“創(chuàng)傷因子”-PDGF促進(jìn)創(chuàng)面愈合的研究進(jìn)展

王曉陽，龔思宇，王興蕾，姜篤銀,

1.山東大學(xué)第二醫(yī)院整形燒傷科，濟(jì)南 250033； 2.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272067； 3.山東大學(xué)第二醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)中心，濟(jì)南 250033

實現(xiàn)創(chuàng)面修復(fù)是治療皮膚軟組織缺損的終極目標(biāo)，也是臨床上時常會遇到的挑戰(zhàn)，創(chuàng)面愈合受損會導(dǎo)致患者生活質(zhì)量下降和醫(yī)療費(fèi)用增加，從而給家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)，因此，研究者不斷在探索新方法來治療難愈性創(chuàng)面或加速創(chuàng)面愈合。大量研究表明，生長因子和細(xì)胞因子通過趨化和刺激細(xì)胞增殖，加速細(xì)胞外基質(zhì)和新生血管形成，重建組織完整性，在創(chuàng)面愈合過程中起著十分重要的作用。

血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)在胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化及對組織損傷反應(yīng)等過程中具有十分重要的作用。研究表明，PDGF在脊髓損傷[1]、子宮內(nèi)膜損傷[2]、肌腱損傷[3]、急性心血管損傷[4]及皮膚創(chuàng)傷[5]等多種組織器官損傷修復(fù)中均發(fā)揮重要作用，因此被稱為“創(chuàng)傷因子”[6]。在創(chuàng)傷發(fā)生后，PDGF首先由血小板分泌釋放，隨后巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等也開始分泌。在皮膚組織損傷修復(fù)中，PDGF參與創(chuàng)傷愈合的全過程，它可以趨化中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的遷移，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的生成，刺激成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。雖然PDGF在創(chuàng)面愈合相關(guān)的基礎(chǔ)和臨床研究取得較大進(jìn)展，但其使用仍存在諸如傳遞不足、安全性存疑等問題。本文就PDGF在創(chuàng)面愈合中的作用及安全性進(jìn)行綜述。

1 PDGF研究背景

目前已知PDGF基因有四種：PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D。其產(chǎn)物以二硫鍵連接成同二聚體或異二聚體的形式分泌，也即PDGF家族五大成員：PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC、PDGF-DD和PDGF-AB。PDGF來源廣泛，由心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及腎臟、眼睛、肝臟等多個組織器官分泌[7]，其中創(chuàng)面修復(fù)相關(guān)的PDGF主要來源于血小板、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞。PDGF 生成后，以自分泌和(或)旁分泌的方式激活PDGF的受體(表1)。PDGF與受體結(jié)合后激活細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[包括組織絲裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPKs)信號通路等]參與細(xì)胞增殖、存活和遷移等生物學(xué)行為[8]。

表1 PDGF配體與對應(yīng)可激活受體

2 PDGF在不同創(chuàng)面的應(yīng)用進(jìn)展

PDGF能夠刺激單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等組織修復(fù)所必需細(xì)胞的趨化、增殖和新基因的表達(dá)，有效促進(jìn)創(chuàng)面愈合，而PDGF在正常皮膚和難愈合的皮膚潰瘍中呈低表達(dá)。從愈合過程來看，PDGF參與創(chuàng)面愈合全過程，在愈合早期，高濃度的PDGF促進(jìn)細(xì)胞增殖；在愈合后期，低濃度PDGF可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化并促進(jìn)膠原生成[9-10]。從創(chuàng)面類型來看，PDGF對各種急性傷口、熱損傷、放射性皮膚潰瘍、慢性難愈性創(chuàng)面(如糖尿病潰瘍、慢性靜脈性潰瘍、壓瘡)等均有顯著療效。

2.1放射性潰瘍 在急性放射性皮膚潰瘍組織中，成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等分泌PDGF-BB減少，組織中PDGF受體表達(dá)減弱，血管內(nèi)皮細(xì)胞的生成顯著減少，成為導(dǎo)致此種創(chuàng)面難以愈合的機(jī)理之一。文獻(xiàn)報道，聯(lián)合應(yīng)用間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)和PDGF能夠有效促進(jìn)放射性潰瘍創(chuàng)面的愈合[11]。

2.2燒傷創(chuàng)面 在燒傷治療中，各種生物敷料被廣泛應(yīng)用，其中含PDGF-BB的生物敷料對燒傷創(chuàng)面治療具有更加顯著的效果。負(fù)載PDGF的纖維蛋白生物基質(zhì)可以通過控制生長因子的輸送促進(jìn)嚴(yán)重?zé)齻麆?chuàng)面的愈合[12]；PDGF-BB基因轉(zhuǎn)染的MSCs混合豬膀胱脫細(xì)胞基質(zhì)用于治療大鼠全層燒傷創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)燒傷創(chuàng)面早期細(xì)胞外基質(zhì)沉積并釋放PDGF-BB，能夠促進(jìn)肉芽組織及血管生成，促進(jìn)全層燒傷創(chuàng)面愈合[13]。

