瘢痕疙瘩發(fā)病機(jī)制及術(shù)后放療研究進(jìn)展

黃晶晶 蔣 英 于靜萍

1大連醫(yī)科大學(xué)研究生院，大院，116044；2南京醫(yī)科大學(xué)附屬常州市第二人民醫(yī)院，常州，213000

瘢痕疙瘩(keloid disease，KD)是皮膚結(jié)締組織過(guò)度增生和透明變性所形成的超出原損傷范圍的良性皮膚腫瘤[1]，皮膚真皮層中成纖維細(xì)胞是創(chuàng)面愈合、瘢痕形成、增生和攣縮的功能性細(xì)胞，其增殖、活化和分化的異常直接導(dǎo)致KD形成[2]，KD常繼發(fā)于外傷、感染及術(shù)后等，易發(fā)生于皮膚高張力或反復(fù)受傷部位，如胸骨旁、耳垂、上臂和耳后等區(qū)域，但在手掌，陰囊，陰莖和上眼瞼較少見(jiàn)，與白種人相比，KD在黃種人和黑種人中常見(jiàn)，發(fā)生率分別為5∶1和15∶1[3]。KD存在基因易感性，表觀遺傳調(diào)控作為遺傳學(xué)分支學(xué)科，對(duì)基因的表達(dá)、調(diào)控、遺傳等有重要意義。

1 KD的發(fā)病機(jī)制

1.1 KD相關(guān)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制 表觀遺傳學(xué)指除DNA序列本身改變外的任何基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制。一些表觀遺傳改變，如DNA甲基化，除改變了DNA的結(jié)構(gòu)，還可在細(xì)胞減數(shù)分裂中遺傳，其解釋了細(xì)胞表型持續(xù)改變的一種機(jī)制，其他表觀遺傳機(jī)制包括非編碼RNA、組蛋白修飾等。表觀遺傳修飾是近年來(lái)研究KD分子機(jī)制的一個(gè)新領(lǐng)域，越來(lái)越多的證據(jù)表明表觀遺傳改變可能在誘導(dǎo)瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞(keloid fibroblasts, KFs)的持續(xù)激活中發(fā)揮重要作用[4]。

1.1.1 DNA的甲基化(DNA methylation) DNA甲基化是最常見(jiàn)的表觀遺傳修飾，甲基化最常見(jiàn)于胞嘧啶-磷酸-鳥(niǎo)嘌呤(cytosine-phosphate-guanosine, CpG)二核苷酸，是指腺苷蛋氨酸的甲基在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase, DNMT)的催化作用下轉(zhuǎn)移到DNA分子胞嘧啶環(huán)的5號(hào)碳原子上的過(guò)程[4]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)降低DNMT1的活性抑制相關(guān)基因的甲基化可影響TGF-β信號(hào)通路，從而抑制KFs的增殖、促進(jìn)其凋亡，因此，DNMT抑制劑有可能成為治療KD的新選擇[5]。Jones等[6]使用人類甲基化芯片對(duì)KD及正常皮膚標(biāo)本進(jìn)行全基因組分析發(fā)現(xiàn)在685個(gè)差異的甲基化CPGs中510個(gè)甲基化水平降低，175個(gè)甲基化水平升高，190個(gè)CPGs位于啟動(dòng)子區(qū)域，495個(gè)在非啟動(dòng)子區(qū)域，與癌癥甲基化不同，KD低甲基化多于高甲基化，且多位于非啟動(dòng)子區(qū)，這種不同為KD表觀遺傳研究提供新的方向。

1.1.2 非編碼RNA(non-coding RNA, ncRNA) 非編碼RNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA,包括rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA和miRNA等多種RNA，這些RNA的共同特點(diǎn)是在RNA水平上就能行使各自的生物學(xué)功能。近年來(lái)針對(duì)KD miRNA的研究逐漸開(kāi)展，miRNA是一組短的非編碼RNA，與目標(biāo)基因互補(bǔ)配對(duì)并使該基因沉默,因此，它能負(fù)調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，而miRNA在KD中被解除調(diào)節(jié)，一些研究人員在KD和正常組織中進(jìn)行了miRNA表達(dá)微陣列芯片分析[7，8]，與正常組織相比，KD組織中的miRNA上調(diào)或下調(diào)。目前有關(guān)miRNA-199a-5p、miRNA-21、miRNA-146a、miRNA-1224-5p、miRNA-31、miR-152-5p、miR-152-3p等的研究顯示了表觀遺傳學(xué)藥物在KD治療中的潛力[9-11]。

