過(guò)程，其損傷修復(fù)是受細(xì)胞、分子等多種機(jī)制調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過(guò)程[1-2]。這種動(dòng)態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)了創(chuàng)面炎癥反應(yīng)、組織再上皮化、肉芽組織形成、早期血管化、毛發(fā)及汗腺組織再生等一系列演變，總的可概括為炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖分化階段和組織重塑三個(gè)階段[3-4]。目前臨床上治療皮膚缺損的標(biāo)準(zhǔn)方法是自體皮膚移植，其具有無(wú)免疫排斥反應(yīng)、成活率高等特點(diǎn)，取得了很好的療效。但由于是自體取材，本身就是再次損傷，既增加了患者痛苦，又存在供皮區(qū)感染、不愈合等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。因此也出現(xiàn)了其他有效的治療方法，如新型敷料、激光治療、組織工程皮膚、生物電刺激、電針療法等。其中生物電刺激和電針刺激是一種調(diào)動(dòng)皮膚內(nèi)源性電流、糾正創(chuàng)面內(nèi)環(huán)境、在加速創(chuàng)面修復(fù)中均發(fā)揮重要作用的綠色療法。其內(nèi)在作用機(jī)制在不斷深入研究，臨床效果得到良好驗(yàn)證[7-8]。本文對(duì)近5年來(lái)國(guó)內(nèi)外兩種形式電刺激對(duì)加速皮膚創(chuàng)面修復(fù)作用的研究作一綜述。

1 生物電刺激

無(wú)損傷的健康皮膚一般穩(wěn)態(tài)維持“皮膚電池”作用。當(dāng)皮膚損傷、創(chuàng)面形成時(shí)，正常的上皮電位隨即出現(xiàn)短路，電流從傷口中心位流出，在創(chuàng)面邊緣形成相對(duì)穩(wěn)定的電流回路，這種負(fù)極指向受損皮膚部分表皮的作用形式被稱之為損傷性內(nèi)源性電場(chǎng)[9-10]。已有大量研究證明，損傷性內(nèi)源性電場(chǎng)在皮膚損傷愈合中起著至關(guān)重要的作用。生物電刺激作為外源性電場(chǎng)，及時(shí)作用損傷皮膚，可興奮損傷性內(nèi)源性電場(chǎng)，通過(guò)各種細(xì)胞機(jī)制的變化，加速損傷皮膚的修復(fù)[11-12]，并且在目前臨床上治療皮膚損傷疾病中，得到了良好的驗(yàn)證。

1.1 促進(jìn)細(xì)胞遷移 組織修復(fù)過(guò)程的其中一個(gè)基礎(chǔ)就是細(xì)胞遷移作用。許多損傷組織周邊細(xì)胞會(huì)在外加電場(chǎng)情況下，向特定的方向遷移，并可隨著刺激強(qiáng)度和頻率的變化加快細(xì)胞遷移速率，從而加速損傷組織修復(fù)。

Bai等[13]在研究50 HZ電磁場(chǎng)對(duì)人表皮干細(xì)胞的影響中發(fā)現(xiàn)，在給予頻率50 HZ，強(qiáng)度5 mt的電磁場(chǎng)刺激14 d后，收集到的2 d、7 d、10 d、14 d的數(shù)據(jù)顯示，電磁場(chǎng)可顯著促進(jìn)人表皮干細(xì)胞的遷移增殖。他的研究結(jié)果也提示了細(xì)胞遷移增殖效率在一定范圍內(nèi)有刺激強(qiáng)度和時(shí)間依賴性，且在一定范圍電磁場(chǎng)刺激下，表皮干細(xì)胞的定向遷移增殖速率大大優(yōu)于正常組。Li等[14]研究發(fā)現(xiàn)，表皮干細(xì)胞的趨電性明顯，一定范圍生物電刺激可顯著增強(qiáng)表皮干細(xì)胞相關(guān)特征性標(biāo)志物表達(dá)，從而使干細(xì)胞向陰極遷移，遷移速率可隨電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)而加快。他所發(fā)現(xiàn)的作用機(jī)制可能是生物電刺激改變胞膜帶電大分子分布，影響細(xì)胞通道的通透性，增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換，激活ERK1/2或PI3K等相關(guān)信號(hào)通路，最終導(dǎo)致表皮干細(xì)胞活力增強(qiáng)，遷移加速。