2.3急性創(chuàng)面 急性皮膚軟組織損傷是臨床常見的創(chuàng)傷類型，使用外源性PDGF-BB可以顯著增加炎癥細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的遷移，并促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積和膠原形成，有利于創(chuàng)面愈合[14]。PDGF是由四種肽鏈(A鏈、B鏈、C鏈、D鏈)組成同型或異型二聚體，有研究者通過結(jié)合PDGF-B鏈上的第153～162個氨基酸序列(VRKIEIVRKK)和衍生自β淀粉樣蛋白肽的自組裝基序，設(shè)計的PDGF模擬肽水凝膠能夠誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長和遷移，促進(jìn)血管分支的形成，加速傷口愈合[15]。自體皮膚移植所致供體部位創(chuàng)面也是一種急性損傷，研究表明PDGF的應(yīng)用可以明顯改善供體部位的創(chuàng)面愈合狀況[16]。

2.4慢性創(chuàng)面 慢性創(chuàng)面的形成機(jī)制復(fù)雜，治療難度大且效果差，是困擾臨床醫(yī)師的一大難題。隨著研究進(jìn)展，PDGF在慢性創(chuàng)面愈合中的重要性得到新的認(rèn)識。研究表明，使用外源性PDGF可以明顯改善糖尿病潰瘍創(chuàng)面的愈合。例如，針對延遲傷口愈合的糖尿病小鼠模型，PDGF聯(lián)合萬古霉素與慶大霉素制成的納米材料可有效促進(jìn)糖尿病感染創(chuàng)面的修復(fù)[5]；PDGF-BB可以改善糖尿病大鼠全層皮膚切除傷口的愈合質(zhì)量，增強(qiáng)血管新生、細(xì)胞增殖和上皮形成，并形成更厚、更有組織排列規(guī)律的膠原纖維沉積[17]，還可以顯著提高創(chuàng)面組織中硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)和非酶抗氧化劑濃度，降低一氧化氮濃度，有效改善糖尿病創(chuàng)面愈合早期的氧化平衡[18]；采用病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移、質(zhì)粒轉(zhuǎn)染等技術(shù)上調(diào)創(chuàng)面組織PDGF表達(dá)，可以加速糖尿病大鼠傷口皮膚的修復(fù)過程[19]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的MSCs表型缺陷會損害其在細(xì)胞治療中的效果，PDGF-BB可以逆轉(zhuǎn)此種異常細(xì)胞表型，調(diào)節(jié)MSCs的正常功能[20]。除糖尿病潰瘍外，PDGF對慢性靜脈性潰瘍、壓瘡等也有明顯促進(jìn)愈合的作用。

2.3PDGF創(chuàng)面應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展

2.3.1PDGF與干細(xì)胞：組織工程的重點(diǎn)在于聯(lián)合使用干(祖)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)或生物材料(如支架和生長因子)使受損機(jī)體結(jié)構(gòu)再生，生長因子的加入可使干細(xì)胞移植成功率大大提升。MSCs具有自我更新和多譜系分化的能力，能夠通過旁分泌作用，加速創(chuàng)面愈合，減少瘢痕形成，是組織工程中常用的“種子細(xì)胞”。在移植脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,ADSCs)促進(jìn)創(chuàng)面愈合的過程中，PDGF有著十分重要的作用。PDGF-DD在ASCs中高表達(dá)，并通過促進(jìn)線粒體活性氧的產(chǎn)生和線粒體裂變增加ASCs的增殖和遷移[21]。對ASCs進(jìn)行PDGF-AA基因敲除后促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用明顯減弱，表明PDGF-AA可以輔助ASCs促進(jìn)創(chuàng)面愈合[22]。PDGF-BB通過旁分泌途徑介導(dǎo)ASCs對角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用，從而更有效地誘導(dǎo)創(chuàng)面愈合過程中的再上皮化[23]，PDGF-BB還可以刺激牙周膜中MSCs增殖和細(xì)胞生長，并以濃度依賴的方式減少膠原的產(chǎn)生，促進(jìn)膠原鏈的穩(wěn)定和細(xì)胞外基質(zhì)的成熟[24]。此外，PDGF在血管生成過程中能夠直接影響MSCs的分化和趨向性[25]，這是皮膚再生的一個主要過程。研究表明， PDGF-BB干預(yù)后MSCs的增殖被激活，與遷移相關(guān)的基因表達(dá)增加，促進(jìn)血管生成相關(guān)生長因子的分泌，使MSCs能夠以旁分泌方式刺激內(nèi)皮遷移和血管生成[26]。因此，聯(lián)合應(yīng)用MSCs和PDGF促進(jìn)創(chuàng)面愈合效果更加顯著。對于糖尿病患者而言，其MSCs表型發(fā)生缺陷，多分化潛能發(fā)生改變，增殖減少，并抑制了向炎癥部位的遷移和歸巢，纖溶活性降低，故而容易形成慢性創(chuàng)面，而該異常細(xì)胞表型能夠被PDGF-BB逆轉(zhuǎn)[20]。PDGF-CC通過激活PDGFR-αα信號傳導(dǎo)促進(jìn)人類MSC增殖并保持其多能性；在小鼠MSC中，通過PDGFR-αα和PDGFR-ββ誘導(dǎo)的PI3-K信號傳導(dǎo)促進(jìn)MSCs遷移；通過調(diào)節(jié)小鼠脂肪來源的干細(xì)胞促進(jìn)毛發(fā)生長；過表達(dá)PDGF-CC的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到內(nèi)皮祖細(xì)胞中增加其增殖、遷移和粘附性能，并誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，從而促進(jìn)缺血組織的血運(yùn)重建[27]。

