抗血管化在瘢痕治疗中的研究进展

沈一蕊 丁飞雪 刘菲 杨军

【提要】 皮肤伤口愈合过程中过度的炎症反应导致异常的血管生成，或受损的血管退化阻碍了伤后愈合而形成瘢痕。瘢痕组织比正常皮肤真皮含有更多的微血管，大量研究证实了抗血管化疗法抑制病理性瘢痕的有效性。本文对近年来血管生成在瘢痕形成中的作用以及抗血管化疗法的机制进行综述，以期为瘢痕治疗提供新的靶点。

皮肤伤口愈合是一个复杂的病理生理过程，通常分为止血期、炎症期、增生期和重塑期，受到多种细胞、细胞因子和生长因子的调控[1]。病理性瘢痕是皮肤伤口异常愈合的结果，其特点为成纤维细胞的异常增殖和细胞外基质的过度沉积[2]。研究显示，过度的炎症反应导致的异常血管生成或受损的血管退化都会阻碍伤口愈合，导致瘢痕的形成和功能障碍[3]。病理性瘢痕组织比正常皮肤真皮含有更多的微血管，临床上也可观察到增生期瘢痕有着更丰富的血供[4-5]。在皮肤以外的组织中，血管生成也与纤维化有关(如肝纤维化、肺纤维化)[6-7]。大量研究证实了抗血管化疗法抑制增生性瘢痕的有效性[8-11]，本文旨在对近年来血管生成在瘢痕形成中的作用，以及抗血管化疗法的机制研究进行综述，以期为瘢痕治疗提供新的治疗思路及靶点。

1 血管生成在瘢痕形成中的作用

血管生成是皮肤伤口愈合的关键环节，新生血管(Neovascularisation)的形成对组织修复至关重要，血管床能够为组织提供充足的氧气、营养物质并保证代谢废物的排泄[12]。血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)是最有效的促血管生成因子，一氧化氮(Nitric oxide，NO)与之相互作用。VEGF通过增加内皮一氧化氮合酶(Endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表达来增加NO的表达，并通过减少黏附和聚集来进一步影响内皮细胞的迁移。反之，NO也刺激角质形成细胞中VEGF的表达，导致VEGF和NO的快速积累。皮肤内皮细胞在VEGF的作用下生成毛细血管，随着毛细血管的生成增多，内皮细胞表达eNOS并产生更多的NO[13-14]。此外，在伤口愈合早期，巨噬细胞通过释放成纤维细胞生长因子2(Fibroblast growth factor-2，FGF-2)、血管生成素(Angiopoietin)、VEGF-A和转化生长因子β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)促进伤口愈合。各种基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMP)在血管生成过程中也起着重要作用，促进细胞外基质的重塑[15]。但是，异常的促血管生成刺激水平也可能加剧瘢痕的形成，从而导致组织器官功能障碍和引发疼痛。异常的伤口愈合不仅表现为延迟愈合，还可以表现为过度愈合，其主要特征是大量细胞外基质沉积，异常的血管形成和细胞增殖。过去普遍认为伤口愈合需要强有力的血管生成反应，而近期的多个研究表明，血管生成减少并不影响伤口的良好愈合，甚至对伤口愈合的长期结果是有益的。例如，胎儿皮肤和口腔黏膜内的伤口愈合迅速且无瘢痕生成，与正常愈合的成人皮肤伤口相比，伤口内血管化、纤维化及炎症反应都少得多[16-17]。通过部分阻止毛细血管生成不仅可以控制血管密度、减少水肿以及血管消退的需要，还能减少瘢痕的形成[18-21]。