1.2 KD的相關(guān)信號(hào)通路

1.2.1 TGF-β/Smad信號(hào)通路 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)定位于染色體19q13.1，其大多數(shù)生物學(xué)功能是通過(guò)與TGF-β受體結(jié)合激活Smad細(xì)胞通路實(shí)現(xiàn)的。具體過(guò)程為T(mén)GF-β2與II型受體結(jié)合，招募并磷酸化TGF-βI型受體，I型受體使 Smad2和Smad3磷酸化,與Smad4結(jié)合形成Smad2/3/4復(fù)合體聚集于細(xì)胞核內(nèi)，參與靶基因特別是KFs增殖的調(diào)控。TGF-β1、TGF-β2被認(rèn)為傷口纖維化愈合的主要細(xì)胞因子，KFs對(duì)生長(zhǎng)因子的高敏感性被認(rèn)為與細(xì)胞表面受體增多有關(guān)[3]。KD有類似于腫瘤的缺氧微環(huán)境，研究發(fā)現(xiàn)缺氧可通過(guò)激活TGF-β/Smad3信號(hào)通路誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增加真皮成纖維細(xì)胞膠原的合成[12]。Wang等[13]發(fā)現(xiàn)索拉菲尼可抑制KFsTGF-β1的表達(dá)和Smad2/3的磷酸化，進(jìn)而抑制成纖維細(xì)胞的增殖和膠原合成。Shi等[14]發(fā)現(xiàn)IL-10可抑制TGF-β/Smad信號(hào)通路導(dǎo)致I型膠原和II型膠原的合成明顯減少。TGF-β/Smad信號(hào)通路在 KD發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要，該通路信號(hào)分子的靶向和免疫治療將可能在KD的治療中獲得一席之地。

1.2.2 Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)信號(hào)通路 炎性反應(yīng)是導(dǎo)致KD發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，TLRs可激活炎性反應(yīng)，免疫細(xì)胞上的TLRs在內(nèi)源性脂多糖的刺激下啟動(dòng)損傷相關(guān)分子模式，介導(dǎo)炎癥介質(zhì)TGF-β、IL-13、IL-4的釋放，使TGF-β信號(hào)通路持續(xù)激活，導(dǎo)致組織的過(guò)度纖維化[15]。皮膚損傷后，細(xì)胞外高遷移率族蛋白B1誘導(dǎo)TLR2/4介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞活化,通過(guò)ERK1/2和PI3K/AKT途徑激活TGF-β 樣纖維化作用，最終將導(dǎo)致上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化樣改變，從而引起KD組織中異常的細(xì)胞外基質(zhì)積聚[16]。

1.2.3 mTOR信號(hào)通路 mTOR屬PI3K蛋白激酶類家族成員，mTOR是細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的調(diào)控因子，處于多個(gè)信號(hào)通路的交叉點(diǎn)[17]。mTOR活化至少要磷酸化兩個(gè)位點(diǎn): p70S6K和4E-BP1，這兩個(gè)位點(diǎn)的磷酸化會(huì)導(dǎo)致乏氧誘導(dǎo)因子-1a (hypoxia-induced factor-1a,HIF-1a)表達(dá)上調(diào)，HIF-1a參與KD的多種生物學(xué)過(guò)程，包括上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[12]、糖酵解[18]、血管形成[19]等，mTOR信號(hào)通路是調(diào)控I型膠原蛋白生成和ECM沉積的關(guān)鍵通路[20]。mTOR的活性形式(phospho-mTOR)在KD中過(guò)度表達(dá)，但在正常皮膚中卻沒(méi)有表達(dá)，雷帕霉素和其他mTOR抑制劑可以有效抑制KD角質(zhì)形成細(xì)胞[21]。Syed等[20]發(fā)現(xiàn)用mTOR信號(hào)通路抑制劑P529能有效的抑制KFs中HIF-1a、Akt、mTOR基因的表達(dá)，從而發(fā)揮抗瘢痕作用。mTOR抑制劑可抑制KD組織內(nèi)的多種細(xì)胞，臨床前的體內(nèi)外研究表明，抑制mTOR信號(hào)通路藥物的研發(fā)將是未來(lái)治療KD中較值得關(guān)注的領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，KD的形成是由多種信號(hào)分子調(diào)控的復(fù)雜疾病，因此單一的治療并不能取得很好的臨床效果，容易造成KD的復(fù)發(fā)。