2.3.2PDGF與基因工程：PDGF應(yīng)用于創(chuàng)面治療效果顯著，但是常常存在劑量依賴性。高劑量使用PDGF會增加不良作用，因此需要一種更有效的方式將PDGF直接輸送到參與創(chuàng)面愈合反應(yīng)的細(xì)胞中。隨著基因工程的發(fā)展，以病毒作為基因轉(zhuǎn)移的載體可以上調(diào)損傷組織內(nèi)相關(guān)細(xì)胞的PDGF表達(dá)，消除受損組織內(nèi)PDGF相對或絕對分泌不足的缺陷。研究表明，病毒介導(dǎo)的PDGF-B基因轉(zhuǎn)移,促進(jìn)了I型糖尿病小鼠模型中新生血管和肉芽組織形成，改善了內(nèi)皮細(xì)胞募集不足的缺陷，加速糖尿病傷口的愈合[28]。制備表達(dá)PDGF-BB的質(zhì)粒，將其與聚乳酸-乙醇酸納米球整合，轉(zhuǎn)染到皮膚創(chuàng)面以上調(diào)創(chuàng)面PDGF-BB的表達(dá)，顯示潰瘍面積逐漸減少[19]。PDGF-BB基因轉(zhuǎn)染骨髓MSCs于治療燒傷創(chuàng)面，創(chuàng)面PDGF-BB表達(dá)也明顯增多，能夠促進(jìn)肉芽組織及血管生成，從而促進(jìn)全層燒傷創(chuàng)面愈合[13]。

2.3.3PDGF與組織工程：PDGF在使用過程中還存在傳遞效率低的問題。研究者們?yōu)榧铀賱?chuàng)面愈合，制備了多種不同的材料和載體。利用重組PDGF-BB合成海藻酸硫酸鹽水凝膠處理創(chuàng)面，其愈合速度明顯快于單用PDGF-BB[29]。負(fù)載PDGF-BB殼聚糖納米顆粒的聚己內(nèi)酯電紡纖維支架與單獨(dú)使用PDGF-BB或殼聚糖納米顆粒相比，成纖維細(xì)胞趨化行為更強(qiáng)，細(xì)胞團(tuán)的生長速度更快。借助海藻酸鈉和葡聚糖作為遞送系統(tǒng)，將PDGF-BB制備成可注射的水凝膠用于小鼠急性創(chuàng)面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種水凝膠遞送系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)釋放PDGF-BB，進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)面愈合[30]，類似的纖維蛋白水凝膠系統(tǒng)同樣能夠?qū)崿F(xiàn)PDGF的緩釋[31]。因此，生長因子復(fù)合載體實現(xiàn)對創(chuàng)面的可控性精準(zhǔn)輸送可能是未來治療創(chuàng)面的一個發(fā)展方向。

2.4PDGF應(yīng)用適應(yīng)證與禁忌證 有大量研究顯示PDGF具有顯著的促進(jìn)創(chuàng)面愈合能力，但具體到臨床應(yīng)用中，它們適合什么樣的創(chuàng)面以及會有哪些風(fēng)險仍不完全清楚。根據(jù)當(dāng)前的研究表明，PDGF廣泛適用于治療各種急性創(chuàng)傷、慢性創(chuàng)面，如切割傷、熱損傷[12]、糖尿病潰瘍、慢性靜脈性潰瘍、壓瘡、放射性潰瘍等。重組人PDGF-BB最早獲得美國食品和藥物管理局(food and drug administration,FDA)的批準(zhǔn)，用于治療肢體糖尿病潰瘍(貝卡普勒明凝膠)。然而在2008年，美國FDA發(fā)布聲明稱該藥物臨床用量達(dá)3管(每管貝卡普勒明凝膠規(guī)格為15g，PDGF-BB濃度為0.01%)及以上會增加癌癥死亡風(fēng)險。這種致癌的不良反應(yīng)可能并不令人驚訝，因為在貝卡普勒明凝膠中使用的PDGF-BB比人血清中的PDGF-BB水平(1～10ng/mL)高出10萬～100萬倍，并且PDGF-BB或其病毒形式的過度表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化。盡管如此，目前尚未出現(xiàn)該藥物的使用導(dǎo)致癌癥發(fā)生或進(jìn)展的證據(jù)[32]，但合并癌癥是否作為PDGF使用的禁忌證仍有待于進(jìn)一步研究。