1.2 促進(jìn)細(xì)胞增殖 外源性電刺激可影響細(xì)胞的增殖，這是促進(jìn)組織修復(fù)與再生的另一個(gè)重要細(xì)胞行為。皮膚的損傷導(dǎo)致原有正常細(xì)胞群體破壞，此時(shí)周邊細(xì)胞群體會(huì)反應(yīng)性增殖加快，如何提高這一增殖速率，加速損傷修復(fù)變的尤為重要。

Machado等[15]評(píng)估了高頻(80 Hz)和低頻(5 Hz)經(jīng)皮電刺激對(duì)大鼠皮膚急性切除創(chuàng)面血管生成和肌成纖維細(xì)胞增殖的影響。經(jīng)過(guò)術(shù)后第3、7、14 d對(duì)血管和肌成纖維細(xì)胞進(jìn)行免疫組化比較，結(jié)果在急性創(chuàng)口的愈合中，使用低頻經(jīng)皮電刺激更能促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞增殖及早期血管新生。Wang等[16]探討在脈沖電刺激的影響下，人皮膚成纖維細(xì)胞的愈合特性及潛在的信號(hào)通路作用。證實(shí)了脈沖電刺激在特定頻率和強(qiáng)度下不僅可提高成纖維細(xì)胞的遷移能力，更得到了受電刺激的磷酸化Smad2和Smad3的水平顯著提高。Wang課題組也進(jìn)一步揭示了脈沖電刺激可能是通過(guò)Smad信號(hào)通路調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞遷移增殖活動(dòng)，促進(jìn)人類傷口愈合的新機(jī)制。Sebastian等[17]報(bào)道，外源性電刺激作用下可上調(diào)SIVA1，調(diào)節(jié)p53活性，通過(guò)p53/HDM2/SIVA1信號(hào)通路的激活，增殖角質(zhì)形成細(xì)胞，加快再上皮化進(jìn)程，最終加速皮膚創(chuàng)面修復(fù)。

1.3 促進(jìn)膠原合成、抑制炎癥反應(yīng) 膠原蛋白是組成各種細(xì)胞外間質(zhì)的聚合物，扮演著類似于“床墊”的角色，膠原在皮膚中的含量最高。皮膚之所以富有彈性，主要因?yàn)槠湔嫫觾?nèi)膠原纖維的膠原質(zhì)形成了皮膚的支架結(jié)構(gòu)。不可溶性基質(zhì)糖蛋白和蛋白多糖交聯(lián)構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)中的骨架結(jié)構(gòu)，可溶性基質(zhì)膠原蛋白附著在不可溶性基質(zhì)之上，是共同促進(jìn)創(chuàng)口愈合的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)。皮膚損傷后，會(huì)形成大量的炎癥反應(yīng)刺激，未得到有效控制時(shí)可導(dǎo)致細(xì)菌的滋生繁衍，不利于創(chuàng)面修復(fù)。因此，皮膚損傷后促進(jìn)膠原合成、抑制炎癥反應(yīng)是加速創(chuàng)面修復(fù)的又一重要環(huán)節(jié)。

Ashrafi等[18]表明，電刺激是一種安全、便攜、非侵入性的、有利于促進(jìn)皮膚傷口愈合的治療手段。其作用原理可能是不同參數(shù)的生物電刺激加快創(chuàng)口周圍膠原形成，保障各類細(xì)胞修復(fù)活動(dòng)和促創(chuàng)面血管新生。Kim等[19]使用高壓脈沖電刺激糖尿病動(dòng)物皮膚創(chuàng)口1周后，Collagen-I、α-SMA和TGF-β1在創(chuàng)口皮膚上表達(dá)明顯增加，糖尿病創(chuàng)面愈合加速。Gürgen等[20]對(duì)大鼠皮膚創(chuàng)面選擇2 Hz、15 min的經(jīng)皮電刺激，結(jié)果在真皮、肉芽組織、毛囊、皮脂腺的TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎性細(xì)胞因子得到了顯著抑制，表明經(jīng)皮電刺激可通過(guò)抑制炎癥階段縮短創(chuàng)面愈合過(guò)程。