2 KD的治療

KD的治療包括藥物治療、手術(shù)治療、冷凍治療、激光治療及聯(lián)合治療等，單一治療復(fù)發(fā)率極高，單純手術(shù)切除KD的復(fù)發(fā)率可高達(dá)100%，且復(fù)發(fā)后通常比原病變更為嚴(yán)重，因此不推薦使用[22，23]，有學(xué)者嘗試了KD的聯(lián)合治療方案，許多關(guān)于KD的長(zhǎng)期回顧性研究說(shuō)明了手術(shù)聯(lián)合放療的重要性[24，25]，最近的一項(xiàng)薈萃分析回顧了9048例治療過(guò)的KD，發(fā)現(xiàn)術(shù)后放療的復(fù)發(fā)率低于單純放療(分別為22%和37%，P=0.005)，而需要干預(yù)的嚴(yán)重并發(fā)癥低于1%[24]。多項(xiàng)研究表明，放射性同位素高劑量率(high-dose-rate,HDR)近距離照射治療能有效地預(yù)防和治療KD[25，26]，特別是那些對(duì)外照射放療或糖皮質(zhì)激素藥物抵抗的患者，復(fù)發(fā)率可降至4.7%～21%，手術(shù)聯(lián)合HDR近距離放射治療明顯降低了頑固性KD的復(fù)發(fā)率，良好的美容效果獲得了86.9%的滿意率。以上研究結(jié)果均表明手術(shù)聯(lián)合放療能明顯降低KD的復(fù)發(fā)率，緩解患者痛癢癥狀，證明了術(shù)后放療的有效性。目前對(duì)于手術(shù)聯(lián)合放療治療KD的機(jī)制研究并不多，了解KD術(shù)后放療的機(jī)制在制定放療方案方面至關(guān)重要。

2.1 KD的術(shù)后放療機(jī)制 目前認(rèn)為，人類皮膚KD來(lái)源的成纖維細(xì)胞具有腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性，被認(rèn)為是一種良性皮膚腫瘤[27]，Wulandari等[28]也指出KD具有侵襲性生長(zhǎng)、不會(huì)自發(fā)消退、復(fù)發(fā)率高等腫瘤類疾病的特征，在KD和腫瘤之間最關(guān)鍵的相似之處是它們具有相同的細(xì)胞生物能如無(wú)氧糖酵解、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等生物學(xué)行為，KD微環(huán)境和腫瘤類似，因此放療作為腫瘤的主要手段之一，同樣適用于KD。

放射治療是利用射線照射組織，在組織細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生次級(jí)電子，通過(guò)直接或間接電離作用破壞DNA的分子結(jié)構(gòu)，從而抑制細(xì)胞的分裂和增殖[29]。放療抑制KD的機(jī)制是多方面的，首先，放療能抑制術(shù)后切口成纖維細(xì)胞的遷移、增殖和膠原合成分泌等功能；其次，大量研究表明，炎癥是KD形成或復(fù)發(fā)的重要因素，放射治療可通過(guò)削弱免疫細(xì)胞功能和減少功能紊亂的血管形成而強(qiáng)烈抑制炎癥反應(yīng)[30，31]；當(dāng)KD患者單純接受放射治療時(shí)，皮損發(fā)紅幾乎立即改善，此后KD逐漸變平，且內(nèi)皮細(xì)胞比成纖維細(xì)胞對(duì)放射線更敏感，因此有理由認(rèn)為放療在很大程度上是通過(guò)抑制血管生成通過(guò)防止功能失調(diào)的血管形成，減少炎癥，從而抑制瘢痕疙瘩的發(fā)展起作用的[32，33]；最后，電離輻射引起的細(xì)胞凋亡也是放射治療抑制KD的重要機(jī)制之一，通過(guò)放射治療可降低局部組織TGF-β的含量，KFs生成減少，細(xì)胞外基質(zhì)和膠原纖維的合成也隨之減少，從而抑制KD的復(fù)發(fā)[34]。2016年Li等[35]首次報(bào)道了 KD放療的相關(guān)分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)mir-21/smad7能促進(jìn)I型膠原的合成，而電子線照射可以通過(guò)改變mir-21/smad7介導(dǎo)的p38活化而減少KD膠原的沉積，但放療作用于KD的確切分子機(jī)制仍不清楚，值得更深入的探究。

