创面修复中生长因子研究及临床干预新进展

孙晓芳，谢　挺

200011 上海，上海交通大学医学院附属第九人民医院创面修复科



·讲座·

创面修复中生长因子研究及临床干预新进展

孙晓芳，谢挺

200011 上海，上海交通大学医学院附属第九人民医院创面修复科

【摘要】创面修复是一个多因素参与的复杂而精细的生物学过程。创面局部生长因子及其受体活性下降和数量的相对和绝对缺乏是其难愈的重要病理生理基础。创面修复过程中生长因子不仅可以促进角质细胞增殖分化使创面再上皮化，还可改变细胞外基质，促进蛋白质、DNA和RNA的合成以及糖酵解，促进新生肉芽组织形成。因此，局部外用生长因子可以显著促进创面修复。在临床实践中，生长因子的应用方式也不断改善，同时与其相关的治疗方案也不断涌现，应用前景广泛。

【关键词】创面修复； 生长因子

创面修复包括局部炎症反应，细胞增殖、分化及肉芽组织形成，组织重建三个阶段，是一个多因素参与的复杂而精细的生物学过程，由多细胞、多分子、多生物因素参与，其中生长因子不仅可以促进角质细胞增殖分化使创面再上皮化，还可改变细胞外基质，促进蛋白质、DNA和RNA的合成以及糖酵解，促进新生肉芽组织形成。在难愈创面很多人认为存在生长因子的低表达。20世纪80年代随着基因工程技术的发展和应用，使得大量采用生长因子促进创面修复成为可能[1]。近些年，围绕生长因子基础研究及其应用有一些新进展、新发现，现对其进行一下阐述。

1难愈创面生长因子数量和质量的改变

难愈创面是指创面在体内外各种因素作用之下不能经正常愈合进程达到功能和解剖上的完整，而进入一种病理性的炎症反应状态，导致创面经久难愈[2]。在创面修复的诸多环节中，生长因子具有促进细胞增殖、趋化、合成等作用，从而在修复的各个阶段占有重要的地位。创面局部生长因子及其受体活性下降和数量的相对或绝对缺乏是其难愈合的重要病理生理基础[3]。

1.1生长因子数量的改变碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)主要来源于包括内皮细胞在内的多种组织细胞，并广泛分布于人体组织中。体内外实验证实bFGF能够诱导微血管形成，促进创面周围细胞增殖和胶原合成，从而在创面愈合中发挥重要作用。早期认为，创面难愈的发生与细胞受到抑制而失去分泌生长因子的功能，使内源性生长因子含量降低有关，但近期的文献显示难愈创面中并非所有的生长因子的表达均下调。付小兵等[4]研究发现bFGF在慢性溃疡和增生性瘢痕组织中的表达并未减少，相反，其数量是增多的，认为创面延迟愈合可能与bFGF的活性改变或者bFGF与其受体之间的信号传导通路障碍有关系。同时陆树良等[5]研究也发现，尽管在糖尿病创伤修复过程中与bFGF密切相关的血管再生、细胞增殖、合成等生物学行为表现出不同程度的障碍，但糖尿病皮肤创面组织局部的bFGF含量并未降低。在糖尿病大鼠模型上，表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、bFGF的表达并未降低，bFGF受体的表达甚至多于正常皮肤，但是部分组织修复细胞却呈现对生长因子的低反应性[6]。而外用bFGF所带来的促愈效果又意味着创面难愈与生长因子的缺乏有关。所以有理由推测，糖尿病皮肤组织中某些生长因子可能发生功能上的异常，使其不能发挥正常的促愈作用，从而导致创面难愈。

