转化生长因子β１对瘢痕形成的影响

刘　玲　陈敏亮

刘 玲1综述 陈敏亮2审校

瘢痕形成是一个复杂的病理过程，细胞因子在这个过程中的作用是近年来的研究热点。目前认为转化生长因子β1 (transforming growth factor-β1，TGF-β1)与病理性瘢痕的发生发展关系非常密切[1]，可以趋化炎性细胞及组织修复细胞向创面聚集，诱导强烈的单核细胞炎症反应、新生血管形成和促进成纤维细胞发生趋化性迁移、增生和合成细胞外基质(extracellular,ECM) ,因此几乎影响到创面愈合和瘢痕形成过程中的所有阶段[2]。现将其作用作一综述。

1TGF-β1在细胞增殖中的作用

TGF-β1作为一种多功能细胞因子，调节成纤维细胞的生长和分化，刺激成纤维细胞增殖。正常状态时主要储存于血小板和成纤维细胞中,在创伤后浓度增加。早期TGF-β1可以诱导TGF-α、血小板衍生生长因子（PDGF）、重组碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）聚集到伤口,同时可以吸引单核细胞迁移到伤口并转化为巨噬细胞,TGF-β1还通过抑制上皮细胞、内皮细胞和淋巴细胞来促进间质来源细胞的增殖。国内学者[3]通过观察不同浓度及作用时间的TGF-β1刺激增生性瘢痕来源的成纤维细胞数量、细胞周期、增殖指数PI和细胞核内抗原（PCNA）的影响，发现TGF-β1浓度在100ng/ml时对细胞的促增殖作用达到饱和, PCNA表达明显增强，说明TGF-β1使成纤维细胞DNA的合成明显增加。Thinle[4]等在研究在病理性瘢痕中发现TGF-β1和TGF-β2水平显著增高，他们认为Fas介导的成纤维细胞凋亡不仅由于对TGF-β1的过激反应，而且自分泌表达的TGF-β1加速了成纤维细胞的增殖和胶原合成速度，TGF-β1是瘢痕形成过程中抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞凋亡过程的关键因素。

2TGF-β1在细胞外基质及纤维化形成中的作用

TGF-β1在创伤后期释放直接作用于成纤维细胞胞膜上的TGF-β受体,刺激ECM中Ⅰ型前胶原合成, 抑制降解ECM的蛋白酶产生，扰乱了胶原合成与降解之间的平衡，引起ECM的沉积。Ardeshir[5]等通过病理性遗传易感性研究，认为TGF-β1诱导ECM蛋白表达的差异性可能是病理性瘢痕的病因。Victor[6]等指出组织中TGF-β1不依赖于外源性的单核细胞和巨噬细胞以及内源性的肌成纤维细胞，而是通过细胞传代和维持细胞表型的稳定性来维持组织中胶原的大量沉积。ECM内环境的稳定性维持在很大程度上依赖于基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPS）及其组织抑制因子（tissue inhibitors of MMP,TIMPS）的协调控制,MMPS-TIMPS是参与ECM降解和重建的主要蛋白酶系统。缪泽群[7]等认为在瘢痕形成早期TGF-β1调节基质金属蛋白酶（MMPS）,使其分泌量显著升高，通过降解上皮细胞和成纤维细胞的基底膜和ECM蛋白，促使ECM代谢增加，诱导瘢痕的形成。Kwak[8]等证实了TGF-β1可以抑制MMPS的表达和活化,上调TIMPS等蛋白酶抑制因子的表达,除此之外,可以通过自分泌和旁分泌的方式促进ECM成分如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原和纤维粘连蛋白的合成,从而阻碍ECM降解,产生沉积。Singh[9]等也认为TGF-β1过度表达导致器官纤维化发生,具体机制是通过影响ECM成分的变化来实现的。纤维化通过TGF-β1 持续高浓度的表达成正比增加,促进ECM成分的合成,抑制其降解,引起了ECM的大量沉积。Yong[10]等发现不同浓度TGF-β1诱导肌成纤维细胞以自分泌方式表达TGF-β1下调肌原蛋白的表达,在体外诱导纤维粘连蛋白生成。在肌肉损伤后，TGF-β1的浓度增高，不仅仅归因于淋巴细胞浸润而且还与局部的肌细胞有关，TGF-β1诱导肌细胞向成纤维细胞转化，在骨骼肌受伤后纤维化机制中起到了至关重要的作用。在瘢痕纤维化形成机制方面,Colwell[11]等发现结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF) 在病理性瘢痕成纤维细胞中呈高水平表达,在TGF-β作用尤其是TGF-β1刺激下产生大量的CTGF,极大地促进了瘢痕的形成,在病理性瘢痕中尤为显著。