2.2 KD術(shù)后放療劑量 因KD患者病情的不同，利用射線治療KD的有效率也不盡相同，文獻(xiàn)報(bào)道KD放療的生物有效劑量(biological effective dose, BED)>30Gy時(shí)可將KD的復(fù)發(fā)率降至10%以下[36]，目前認(rèn)為KD放療在30 Gy以內(nèi)是安全照射劑量，幾乎沒(méi)有證據(jù)證明KD或周圍健康皮膚暴露在30Gy的淺表照射劑量下會(huì)癌變[37]。但放射治療會(huì)引起皮膚色素沉著、血管擴(kuò)張、潰瘍等不良反應(yīng)，因此還是應(yīng)嚴(yán)格把控放療的總劑量，采取分割照射模式比單次高劑量照射更可靠，可降低色素沉著和其他不良反應(yīng)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。Kal等[38]認(rèn)為最優(yōu)化的放療方案是術(shù)后前三天每天以6 Gy放療，既能達(dá)到30 Gy的生物有效劑量，又能有效預(yù)防放療帶來(lái)的副反應(yīng)。BED的計(jì)算方式為1次照射劑量×照射次數(shù)×[1 + 1次照射的劑量/(α/β)]，KD組織的α/β值約為10 Gy，而KD術(shù)后放療的α/β值較低(平均為2.8 Gy)，因此，在短時(shí)間內(nèi)以高劑量照射KD是有效的，單次5 Gy的劑量可有效的誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞放射分解[33]，王慶國(guó)等[39]運(yùn)用兩種不同照射劑量治療107例KD患者，術(shù)后24 h內(nèi)開(kāi)始放射治療，結(jié)果顯示照射劑量5Gy組的有效率為90.7%，劑量為4Gy組的有效率為66.7%。我國(guó)KD臨床治療推薦以下兩種放射治療模式：(1)低分割照射模式?？偭靠刂圃?7.5～20 Gy/ 4～5次/4～5 d。(2)高分割照射模式?？偭繛?8Gy/2次/1～2周，可嘗試用于難治性和高復(fù)發(fā)性的KD術(shù)后復(fù)發(fā)的預(yù)防。2種放射治療模式間的差異有待于更多臨床實(shí)踐加以證實(shí)[40]。也有學(xué)者建議根據(jù)KD發(fā)生部位的不同給于不同的放射治療模式[41]，KD的放療方案的制定需要綜合多因素考慮，包括KD的嚴(yán)重程度、手術(shù)方式、部位、易復(fù)發(fā)情況等。

2.3 KD術(shù)后放射源的選擇 KD主要發(fā)生于真皮，病變部位較為表淺，在放射物質(zhì)的選擇上尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。常用的放射源主要有3種：①X射線治療機(jī)及各類加速器產(chǎn)生的X射線；②各類加速器產(chǎn)生的電子線、中子、負(fù)P介子、質(zhì)子及重粒子等。③放射性同位素產(chǎn)生的α、β和γ射線。由于X射線穿透力強(qiáng)，對(duì)周圍組織損傷大，現(xiàn)已基本不用，目前放射性同位素射線及加速器產(chǎn)生的電子線較多用于KD的放療。

2.3.1 電子線 電子線與光子和傳統(tǒng)的深部X射線相比，具有優(yōu)越的放射物理學(xué)特性，電子線在入射面至一定深度范圍形成較均勻的劑量分布，而在此深度以后劑量迅速跌落，因此可以用電子線放射治療取代傳統(tǒng)的X射線治療[42]。Shen等[37]報(bào)道用6 或7 MeV電子線對(duì)568例患者的834處KD進(jìn)行放療，其中826處KD是術(shù)后放療，局控率可達(dá)88.25%。用電子線治療KD，在產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的同時(shí)，可以有效的保護(hù)深部組織及靶區(qū)周圍組織[43]。