1.2生长因子质量的改变糖尿病状态下，长期高血糖易引发蛋白质与糖的非酶促糖基化反应而生成晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGE)，作为一种糖基化效应的产物，AGE与多种糖尿病并发症，包括创面难愈的发生密切相关。生长因子作为一种蛋白质或多肽在高糖环境下有可能发生糖基化的修饰改变。林炜栋等[7]研究发现，AGE不仅可抑制内皮细胞增殖还可诱导其凋亡，且与其作用时间和含量相关。生长因子对细胞的趋化增殖、细胞基质和新生血管的形成均有显著作用，而经糖基化修饰后生长因子促进有丝分裂的活性则明显降低。此外还发现，AGE的两种前体物质甲基乙二醛(MGO)和乙二醛(GO)可分别与表皮细胞生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)形成复合物并抑制由EGF诱导的细胞膜上EGFR自身磷酸化、酪氨酸激酶的活化和EGFR的免疫沉淀反应，从而阻断下游信号转导通路[8]。由此推测糖尿病患者细胞外基质成分因糖基化因素影响而改变，进而干扰EGF及其受体作用的发挥。Al-Mulla等[9]研究发现在糖尿病创面修复过程中转化细胞生长因子(transforming growth factor,TGF)中的TGF-β1信号表达不规则，数量下降且功能出现异常，其受体也明显下降，尤其TGF-βRI对TGF-β1失去反应能力，从而使创面延迟愈合。这为今后在临床糖尿病难愈性创面的治疗中合理有效的应用外源性TGF-β提供新的考量因素。

2生长因子相关的新应用方法

生长因子近年来广泛应用于创面修复，且在其应用方式上不断改良以期更好的疗效，现将几种新的应用方式总结如下。

2.1富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)PRP是通过离心的方法从自体周围血中分离出的血小板浓缩物。PRP中含有高浓度的生长因子，临床发现其具有明确的促进创面愈合、软组织及成骨修复的作用，还可以加速骨组织愈合，并且能显著缩短创面愈合时间、提高愈合质量，因其来源于自体，无免疫排斥反应且制备简单，在临床应用广泛[10]。将PRP应用于急性创面，可以增加创面胶原蛋白沉积，刺激创面及其周围血管再生，缩短创面炎症反应时间，促进创面愈合速度和质量[11]。Bhanot和Alex[12]的临床研究则发现，PRP可以促进创面的表皮化形成，减轻创伤后创面局部的疼痛和肿胀，减少手术后伤口渗出。郭彦杰等[13]对47例临床下肢难愈创面采用PRP治疗，均为创伤或感染之后经2～4个月的换药仍未愈合创面，在清创术后在创面注射自体PRP，治疗后经随访2个月创面明显缩小，且创面可见大量新鲜肉芽组织生长。随访4个月后创面愈合率>79.3%且有统计学差异。此外也有案例报道PRP应用于治疗骶尾部褥疮和骨髓炎患者，经连续应用，可促进创面愈合，避免行皮瓣形成手术覆盖创面[14]。刘哲伟等[15]的研究发现，在深Ⅱ度烧伤创面治疗中应用PRP外敷，能明显缩短创面愈合时间，提高创面愈合率，减少换药次数。采用PRP可安全可靠地治疗深Ⅱ度烧伤。对于难治性溃疡诸如糖尿病足的治疗，PRP亦有良好的疗效[16]。虽然PRP已在临床广泛应用，然而PRP用于创面修复的最佳治疗时间和治疗浓度有待于进一步的研究和实验。

2.2浓缩生长因子(concentrated growth factors,CGF)CGF作为新一代血浆提取物是一种拥有独特属性的生物材料，含有浓缩生长因子以及纤维蛋白，可以改善并增强组织再生。CGF是从患者静脉血中提取并采用特殊的变速离心方法，将其分为血小板、CGF、粒性白细胞、活性纤维蛋白等，再单独或者联合其他生物材料应用于组织损伤处，来修补缺损，诱导新生组织，加速局部创面的愈合并提高创面愈合质量。CGF中包含：血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍生生长因子、EGF、TGF-β、FGF、骨形成蛋白等[17]。Kim等[18]的一个随机、双盲对照试验证明CGF可以显著促进骨组织的再生。其中的骨形成蛋白可以诱导未分化的间充质干细胞转化为成软骨细胞或者成骨细胞，进而促进骨的生长。同时CGF中纤维蛋白特殊的立体网状结构起到了一种细胞支架的作用，使血小板、各种成长因子、骨细胞等更易黏附于表面分裂增殖。当CGF应用于损伤组织时，可以通过血小板释放多种生长因子来促进新生血管的形成，诱导损伤组织再血管化，同时进行自身的免疫调节以及捕获循环血液中的多种干细胞，最终促进组织的修复和再生。现有的临床和动物实验表明CGF有明显的促生长和愈合的能力，可以有利于再生组织恢复，然而尚无证据表明CGF临床应用优于PRP。

