皮肤创伤后无瘢痕愈合的研究进展

杨 青， 马 静， 夏 炜， 马显杰

皮肤创伤后无瘢痕愈合的研究进展

杨 青， 马 静， 夏 炜， 马显杰

伤口愈合; 瘢痕; 再生; 胶原; 透明质酸; 转化生长因子β; 同源盒异型基因

皮肤是人体最大的器官，由烧、创伤等各种原因引起的瘢痕可致躯干、四肢的形态及功能异常，引起不同程度的心理障碍。迄今为止，瘢痕的治疗结果尚不理想，治疗方法面临巨大挑战。1954年，A Hess最先证实，创伤后的胎豚鼠皮肤组织能快速修复而无瘢痕遗留，提出了除瘢痕之外的另一种愈合方式-无瘢痕愈合即再生。为达到这一理想目标，不少学者对胚胎及成体伤口愈合进行了大量对比研究。现作一综述。

胚胎期无瘢痕愈合并不存在于整个孕期。1991年，NS Adzick对大量的体内动物实验研究表明，哺乳动物胚胎在孕1/3～1/2期受到创伤后可完全再生修复。孕后期，伤口由再生式过渡为瘢痕愈合，这一过渡期已得到广泛认可，其主要表现为真皮增厚，伤口周围少量平行胶原束沉积，但真皮胶原构架基本完整，皮肤附属器(毛囊、汗腺、皮脂腺)缺如［1］。研究发现，除时间因素外，组织再生与创伤大小也密切相关［2］。由于胚胎与成体所处环境不同，且属于不稳定性组织，仍在继续发育中，其细胞成分、炎性介质、生长因子等与成体均有较大差异。要论证其中某一因素、细胞或因子在无瘢痕愈合中起的主要作用(除在胚胎或成体组织中单纯存在或缺失外)，必须符合以下条件［3］：①操纵应变量可导致成体瘢痕改善或无瘢痕愈合;②在胚胎早、中期，反方向操纵应变量可导致瘢痕的产生。在以上标准下，仅有少量细胞外基质、生长因子、基因片段可能成为瘢痕治疗的潜在机制及靶点。

1 胶原蛋白

皮肤组织中胶原束主要由Ⅰ、Ⅲ型胶原组成。胎儿与成人皮肤中两种胶原蛋白含量、沉积速率及排列规律均不同［4］。胚胎期，早、中期Ⅰ/Ⅲ型胶原比例较高，Ⅲ型胶原占30%～60%，出生后逐渐降低，成体皮肤中Ⅲ型胶原含量为10% ～20%［5］。胚胎早、中期胶原束纤细以三维网格状快速沉积，胶原含量虽高，但无过度沉积现象［6］;而瘢痕形成过程可见胶原束粗大，以平行、无序状沉积，且沉积速率较慢，常伴有过度沉积现象［7］。进一步研究发现，Ⅲ型胶原的含量决定胶原束的粗细程度，影响胶原排列规律，从而导致瘢痕产生［8］。寻求胶原产生的异同点，调控胶原代谢，是目前瘢痕防治的方法之一。

胶原蛋白分子内和分子间需通过肽链上的醛基(-CHO)形成共价键，进行交联并形成胶原纤维，而未形成交联的多肽链分子结构不稳定，极易被胶原酶破坏。脯氨酰羟化酶是胶原合成中重要的限速酶。胚胎早期，成纤维细胞分泌脯氨酰羟化酶高于胚胎晚期及成人成纤维细胞。其在胚胎期含量较高，孕20周左右开始下降，直至出生后降至成人水平［9］。而赖氨酰氧化酶可促进胶原交联。通过抑制赖氨酰氧化酶的活性，减少胶原蛋白的交联，从而缓解瘢痕产生。2006年，AS Colwell等发现，孕龄17 d(无瘢痕愈合)的胎鼠，赖氨酰氧化酶仅有微小升高，而孕龄19 d(瘢痕愈合)的胎鼠，赖氨酰氧化酶升高2倍以上并持续较长时间，提示降低赖氨酰氧化酶的活性可抑制胶原交联，抑制瘢痕产生。临床上应用β-氨基丙腈(beta-aminopropionitrile，BAPN)［10］和 D-青霉胺，通过与铜离子螯合来抑制赖氨酰氧化酶，从而抑制瘢痕产生［11］。