1.4 促進(jìn)神經(jīng)再生及分化 皮神經(jīng)貫穿真皮和表皮，在皮膚功能及皮膚穩(wěn)態(tài)存在中扮演相當(dāng)重要的角色。因此，皮膚神經(jīng)在傷口愈合的內(nèi)環(huán)境中必不可少。Sebastian等[21]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激可促進(jìn)人急性創(chuàng)面的神經(jīng)再生和神經(jīng)分化，加速傷口修復(fù)。其內(nèi)在機(jī)制可能是增加了神經(jīng)纖維相關(guān)標(biāo)記物pgp9.5和pgp9.5+，同時(shí)增加了神經(jīng)遞質(zhì)P物質(zhì)和神經(jīng)分化基因bIII-tubulin的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Emmerson[22]對(duì)皮膚損傷后神經(jīng)恢復(fù)進(jìn)行了綜述，認(rèn)為電刺激可以增強(qiáng)皮膚傷口的神經(jīng)支配。該手段是可行、無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)傷的技術(shù)，能加速愈合和改善數(shù)百萬(wàn)患有急慢性創(chuàng)傷人的皮膚疤痕形成，最終改善患者的生活質(zhì)量，并降低醫(yī)療成本。

1.5 臨床運(yùn)用 在促進(jìn)皮膚創(chuàng)面愈合方面，電刺激療法主要用于下肢靜脈性潰瘍、脊髓神經(jīng)損傷壓迫性潰瘍及其他慢性潰瘍性創(chuàng)面。下肢靜脈性潰瘍是臨床上最常見(jiàn)的類型，在所有的下肢潰瘍中，比例高達(dá)約70%。近期回顧性臨床研究結(jié)果已進(jìn)一步證實(shí)，電刺激是促進(jìn)靜脈腿潰瘍愈合的有效輔助治療方式[23-24]。壓迫性潰瘍是脊髓損傷后最常見(jiàn)的繼發(fā)性并發(fā)癥之一。Liu等[25]選擇電刺激、常規(guī)傷口護(hù)理(包括清洗、敷料、營(yíng)養(yǎng)和清創(chuàng)術(shù))和假刺激三種方式，對(duì)脊髓損傷患者的壓迫性潰瘍愈合率進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，電場(chǎng)刺激對(duì)此類創(chuàng)面愈合作用更加突出。Polak等[26]采用隨機(jī)、對(duì)照、雙盲的臨床研究方法，評(píng)估了高壓脈沖電流對(duì)神經(jīng)損傷患者的傷口皮膚血流和壓力性潰瘍愈合情況的影響。結(jié)果表明，電刺激有效改善了創(chuàng)口血流速率，加速了傷口面積的愈合。

2 電針刺激

電針刺激療法是在國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)針刺的基礎(chǔ)上，外加電刺激，以增強(qiáng)療效的治療手段，具有針刺及電刺激的雙重效益，是祖國(guó)醫(yī)學(xué)中的重要革新與推進(jìn)。雖然在更早的國(guó)內(nèi)外研究中，透刺和火針療法治療皮膚損傷疾病已相續(xù)報(bào)道，但目前電針療法治療該病的作用、作用機(jī)理報(bào)道較少，有待進(jìn)一步研究。近5年的相關(guān)研究主要集中在動(dòng)物皮膚創(chuàng)面實(shí)驗(yàn)的效果及機(jī)制探索中。

2.1 促進(jìn)早期血管化 血管新生被認(rèn)為參與一系列的生理病理過(guò)程，如再生性循環(huán)、創(chuàng)傷愈合等。皮膚損傷的修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，早期血管化是皮膚損傷修復(fù)重要的環(huán)節(jié)。因此，如何實(shí)現(xiàn)快速血管化是目前皮膚創(chuàng)面愈合的難題之一[27]。