2 VEGF在伤口愈合及瘢痕形成中的作用

VEGF是一种40～45 kDa大小的异二聚体肝素结合蛋白，最初被发现可调节血管的通透性[22]，后被发现是一种有效的促血管生成介质。VEGF结合两个高亲和力酪氨酸激酶受体，即血管内皮生长因子受体1(Vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR-1)和VEGFR-2，以发挥其对血管内皮细胞的作用。VEGF通过这些受体发出信号调控内皮细胞的增殖、迁移及分化，强烈地促进了新生血管的萌发[23-24]。表皮中的角质形成细胞被认为是伤口愈合过程中VEGF的主要来源，但VEGF也可以由皮肤成纤维细胞和巨噬细胞产生[25]。Liu等[26]研究了重组人VEGF165蛋白对遗传性糖尿病小鼠(db/db)全层皮肤伤口的影响。研究证明，经VEGF处理的伤口在12 d后会加速修复，随着上皮化、基质沉积的增加，细胞增殖增强，肉芽组织中血小板源性生长因子B(Platelet derived growth factor B，PDGF-B)和FGF-2上调。由此认为VEGF可以通过局部上调组织修复关键生长因子，并系统地动员骨髓来源的干细胞(包括有助于血管形成的细胞群)来改善伤口愈合。Zacchigna等[27]研究了表达VEGF165的腺相关病毒(Adeno-associated virus，AAV)载体对伤口愈合的基因治疗的效果，VEGF165在大鼠全层切除皮肤伤口中明显诱导了新血管的形成，从而缩短了愈合时间并加速了表皮和真皮的重塑。

尽管已有大量研究表明VEGF-A在皮肤伤口愈合过程中起着关键作用，然而VEGF可能不仅仅起到新血管生成的介导作用，还很可能在伤口愈合过程中起着更加多样化的作用，甚至会影响瘢痕组织的形成。多个研究证明，在增生性瘢痕组织、瘢痕疙瘩组织及成纤维细胞中，VEGF均有高水平表达[28-30]。针对成年小鼠皮肤伤口的实验显示，通过抗VEGF抗体治疗可使伤口血管化峰值减少50%，并使伤口瘢痕宽度显著减小[31]。Kwak[11]等利用增生性瘢痕的兔耳模型，局部注射贝伐珠单抗(Bevacizumab，一种用于治疗各种恶性肿瘤的人源化抗VEGF抗体)进行干预，结果兔耳瘢痕血管减少，瘢痕体积减小，并且组织学显示胶原蛋白排列较不紧密。上述研究表明，VEGF可能是减少增生性瘢痕形成的可行靶标。

3 VEGF促进瘢痕形成的可能机制

已有众多研究证明了炎症在伤口愈合过程中会影响瘢痕形成[32-34]。由于VEGF能够促进炎症细胞的募集[35]，皮肤中较高水平的VEGF会导致真皮中各种炎症细胞的数量增加，包括肥大细胞和巨噬细胞[36]。用VEGF抗体治疗后瘢痕形成的减少可能是炎症减少的结果。但研究也显示，抗VEGF抗体治疗在改善急性炎症方面没有明显作用，这也表明瘢痕形成的减少并非完全是炎症减少的结果[31]。

VEGF可能是通过刺激内皮细胞来促进瘢痕组织形成。在血管新生的过程中，必须产生基质金属蛋白酶和其他蛋白酶以降解原始血管周围的细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)，以利于细胞迁移到组织中，并引导新血管的形成。ECM成分的降解可能会刺激邻近的成纤维细胞产生代偿性胶原蛋白，从而导致更多的瘢痕组织沉积[37]。

VEGF可能在伤口愈合过程中直接影响了成纤维细胞，从而增加瘢痕的形成。对胎儿伤口愈合的研究显示，用VEGF干预伤口愈合后，伤口内总成纤维细胞和α平滑肌肌动蛋白(α-Smooth muscle actin，α-SMA)阳性成肌纤维细胞数量均显著增加[31]。Wu等[38]也证明了VEGF诱导瘢痕疙瘩成纤维细胞增殖的能力，并暗示在成纤维细胞上存在功能性的VEGF受体。