2.3骨髓单核细胞的全身及局部治疗骨髓单核细胞群是将骨髓的全血用淋巴细胞分离液经梯度离心方法得到的，它包含了间充质干细胞、内皮祖细胞以及造血干细胞在内的所有骨髓干细胞成分。2001年Orlic等[19]首次在动物实验中证实骨髓干细胞可以促进心肌再生，改善心脏功能。不久后，Strauer等[20]尝试采用骨髓单个核细胞来治疗急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的临床试验，发现术后3个月细胞移植组的心梗面积显著缩小，而与之对照的常规治疗组，治疗前后的变化不明显。李树仁等[21]经冠脉移植间充质干细胞和骨髓单个核细胞治疗AMI的对照试验表明，两者均可改善AMI的心功能，且骨髓单个核细胞的促进血管增生作用明显优于间充质干细胞组，可能和梗死边缘区以及心肌梗死区碱性成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子表达增加、心肌细胞凋亡减少和血管密度增加有关。基于其良好的血管重建作用，有人在1例Ⅱ型糖尿病患者由于神经血管因素而导致的难愈创面采用局部应用骨髓单核细胞，取得明显疗效，发现骨髓单核细胞可以促进创面血管内皮生长，促进新生血管重建，并且可以有效促进上皮组织的再生[22]。对于骨髓单核细胞应用于临床创面的修复其安全性、有效性还有待于进一步的临床试验和研究。

2.4基因治疗基因治疗是指将外源性正常的基因或者经过修饰后的基因导入靶细胞，以纠正或补偿由于基因缺陷或者异常而产生的疾病，达到治疗的目的。Kim和Yoo[23]采用的人EGF基因转染是指在动物模型中通过多孔纳米纤维使基质金属蛋白酶可以控制糖尿病溃疡区域人EGF质粒的释放。创面应用多孔纳米纤维联合人表皮生长因子质粒可看到EGF表达水平提高，进而加速创面修复，并且可以减少创面挛缩。此外Ko等[24]将EGF的DNA和VEGF的DNA植入糖尿病大鼠模型皮下，然后比较每组皮肤创面大小和组织学形态的改变，发现与对照组相比基因转染的两组均可加速创面愈合，且EGF基因转染小组的效果要优于VEGF小组，但是并没有明显的统计学差异。这证明非病毒载体EGF和VEGF基因转染可以提高创面修复的速度和质量，虽然它们的组织学特点不完全相同。然而基因治疗用于创面修复的安全性、目的性以及具体的临床实用手段等问题还未解决。

3细胞治疗中生长因子相关研究及其在创面修复中的应用前景

细胞治疗用于创面修复始于1975年应用含培养的表皮细胞的复合表皮治疗烧伤创面。随后由于组织工程学、细胞生物学的发展，细胞治疗在创面修复尤其是难愈创面修复中的应用日益广泛。近来关于骨髓间充质干细胞以及多能诱导干细胞(induced pluripotent stem cells, IPS)用于创面修复又有一些新的进展。