2.5PDGF應(yīng)用安全性評價 在眾多研究的細(xì)胞活性因子中，重組人PDGF(recombinant human PDGF,rhPDGF)是FDA批準(zhǔn)的唯一通過局部應(yīng)用促進(jìn)傷口閉合的重組細(xì)胞因子。FDA聲明這種凝膠使用過量有增加癌癥死亡的風(fēng)險，大量的實驗研究中，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)PDGF信號的過度激活與腫瘤和其他涉及細(xì)胞過度增殖的疾病發(fā)生有關(guān)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)PDGF與乳腺癌、子宮平滑肌瘤、隆突性皮膚纖維肉瘤(dermatofibrosarcoma protuberans,DFSP)、胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal-stromal-tumor,GIST)、白血病和膠質(zhì)瘤、前列腺癌[33]、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等腫瘤疾病有關(guān)，也與動脈粥樣硬化和組織纖維化的發(fā)生有關(guān)，但PDGF是否會引起這些疾病的發(fā)生目前尚不確定。為了客觀評價PDGF應(yīng)用的安全性，筆者檢索了近十年的臨床研究，發(fā)現(xiàn)源自PDGF-BB蛋白的新型肽化合物沒有細(xì)胞毒性，不會激活免疫系統(tǒng)[34]；Tavelli等[35]發(fā)現(xiàn)，rhPDGF在用于治療牙周再生、骨缺損等疾病時，未出現(xiàn)與使用rhPDGF相關(guān)的并發(fā)癥；Paul等[36]通過靜脈輸注rhPDGF-BB治療帕金森病，發(fā)現(xiàn)rhPDGF-BB耐受性良好，未發(fā)現(xiàn)與rhPDGF-BB相關(guān)的不良反應(yīng)。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)PDGF-BB和PDGF-DD在胃癌組織中的高表達(dá)與患者的預(yù)后不良和生存率有關(guān)[37]；離體實驗發(fā)現(xiàn)PDGF-BB能夠顯著促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖，并增強(qiáng)該細(xì)胞系的侵襲性[38]，但這一結(jié)論并沒有在個體水平得到驗證。因此，對于PDGF的作用應(yīng)給予理性分析探討。從一方面來看，PDGF作為機(jī)體生長發(fā)育和修復(fù)所必須的生長因子是機(jī)體本身不可或缺的，外源性補(bǔ)充PDGF用于治療創(chuàng)面愈合僅是作為機(jī)體自身生產(chǎn)量無法滿足需求時的補(bǔ)充。另一方面，到目前為止，市面上已獲批的PDGF藥物尚未出現(xiàn)治療劑量的致瘤案例，這說明PDGF在治療創(chuàng)面愈合方面的安全性經(jīng)受住了考驗。

3 結(jié)語

創(chuàng)面愈合是一個復(fù)雜的生物過程，包括炎癥階段、增殖階段和重塑階段。被稱為“創(chuàng)傷因子”的PDGF在這過程中起著十分重要的作用。PDGF可通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制發(fā)揮作用，促進(jìn)各種急慢性創(chuàng)面的愈合。PDGF通過促進(jìn)傷后細(xì)胞趨化、遷移和增殖，促進(jìn)炎癥反應(yīng)、再上皮化和血管生成來發(fā)揮作用，還有助于創(chuàng)面愈合后期的組織重塑。PDGF未來研究方向可能是不同PDGF亞型在不同創(chuàng)面條件、不同劑量及應(yīng)用時機(jī)下的作用效果，以及與何種細(xì)胞因子或生物載體材料組合可以實現(xiàn)最佳治療效果、最優(yōu)輸送途徑。外源性應(yīng)用PDGF安全性評價仍需要大量臨床案例的實踐檢驗。

作者貢獻(xiàn)聲明：王曉陽：論文撰寫、修改及審校、文獻(xiàn)檢索；龔思宇：資料收集、文獻(xiàn)檢索；王興蕾：論文修改及校審；姜篤銀：研究內(nèi)容設(shè)計、研究指導(dǎo)、論文修改、經(jīng)費(fèi)支持