不同亚型的真皮成纤维细胞在皮肤再生发育与稳态维持中作用的研究进展

综述 周双白 李青峰 审校

【提要】 真皮层成纤维细胞分为两种不同的亚型，即真皮浅层的乳头状成纤维细胞（Papillary Fibroblasts，Fp）与真皮深层的网状成纤维细胞（Reticular Fibroblasts，Fr），在细胞功能、分化潜能等方面均存在明显差异，在创伤愈合、毛囊形成与再生以及皮肤老化中的作用亦有不同。本文对两种细胞的形态、功能、来源、分化及特异性表达等方面的不同，以及两者在皮肤再生与稳态维持中的作用进行综述。

过去认为真皮层由一种成纤维细胞组成，成纤维细胞的作用仅为合成纤维蛋白及细胞外基质。近来的研究发现，真皮成纤维细胞涉及多种生理反应，作为调节中心连接表皮、神经、血管及免疫细胞，并分泌细胞因子、生长因子，合成及降解细胞外基质，维持真皮微环境的健康状态[1-2]。真皮层成纤维细胞主要分为分布于真皮浅层的乳头状成纤维细胞（Papillary Fibroblasts，Fp）和位于真皮深层的网状成纤维细胞（Reticular Fibroblasts，Fr），两者差异极大。本文比较Fp及Fr在形态、功能、来源、分化及特异性表达等方面的差异，阐明Fp及Fr的区别及其在皮肤再生与稳态维持中的作用机制。

1 Fp与Fr的差异性

真皮层主要由成纤维细胞、胶原纤维及其他细胞外基质组成。研究证实，Fp与Fr在形态、功能、来源、分化及特异性表达等方面都具有差异。

1.1 细胞形态与分布

Fp呈梭形，细胞排列紧密，主要分布在表皮层下真皮乳头层约300～400μm间，上界与表皮基底膜相接，下界为真皮乳头层血管网，与Fr分开。Fr形态较Fp更为扁平，细胞排列松散、间隙大，主要分布在真皮乳头层血管网下真皮网状层，下界为真皮网状层血管网，与脂肪层分开[3]。

1.2 细胞分泌

Fp分泌VEGF、基质金属蛋白酶1（MMP1）、肌腱蛋白C（T enascin C）及核心蛋白聚糖 （D ecorin）为主，Fr则分泌MMP3、肌腱蛋白X（T enascin X）及多能蛋白聚糖（V ersican）为主。Fp和Fr都分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维，但是真皮乳头层中胶原纤维纤细，以Ⅲ型胶原为主，特异性表达Ⅻ、ⅩⅥ型胶原；真皮网状层则是Ⅰ型胶原及Ⅲ型胶原组成为主，有Ⅳ型胶原分布。Fp分泌较少弹性纤维使纤维呈微丝分布，而Fr分泌较多弹性纤维，使弹性纤维微丝汇聚成较粗的纤维[4]。

1.3 细胞功能

体外培养时，Fp增殖分化能力较强，Fr则是具有更强大的收缩能力[4-5]。研究显示，真皮层中网状层占比大，Fr分泌丰富的胶原纤维、弹性纤维及糖原蛋白，在生理状态下维持皮肤结构，在创伤愈合过程中促进瘢痕性愈合；真皮乳头层占比小，Fp在皮肤发育中促进毛囊形成，在创伤诱导下促进毛囊再生，在体外实验中诱导表皮基底细胞增殖角化及血管内皮细胞发育成新生血管，并与皮肤衰老的特异性组织结构改变有关[6-9]。

1.4 细胞来源与分化

Driskell等[8]在小鼠胚胎模型中使用谱系追踪（lineage tracing），对真皮不同层次的成纤维细胞的来源进行溯源。该研究证实，Fp与Fr发育自共同真皮成纤维祖细胞，在小鼠胚胎16.5周龄时，真皮成纤维祖细胞分化为Fp系（Papillary Fibroblast lineage）和Fr系（Reticular Fibroblastslineage）。两者表现为不同分化倾向，Fp系发育为Fp和毛囊真皮乳头（Dermal Papilla，Dp）；Fr系则发育为Fr及皮下层包括脂肪细胞在内的间充质细胞。出生后，Fp可进一步发育为竖毛肌细胞。两种细胞系分化方向大不相同，谱系追踪显示，Fp系及Fr系在发育过程中不发生相互转化。