皮膚組織創(chuàng)傷后，血管內(nèi)皮細(xì)胞一般在第3 d分裂增殖，第7 d增殖明顯。于楠楠等[28]探討了電針對(duì)大鼠壓瘡組織中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)治療組各時(shí)間點(diǎn)創(chuàng)傷愈合率均高于模型組。治療組3 d組和5 d組血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子蛋白的表達(dá)高于模型組。提示電針促進(jìn)壓瘡創(chuàng)面的愈合，其機(jī)制可能與提高血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子活性有關(guān)。李超然等[29]在大鼠腿部制造壓瘡模型后取壓瘡局部皮膚進(jìn)行傍刺電刺激治療，每次30 min，1 次/d。最后得出，電針傍刺能促進(jìn)大鼠壓瘡皮膚創(chuàng)傷修復(fù)，其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)不同時(shí)間內(nèi)壓瘡皮膚中Ang-1 及Ang-2表達(dá)情況有關(guān)。該課題組[30]進(jìn)一步研究了相關(guān)作用機(jī)制，電針傍刺可以活化PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過(guò)使Akt蛋白發(fā)生磷酸化，促進(jìn)下游因子內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮促進(jìn)創(chuàng)傷修復(fù)作用。Akt的活化還可磷酸化促凋亡因子caspase-9，使其失去促凋亡作用，發(fā)揮保護(hù)受損組織的作用。最終說(shuō)明了PI3K/Akt信號(hào)通路是電針傍刺作用的重要靶點(diǎn)，并且是電針傍刺促進(jìn)小鼠皮膚創(chuàng)傷修復(fù)的作用機(jī)制之一。

2.2 抑制瘢痕形成 增生性瘢痕是皮膚創(chuàng)傷愈合過(guò)程的異常結(jié)局?，F(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究表明，其演變是成纖維細(xì)胞的過(guò)度增殖，細(xì)胞外基質(zhì)中膠原的合成不平衡，TGF-B等生長(zhǎng)因子的過(guò)度沉積導(dǎo)致。電針可以抑制過(guò)度纖維組織增生，增強(qiáng)瘢痕局部血液循環(huán)。樊竹等[31]在兔耳腹側(cè)面造成創(chuàng)面后形成瘢痕組織，分別在血海與翳風(fēng)穴給予不同的刺激，比較各組兔耳增生性瘢痕形成情況，測(cè)定增生性瘢痕的瘢痕增生指數(shù)、各樣品組織中羥脯氨酸的含量及膠原纖維的排列。結(jié)果證實(shí)了電針可以抑制兔耳增生性瘢痕形成。石慧等[32]采用不同波形的電針刺激兔耳瘢痕周圍組織，觀察瘢痕增生情況、測(cè)定瘢痕增生指數(shù)。發(fā)現(xiàn)電針刺激后膠原纖維組織排列整齊度增加及膠原纖維組織含量降低，證明了電針治療可抑制兔耳增生性瘢痕。

2.3 改善抗炎抗氧化能力 創(chuàng)傷修復(fù)是受到多種細(xì)胞因子調(diào)控的復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程。其中炎性細(xì)胞的變化極大的影響著創(chuàng)面的愈合時(shí)間，如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向創(chuàng)傷的趨化作用，成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞基質(zhì)的合成，都可促進(jìn)表皮細(xì)胞的增殖。而正常機(jī)體內(nèi)，氧自由基的生成與清除處于一種穩(wěn)態(tài)，一旦打破平衡，皮膚組織的損傷將加速。孫忠人等[33]通過(guò)電針刺激，加速了肥大細(xì)胞脫顆粒進(jìn)程，加快了巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的聚集吞噬作用來(lái)，促進(jìn)了成纖維細(xì)胞的聚集，加速了大鼠褥瘡創(chuàng)面的愈合。進(jìn)一步得出電針可提高褥瘡大鼠血清NO含量，抑制并降低ET-l含量，減低組織損傷的程度，縮短炎癥期，最終促進(jìn)皮膚損傷組織修復(fù)[34]。張秦宏等[35]則發(fā)現(xiàn)電針傍刺可明顯提高壓瘡大鼠血漿SOD活性，降低MDA含量，改善大鼠的抗氧化能力，抑制體內(nèi)氧自由基的破壞，通過(guò)這一作用機(jī)制促進(jìn)皮膚壓瘡修復(fù)。