4 其他血管抑制剂在瘢痕治疗中的作用

METH-1是凝血酶敏感蛋白1(Thrombin sensitive protein-1，TSP-1)的结构类似物，是一种新发现的血管形成抑制剂[39]。陈煜华[40]利用慢病毒介导的重组血管生成抑制剂 LV-METH-1作用于早期的兔耳增生性瘢痕，发现瘢痕组织体积减小，同时血管密度也减少，认为METH-1可能通过对内皮细胞的直接作用抑制了血管形成，从而减少了增生性瘢痕的形成。内皮抑素(Endostatin)是一种强大的内源性血管生成抑制剂，通过抑制血管内皮细胞增殖和血管生成，从而抑制肿瘤生长。一项使用Endostatin对人皮肤成纤维细胞进行干预的实验表明，Endostatin通过抑制PDGFR/ERK通路明显减少了Ⅰ型胶原、α-SMA的表达，抑制了由TGF-β1和PDGF-BB诱导的纤维化[41]。另有研究显示，重组人血管内皮抑素(Endostar)通过下调VEGF和TIMP-1减少了增生性瘢痕的形成[10]。血管内皮细胞能够释放大量生长因子，如VEGF、PDGF、TGF-β1和内皮素 1(Endothelin 1，ET-1)等，后三者具有促进成纤维细胞增殖和胶原合成的作用[42-44]。还有研究发现，一些能够抑制血管内皮细胞活性、迁移及成管能力的中药，在治疗增生性瘢痕的体内及体外试验中均有效。例如，穗花杉双黄酮(Amentoflavone)可以抑制内皮细胞诱导的血管新生，并可促进增生性瘢痕成纤维细胞的凋亡[45]；地衣酸(usnic acid)用于治疗兔耳增生性瘢痕，可以明显抑制瘢痕组织中CD31的表达，并使胶原组织的聚积及瘢痕指数(Scar elevation index，SEI)降低[46]。

5 瘢痕的临床治疗

目前，临床上对增生性瘢痕及瘢痕疙瘩的治疗主要包括加压疗法、瘢痕内皮质类固醇激素注射、放射疗法、激光疗法以及手术切除等[47]。 除了手术切除外，其余治疗方法的有效性都部分通过了抑制血管生成而实现的。例如，放射疗法可以有效地治疗及预防瘢痕的形成及复发，血管内皮细胞相比成纤维细胞对辐射更敏感，所以有理由推测放射疗法通过抑制血管形成而起作用[48]。皮质类固醇激素除了直接的抗炎作用外，还可以诱导血管收缩，从而能够减少瘢痕中的血流量[49]。激素治疗还可以迅速缓解由瘢痕引发的瘙痒与疼痛，这可能是由于血管收缩导致引起这些症状的炎症因子在血管内的传递减少。脉冲染料激光(Pulsed dye laser)和长脉冲Nd∶YAG激光能减轻瘢痕的主观及客观症状，而激光的靶点正是病灶内的血管[50]。 因此，激光抑制病理性瘢痕的机制很有可能是通过减少瘢痕血管数量，从而抑制炎症因子从血管内释放。

6 总结与展望

伤口愈合是一个多方面的、严密调控的复杂过程。尽管血管生成是促进组织损伤修复必不可少的环节，但是如果血管生成不受控制，便会刺激瘢痕形成并促进其他病理过程，如纤维化或肿瘤等。皮肤软组织受到创伤后的一系列炎症反应、肉芽组织生成、组织重塑以及瘢痕形成过程中，血管及其相关生物活性物质都发挥了重要作用，许多生长因子参与并调控了创伤修复的过程。尽管我们对控制生理性和病理性血管生成之间的平衡过程的了解有所增加，但仍有许多机制有待阐明。我们需要进一步研究如何调节血管的形成和消退，以及炎症、血管生成与瘢痕形成之间的相互影响，为瘢痕的治疗提供新的治疗思路及靶点。