2 透明质酸

透明质酸是组成细胞外基质的主要成分，是由α-1，4-D-葡糖醛酸和β-1，3-N-乙酰-D-葡糖胺双糖结构反复交联组成的糖胺聚糖。其相对分子量平均为1×105～2×107道尔顿［12］，主要参与细胞的分裂、分化，炎性细胞的游走、迁移，细胞因子合成等过程，在伤口愈合中具有抗炎、调控胶原合成、促进伤口愈合等作用［13］。柳大烈(2002年)认为，透明质酸在胚胎皮肤和成人皮肤中的分布及其含量有明显差异，胚胎表皮及真皮含量明显高于成人。伤口愈合过程中，胎体内透明质酸持续增高，成人则明显降低，其原因可能与胎儿体内透明质酸酶低活性有关［14］。同时添加外源性透明质酸可减轻成人伤口愈后瘢痕形成［15］。相反，降低体外培养胎儿成纤维细胞中透明质酸的表达可获得类似成人伤口愈合表型［16］。以上实验推论，透明质酸浓度对伤口愈后瘢痕形成有一定的影响。除此之外，透明质酸分子量的大小对瘢痕形成也有一定影响，胚胎期，透明质酸分子量大且浓度较高［17］;随年龄增长，在透明质酸酶及活性氧(活性氮)持续作用下，大分子透明质酸被分解成大小不等的片段［18］。在伤口愈合过程中，高分子透明质酸可降低炎性反应及纤维组织增生，减轻纤维化产生［19］。而低分子透明质酸及其残余片段，则可持续引发纤维化，产生炎性反应及相应组织破坏［20］。

透明质酸是通过介导细胞表面受体如RHAMM/HMMR，CD44，LYVE1和TLR2，4，激活下游信号传导通路包括PI3激酶/AKT 和 MEK1/ERK1，2，抑制纤维化产生［21］。以上受体异常表达，将对伤口愈合产生明显影响。如：RHAMM-/-小鼠，在伤口愈合早期ERK1，2表达缺失，成纤维细胞、间充质细胞迁移分化速度缓慢，炎性反应及血管化延迟，伤口愈合速度减慢［22］。而角质细胞表面CD44受体反义表达，可导致角质细胞增殖速率降低，炎性反应降低，上皮化速率减慢［23］;创周角质细胞内TLR4受体缺如，将导致伤口愈合延迟［24］。因此，透明质酸浓度、分子量大小及下游传导通路异常将直接影响伤口愈合的速率及质量。

3 转化生长因子-β

转化生长因子-β(TGF-β)家族共含有9个亚族，27类因子，其中主要参与皮肤组织伤口愈合的是TGF-β亚族，包括TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3［25］。胚胎期，内源性 FGFs(成纤维细胞生长因子)水平较高，刺激角质形成细胞和成纤维细胞数量增多，分泌大量TGF-β3，皮肤急速扩张重塑。而成人体内含有大量的PDGF(血小板衍生因子)，TGF-β1和TGF-β2又主要来源于脱颗粒的血小板及炎性细胞，且该细胞在胚胎期几乎不存在［26］。因此，胚胎期皮肤组织中TGF-β3含量高，而成人 TGF-β1和TGF-β2含量高。

成体及胚胎期创伤愈合双向干预实验均证明，改变TGF-β1，TGF-β2/TGF-β3比值可改善或恶化瘢痕形成。局部采用TGF-β1和TGF-β2中和抗体来干预成体啮齿动物的伤口愈合，结果可见瘢痕得到明显改善［27］。有趣的是，广泛中和TGF-β1/TGF-β2/TGF-β3 不能改善瘢痕。因此，推断中和TGF-β3不利于伤口愈合。相反，在成人伤口愈合中外源性增加TGF-β3的含量，可使瘢痕得到明显改善或无瘢痕愈合［28］。但添加TGF-β1和TGF-β2则不能改善。实验证明，TGF-β3通过促进成纤维细胞的迁移，使成纤维细胞呈网状结构排列，细胞外基质沉积，构建真皮的正常结构，从而达到无瘢痕愈合。一种人工合成的转化生长因子TGF-β3阿伏特明(avotermin)已作为抗瘢痕治疗药物，并已进入三期临床试验阶段［29］。第1、2阶段的临床试验证明，在伤后或术后24 h内，于伤口边缘皮下注射低剂量阿伏特明可促进健康皮肤再生，改善瘢痕外观，具有加速并永久改善瘢痕形成的潜力［30］。