2.4 調(diào)節(jié)肉芽增生及皮膚色澤 有效的肉芽增生和皮膚觀感功能的提高是創(chuàng)面修復(fù)中又一個(gè)重要進(jìn)程。徐麗等[36]通過(guò)中醫(yī)外治綜合療法，尤其是電針的運(yùn)用，評(píng)價(jià)對(duì)肛腸疾病術(shù)后換藥疼痛的止痛促愈作用。從疼痛評(píng)分、創(chuàng)面愈合時(shí)間、肉芽生長(zhǎng)及成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)綜合療法可以能夠積極促進(jìn)創(chuàng)面愈合。翟煦等[37]采用電針刺激“足三里”“三陰交”以及耳甲區(qū)電刺激，發(fā)現(xiàn)了其可下降鏈脲佐菌素誘發(fā)的大鼠糖尿病模型血糖，改善目標(biāo)大鼠的皮膚屏障受損及皮色改變情況。而另一位學(xué)者觀察了電針刺激對(duì)色素沉著大鼠皮膚酪氨酸酶活性及雌二醇水平的影響，頻率2 Hz/100 Hz，疏密波，強(qiáng)度為0.1～0.3 mA，留針20 min，1次/d，共治療30次后，有效調(diào)節(jié)了酪氨酸酶活性及雌二醇水平，抑制了皮膚創(chuàng)面的色素生成[38]。

3 結(jié)語(yǔ)及展望

國(guó)外采用不同形式外源性微電流刺激促進(jìn)創(chuàng)面損傷愈合的研究已相對(duì)成熟，更在下肢靜脈性潰瘍、脊髓神經(jīng)損傷壓迫性潰瘍及其他慢性潰瘍性創(chuàng)面取得了一定的臨床貢獻(xiàn)，其中的作用機(jī)制已相對(duì)明朗。研究最廣泛的電刺激修復(fù)機(jī)理：（1）促進(jìn)細(xì)胞遷移增殖：尤其是能維持并增加表皮干細(xì)胞干性，加快表皮干細(xì)胞遷移速率，加快發(fā)揮干細(xì)胞的多向分化強(qiáng)；也能提高創(chuàng)面成纖維細(xì)胞增殖效率，增殖角質(zhì)形成細(xì)胞，加快再上皮化進(jìn)程。（2）促進(jìn)膠原合成、抑制炎癥反應(yīng)：能加快創(chuàng)口周圍膠原形成，為各類細(xì)胞活動(dòng)及血管新生提供良好的支架結(jié)構(gòu)。也能有效抑制因急性皮膚損傷引起的炎癥反應(yīng)，縮短創(chuàng)面愈合過(guò)程。（3）促進(jìn)神經(jīng)再生及分化：可從神經(jīng)纖維、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)支配能力等多方位體現(xiàn)再生分化能力，使皮膚創(chuàng)面功能性愈合成為可能。而電針是祖國(guó)醫(yī)學(xué)中針刺結(jié)合電刺激的新興療法，但是目前在運(yùn)用于皮膚創(chuàng)面愈合的治療及分子機(jī)制的研究相當(dāng)欠缺，更無(wú)較為權(quán)威的臨床療效報(bào)道。在近5年的國(guó)內(nèi)外最新報(bào)道里，主要集中在間接或輔助性皮膚創(chuàng)面修復(fù)中。如：（1）促進(jìn)早期血管化：有利于增加創(chuàng)面血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、內(nèi)皮型一氧化氮合酶等表達(dá)，為創(chuàng)面愈合提供必要的血供。（2）抑制瘢痕及抗炎抗氧化作用：益于創(chuàng)面周邊膠原纖維組織整齊排列，抑制異常增生性瘢痕發(fā)生率。加快巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等聚集吞噬，抑制體內(nèi)氧自由基破壞，縮短創(chuàng)面炎癥周期。（3）加速肉芽增生、保持皮膚色澤：在電針刺激時(shí)，不僅可使成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子增加，促進(jìn)肉芽生長(zhǎng)，更能影響色素沉著皮膚的酪氨酸酶活性及雌二醇水平，抑制了皮膚創(chuàng)面的色素生成。

綜合上述，兩種電刺激形式均在促進(jìn)皮膚創(chuàng)面損傷愈合中得到了滿意效果，皮膚修復(fù)后的外觀及功能得到了進(jìn)一步提升。然而，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)系統(tǒng)性回顧分析、多中心、多組別、大樣本、分層對(duì)照等臨床研究方式進(jìn)行進(jìn)一步研究報(bào)道，其真正的中遠(yuǎn)期療效對(duì)比還有待探究。相信隨著醫(yī)療技術(shù)的改善，蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、細(xì)胞焦亡等研究方式的不斷更新，電刺激尤其是電針刺激治療皮膚損傷疾病的作用機(jī)理會(huì)越來(lái)越明確，臨床療效將更加可靠。