1.5 细胞特异性抗原表达

Driskell等[8]研究小鼠胚胎皮肤发育过程，胚胎晚期及新生期的Fp表达PDGFRa+、CD26+和Lrig1+，Fr则表达PDGFRa+、Dlk1+和Sca1-。随着生长发育，Lrig1及Dlk1在真皮层中表达逐渐减弱，Fp和Fr都有CD26抗原，但抗原表达丧失特异性[10]。

Janson等[11]分析人皮肤中Fp及Fr的特异性表达，发现NTN1、PDPN、CCRL1在Fp高表达，提示Fp主要是增强皮肤免疫、宿主反应以及补体激活途径的基因；TGM2、CNN1、CDH2、MGP在Fr高表达，提示Fr具有平滑肌收缩的相关基因，并涉及了细胞骨架、细胞能动性、神经元发育等。Philippeos等[12]研究发现，对成人真皮层进行单细胞测序分选可见真皮层细胞分为至少5个亚型，其中Fp表达CD90+、CD39+、CD26-、Wnt通路相关基因表达增高且特异性表达COL6A5；Fr细胞则高表达ECM合成相关基因，但经体外培养后特异性表达可发生明显变化。

2 Fp与Fr在皮肤再生与稳态维持中的作用机制

2.1 创面愈合

成人皮肤创伤以修复性愈合为主，Driskell等[8]认为愈合中真皮重塑阶段由Fr系完成，Fr系在创伤愈合早期迁入并分泌大量胶原蛋白及细胞外基质，是完成修复性愈合的主要细胞；另外，Fr表达α-SMA及TGF-β[13]，提示Fr可能转变为肌成纤维细胞[14]。但是，Fr系无法形成具有皮肤附属器的新生组织。Fp系仅在创伤修复晚期创面再表皮化后才迁移至新生真皮中，但Fp系可诱导新生毛囊的形成[8，10]。

2.2 毛囊形成与再生

毛囊的形成与Fp系密切相关。胚胎期毛囊形成过程为表皮β-catenin诱导下Fp系聚集形成真皮浓聚区，与其对应的表皮基底层细胞聚集形成基板，通过表皮基板及其下方的真皮浓聚区互相作用，最终形成毛囊。Fp系的缺失可导致毛囊发育异常[15-16]。生理状态下，小鼠毛发周期性再生过程中，毛发由静止期（T elogen）进入生长期（A nagen）后，Fp明显增殖，而Fr则无明显变化[8，10]。

在创伤诱导毛囊新生模型中，成年小鼠创面中表皮Wnt/β-catenin通路信号持续，诱导Fp提前动员、迁移并聚集形成真皮浓聚区，诱导新生毛囊形成；另外，新生小鼠Fp比例较高，且愈合过程中Fp出现较早、增殖更快，创伤愈合后往往也 能形 成 新 生 毛囊[10，16]。

2.3 皮肤老化

研究发现，皮肤老化的进程主要影响真皮乳头层，致使其结构明显变化，表现为Fp表达减少[6，11]，导致表皮与真皮乳头层交界处的棘状突出结构明显减少，表皮真皮交界区平坦、真皮乳头萎缩[17]，MMP表达增加使得真皮乳头层有较多胶原断裂且排列絮乱[18]。真皮网状层及Fr表达变化不明显。

体外实验发现，比起Fr，老化对Fp合成分泌功能的影响更为显著。老化Fp分泌角质细胞生长因子、基质金属蛋白酶增多[6]，血管内皮生长因子减少[11]。这些变化与老化皮肤的表皮变薄、纤维蛋白断裂增加及乳头层血管网消失有关。

3 临床应用前景与研究展望

综上所述，Fp及Fr是两种不同的成纤维细胞亚型，Fr为合成分泌细胞外基质的主要细胞，Fp诱导毛囊形成与再生并影响皮肤老化进程。这些研究结果在皮肤再生领域具有良好的临床应用前景。因为两者在生物行为学和病理生理过程中作用的不同，在治疗中需要根据不同的应用目的而选择不同亚型的真皮层成纤维细胞[19]。临床上缺损修复使用人工真皮作为修复材料，新型的人工真皮可通过调整Fp与Fr比例，以达到快速覆盖创面且瘢痕最小化的理想修复效果。