3TGF-β1与血管形成

TGF-β1可以对血管内皮细胞的趋化性迁移、增生和分化起调节作用。组织损伤早期内皮细胞肥大，TGF-β1刺激巨噬细胞分泌血管发生因子，这种因子对内皮细胞有趋化作用，使内皮细胞分裂增生、趋化、向无血管或血管较少的区域迁移，逐渐形成毛细血管芽，延伸并融合成网并逐渐管道化，通过对瘢痕组织进行CD34微血管染色发现管腔被部分或完全阻塞，随着时间的推移血管通畅度增大，血管由新生态变为成熟态[12]。Volker[13]等通过对血小板来源TGF-β1的研究认为处于生长期的内皮细胞在TGF-β1的特殊调控下，以细胞周期依赖性的特殊方式调节凝血系统的微环境。TGF-β1可以抑制G1期的内皮细胞，调节维持内皮细胞稳态蛋白的表达，血栓调节素、t-PA、U-PA以及PAI-1在S/G2期的高表达是由于TGF-β1在不同条件下选择作用的，包括创面愈合和血管形成阶段。Giovanni[14]等认为创伤早期TGF-β1应激性释放浓度增高，诱导细胞调亡，阻止畸形血管产生。另外促使内皮细胞表达成纤维生长因子-2,上调血管内皮生长因子合成，TGF-β1是有效的血管发生诱导剂，对创伤愈合和瘢痕形成的血管形成阶段有重要的调控作用。

4TGF-β1在伤口收缩中的作用

创伤修复后期伤口开始收缩,伤口中富含肌动蛋白的肌成纤维细胞沿收缩方向排列, TGF-β1是直接诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的重要细胞因子。肌成纤维细胞具有介于成纤维细胞和平滑肌细胞之间的超微结构特征，具有很强的收缩功能，其动力主要来自于α-平滑肌肌动蛋白，这种细胞骨架蛋白是成纤维细胞收缩的典型标志。有学者[15]应用不同浓度的TGF-β1诱导瘢痕肌成纤维细胞来表达α-平滑肌肌动蛋白的作用。在创面愈合过程中，TGF-β1可趋化肌成纤维细胞到受伤部位，并诱导肌成纤维细胞表达高水平的α-平滑肌肌动蛋白mRNA在成纤维细胞中的表达。当TGF-β1含量达到50uɡ/l时，瘢痕成纤维细胞表达最强。他们认为TGF-β1和病理性创面收缩和瘢痕形成密切相关，在瘢痕形成过程中减少TGF-β1的生成或应用抗体阻断TGF-β1的作用有可能会抑制瘢痕增生。Victor[6]等发现TGF-β1在40～600pmol/l浓度之间诱导可促进α-平滑肌肌动蛋白增长，在600pmol/l时作用达到峰值。TGF-β1诱导的胶原合成和α-平滑肌肌动蛋白表达之间的关系提示细胞胶原合成活性和肌成纤维细胞数量存在必然的联系。

5TGF-β1在瘢痕组织中的表达及其转导信号

付小兵[16]等对增生性瘢痕标本进行免疫组化染色发现TGF-β1染色呈阳性，在瘢痕形成早期TGF-β1显著增高,TGF-βmRNA表达上调Ⅰ、Ⅲ或Ⅳ型前胶原基因表达促进瘢痕的增生，随着炎症的消退，瘢痕形成后期TGF-β来源减少，TGF-β1作用呈递减趋势，他们认为在瘢痕后期，bFGF在瘢痕形成后期作用较TGF-β1重要。Wang[17]等采用逆转录聚合链式反应技术在瘢痕组织和正常皮肤中观察TGF-βmRNA的含量，前者为后者的5倍,在病理性瘢痕TGF-βmRNA持续性高表达,证实TGF-β,尤其是TGF-β1的持续存在,对瘢痕形成中ECM沉积有很重要的调控作用。TGF-β1在伤后初期就可以提供正常愈合的信号物质,当这些信号受到抑制或过度表达时可以引起愈合不良或瘢痕形成。TGF-β1的信号传递主要是通过胞内介导子Smads家族实现的，通道限制性Smad2和Smad3，参与主动特异性信号传递，将胞外刺激传递到细胞核内，调节细胞内特异的基因表达和蛋白合成。有研究者[18]用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)的方法检测不同时期瘢痕和正常皮肤的TGF-β1、Smad2和Smad3和Smad4基因表达,证明在瘢痕增生期,成纤维细胞快速增殖, TGF-β1的下游分子信号分子基因表达增强可能激活信号通路,引起了胞外基质的大量分泌,而在瘢痕成熟期Smad2基因表达降低,介导的信号通路减弱可能引起瘢痕组织细胞增殖速度降低,ECM合成减少,使瘢痕进入稳定成熟的阶段。

6展望

TGF-β1作为一种多功能生长因子，在实验研究方面, 由于它的诱导作用比较稳定,目前在许多实验中作为主要诱导剂。在器官和组织间质纤维化中，TGF-β1的作用机制研究为其治疗提供一个新的途径。在创面愈合和瘢痕形成方面，对反义TGF-β1抑制瘢痕增生等基因技术的研究逐渐深入[19]，应用细胞因子调控已成为瘢痕治疗的未来发展趋势。目前TGF-β1生物制剂虽然在临床应用方面还存在着作用短暂、来源受限、价格昂贵等限制，但是可以预期随着TGF-β1在瘢痕形成中机理以及防治方面研究的不断突破，将会有更广阔的临床应用前景。

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[收稿日期]2008-11-12[修回日期]2009-1-6

编辑/张惠娟