4 同源盒异型基因

同源盒异型基因的高度保守性在组织器官形态发生及发展中起基础性作用。该类基因在创面无瘢痕愈合中的作用已成为研究热点。同源盒异型基因家族可分为2大类：第1类称为HOX(homeotic genes)同源盒异型基因，在胚胎发育中;第2类称为歧异同源盒异型基因(divergent homeobox genes)包括Prx、LIM、Emx2、Msx等。以上2类基因均有成员参与组织细胞迁徙、分化，参与胎儿皮肤形成及瘢痕愈合。

1997年，EJ Stelnicki等通过PCR技术扩增人类胎儿皮肤cDNA，鉴定了 3个非 HOX 基因：MSX-1、MSX-2、MOX-1。发现其均存在于胎儿表皮及真皮组织中，却不存在于成人真皮组织。他们同时发现，HOX基因中的HOXA4、HOXA5、HOXA7，同样可在胎儿表皮及真皮组织中检出，但成人真皮中缺如［31］。依据以上基因动态变化，推断其在胚胎期皮肤的发生及发育过程中起重要作用。

2003年，AS Colwell等研究发现，胎儿无瘢痕愈合与PRX-2基因的高表达、HOXB13基因的低表达有关。实验中，在SCID小鼠皮下埋置胚胎及成人皮肤，于移植后12 h检测PRX-2和HOXB13基因表达。相对于成人对照组及空白对照组，胚胎创周PRX-2高表达，推断该基因表达在真皮增殖中起重要作用。相反HOXB13低表达，提示HOXB13可能与抑制真皮增殖有关［32］。HOX-B13强烈高表达于孕中期3个月，但伤后显著下调。通过进一步论证，HOX-B13可能为抑制真皮组织增殖的因素之一，其主要作用为静态维持真皮组织构架，而不是促进其生长［33］。同时在Prx-2表达阳性的纯合子小鼠中，其成纤维细胞的增殖及收缩能力增强，MMP表达阳性［34］。而成人成纤维细胞却没有以上变化。

Jain等在孕15 d(无瘢痕愈合模型)及孕18 d小鼠(瘢痕愈合模型)体内检测Hoxd3和Hoxd8同源盒异型基因表达。与孕18 d小鼠相比，孕15 d小鼠皮肤中Hoxd3基础表达增高，并于伤后3 h进一步表达增加。相反Hoxd8在孕15 d与孕18 d小鼠皮肤中的基础表达一致，孕15 d小鼠伤后其明显增加，孕18 d小鼠伤后并无明显改变。推断出Hoxd8高表达可能与胎儿无瘢痕愈合机制相关［35］。

同源盒异型基因在胚胎期高度活跃，可能是孕早、中期无瘢痕愈合序列的首发因素。对于其在无瘢痕愈合的调控机制仍在继续研究中，但部分靶基因已被确定，如TGF-β超家族的启动子，各种细胞黏附分子及细胞表面蛋白，如整合素［33］。

5 展望

再生式代表着一种理想的组织修复方式，而瘢痕被认为是组织再生失败导致的产物。这两种修复方式在成体均可观察到：如切除2/3成体哺乳动物肝脏组织，残余的肝脏可完全再生［36］，但肝穿刺伤却以瘢痕组织愈合。同样在皮肤表面，微小的针刺伤甚至大面积文身术后可无瘢痕愈合，但微小切割(0.5 cm左右)伤，愈后均遗留不同程度瘢痕，且位于胸肩部及胸骨部位的瘢痕较躯体其他部位严重。因此，推论出成体内存在有再生及瘢痕愈合两种方式，但组织类型不同，损伤方式不同，损伤部位不同甚至部位相同，其修复的方式不同，瘢痕严重程度不同。如何抑制瘢痕愈合基因位点表达，诱导皮肤组织再生基因位点表达，促进胶原的有序排列，达到无瘢痕愈合仍是我们面临的主要问题。

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710032 陕西 西安，第四军医大学西京医院全军整形外科研究所(杨 青，夏 炜，马显杰);第四军医大学2010级学员一旅七连(马 静)

杨 青(1981-)，女，山西运城人，住院医师，硕士.

马显杰，710032，第四军医大学西京医院全军整形外科研究所，电子信箱：majing@fmmu.edu.cn

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.09.019

2014-07-07)