2.3.2 銥-192近距離放射治療 由于皮膚表面和放射源之間的距離變化，電子線難以對(duì)位于不平坦皮膚表面上的KD術(shù)后切口施加均勻的放射劑量，而銥-192近距離放射治療提供了一種對(duì)病變進(jìn)行更集中照射的替代方法。大部分文獻(xiàn)報(bào)道用銥-192近距離放射治療術(shù)后KD，復(fù)發(fā)率平均低于15%[44]。鐘亞華等[45]分別千伏X線、電子線和銥-192對(duì)KD切口進(jìn)行放射治療，其有效率分別為81.4%、86.6%、92.7%，但不同放療射源治療KD的療效比較仍需更多的臨床研究。Kuribayashi等[46]通過(guò)制造與術(shù)后切口適形的放射性同位素施源器，即使切口過(guò)大或表面不平坦，高劑量率近距離淺表照射治療仍可提供均勻的輻射劑量，較適用于下頜，肩膀，胸壁和腋下皮膚的切口。近距離放射治療增加了對(duì)正常組織的保護(hù)，與之前提到的治療方法相比，低劑量率(LDR)和高劑量率(HDR)近距離放射治療都是可耐受和有效的,HDR近距離放射治療的平均復(fù)發(fā)率低，優(yōu)于LDR近距離放射治療[47]。KD可發(fā)生于全身各處皮膚，需要根據(jù)KD切口的大小、位置、周邊器官情況及醫(yī)院設(shè)備，選擇合適的放射源。當(dāng)然發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于彎曲調(diào)整形狀、保證射線劑量均勻分布于KD術(shù)后切口的新型施源器也將是未來(lái)的目標(biāo)。

2.4 KD術(shù)后放療的時(shí)間窗 正常條件下，成纖維細(xì)胞的倍增時(shí)間是43.5 h；然而，在KD中，其倍增時(shí)間減少到29.5 h，快速分裂和增殖的細(xì)胞對(duì)放射線敏感，為了抵消生長(zhǎng)因子的加速繁殖作用，目前推薦術(shù)后應(yīng)盡快對(duì)KD開(kāi)始輔助放療[33]。Van Leeuwen等[47]對(duì)KD術(shù)后放療時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)性回顧分析，發(fā)現(xiàn)手術(shù)切除KD后7h內(nèi)開(kāi)始放療比24 h后放療的復(fù)發(fā)率低，Jiang等[48]6 h內(nèi)對(duì)術(shù)后KD行首次放療也觀察到同樣的現(xiàn)象。KD切除術(shù)后24 h內(nèi)，切口處的纖維母細(xì)胞和不穩(wěn)定膠原細(xì)胞占大部分，對(duì)放射線敏感，而纖維母細(xì)胞24 h后轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞，因此術(shù)后24h內(nèi)放療是治療瘢痕較好的時(shí)間選擇[49，50]。

KD放療后復(fù)發(fā)和很多因素有關(guān)，如KD的大小、部位、手術(shù)方式、采用放射源的類型、術(shù)后放療的時(shí)間和劑量等，因此，根據(jù)不同病人KD術(shù)后切口采取合理的放療方案，進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)聯(lián)合放療是重要的。

3 展望

目前，對(duì)KD多采用聯(lián)合治療的方法，術(shù)后放療被證明是療效較好的方法之一。隨著對(duì)KD發(fā)病及放療機(jī)制的深入研究，相信對(duì)KD的放射治療將會(huì)進(jìn)入到針對(duì)特定分子生物學(xué)靶點(diǎn)進(jìn)行個(gè)體化放療的階段，如可通過(guò)某一機(jī)制來(lái)增強(qiáng)KD的放療敏感性從而達(dá)到更好的抑制，KD處于乏氧狀態(tài)，乏氧會(huì)誘導(dǎo)組織產(chǎn)生HIF-α，而乏氧又是放療抵抗的核心因素，有學(xué)者正進(jìn)行抑制HIF-α信號(hào)通路來(lái)增加KD放療敏感性的研究，相信因個(gè)體差異實(shí)施個(gè)性化的精準(zhǔn)放療將成為今后KD放療的新趨勢(shì)[51]。