3.1骨髓间充质干细胞诱导汗腺再生骨髓间充质干细胞取材方便且具有低免疫原性、增殖能力强和多向分化的潜能，无致癌性，符合伦理学要求，临床应用广泛。现有的文献也证实在创面修复过程中，骨髓间充质干细胞可以促进烧伤创面以及由糖尿病和放射性损伤引起的难愈创面新生血管的形成和上皮的分化增殖，促进创面修复。然而在实际的临床应用中骨髓间充质干细胞的短效性和不稳定性尚未得到完美解决。Huang等[25]为进一步寻求一种安全有效的载体使其可以有效在创面修复过程中发挥作用,他们在大鼠背部切割伤创面局部应用EGF，在创面及其周围起到细胞支持的作用，同时也可以产生一个持续性的刺激使其发挥上皮化和细胞增殖的潜能，在这样一个微环境之下再应用骨髓间充质干细胞。3周后可见在EGF微环境下使用骨髓间充质干细胞可以加速创面愈合且减少皮肤挛缩，同时组织学和免疫荧光染色发现创面中汗腺组织明显增加，而与之对照的单纯使用骨髓间充质干细胞组则发现随着创面愈合的进程间充质干细胞逐渐减少，且未发现汗腺组织。提示对于Ⅲ度烧伤病人以及其他皮肤损伤破坏汗腺的组织采用该方法是否也可以促进汗腺再生，也有待于进一步的实验和临床研究。

3.2IPSIPS是指通过转染一个或几个基因将已经分化的体细胞去分化，诱导为多潜能干细胞。从IPS诞生之日起，其研究就成为细胞研究、再生医学领域的焦点。继2007年Yu和Takahashi等[26-27]将人体细胞重新编程为IPS细胞之后，又有多种人成体干细胞先后被重新编程为诱导性多潜能干细胞。利用该技术，可以在导入特定转录因子后，再加入小分子物质，将体细胞诱导为IPS细胞，再进一步诱导为具有某些特定功能的细胞，诸如心肌细胞、神经细胞等，这些细胞成为诱导性功能细胞，理论上就可用于再生医学和临床医学，实现个体的个性化治疗。IPS细胞的研究为多潜能干细胞的提取提供新的途径，也避免了传统的干细胞研究中的伦理问题，同时也解决了免疫排斥反应的问题。然而IPS细胞诱导效率仍然很低，诱导过程又相当繁琐，费用较高，达到大众化应用还有相当长的时间，这一切均有待于进一步的开发和研究。

4结语

创面的形成与多种因素有关，如感染、烧伤、烫伤、损伤因素的持续存在、局部缺血、社会精神心理因素、各种生长因子功能下降或数量减少等等。针对这些因素临床提出了用于创面修复方法如抗感染、负压引流、高压氧疗、各种生长因子和干细胞的使用等，但是目前为止创面修复尤其是一些慢性难愈创面的修复仍然是临床亟待解决的问题。

生长因子作为一种近年来应用于创面修复的新方法备受人们关注，不同的生长因子在创面修复各个阶段参与组织修复加速创面愈合，然而其详细的作用机理仍有待于进一步的研究。与此同时与生长因子相关的治疗方案也开始应用于创面的修复，诸如PRP、CGF基因治疗和细胞治疗并拥有广阔的应用前景。

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(本文编辑： 黄利萍)

Research and related therapies of growth factors in wound healing

SUNXiao-fang,XIETing

(Department of Wound Healing,Ninth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University,School of Medicine,Shanghai200011,China)

【Abstract】Wound healing is a complex,multi-factor involved and delicate biological process. Its pathophysiological basis includes down-regulated activity and relative or absolute absence of growth factors and their receptors in wounds. Growth factors have shown their implications on keratinocytes promoting its differentiation and proliferation to accelerate re-epithelialization. Growth factors also could influence the extracellular matrix,the synthesis of protein,DNA and RNA and glycolysis in wound healing to promote the formation of new granulation tissue. So there is a significant effect after the topical application of exogenous growth factors in wounds. In clinical practice,the way of application will be continuously improved. At the same time,some other related methods will appear.

【Key words】wound healing; growth factors

文章编号：1009-4237(2016)03-0190-04

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81071568，81071566，30600645，30700871)； 国家科技支撑计划资助项目(2012BAIlll304)； 上海交通大学医学院干细胞与再生医学转化基地资助项目(TS201109)

【中图分类号】R 644

【文献标识码】A【DOI】 10.3969/j.issn.1009-4237.2016.03.023

(收稿日期：2015-11-30； 修回日期： 2015-12-24)