徐靜靜 綜 述 李 毅 宗憲磊 蔡景龍 審 校

瘢痕疙瘩的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進展

徐靜靜 綜 述 李 毅 宗憲磊 蔡景龍 審 校

瘢痕疙瘩（K eloids，KD）是一種繼發(fā)于創(chuàng)傷的結(jié)締組織過度增生性皮膚病，易感人群好發(fā)，通常不會自發(fā)消退，手術(shù)切除后極易復(fù)發(fā)，是目前整形外科亟待解決的臨床難題。KD的發(fā)病機制十分復(fù)雜，是多種因素共同作用的結(jié)果，如細胞因子、細胞信號傳導(dǎo)通路、膠原代謝、基因表達和細胞的增殖與凋亡等。本文對近幾年有關(guān)KD細胞信號傳導(dǎo)通路和特異性蛋白的研究進展進行綜述。

瘢痕疙瘩細胞信號傳導(dǎo)通路特異性蛋白

瘢痕疙瘩（K eloids，KD）是一種繼發(fā)于創(chuàng)傷的結(jié)締組織過度增生性皮膚病，易感人群好發(fā)，通常不會自發(fā)地消退，手術(shù)切除后極易復(fù)發(fā)。發(fā)病的影響因素有很多，如皮膚張力、傷口感染、種族差異、免疫作用和遺傳易感性等，異常的創(chuàng)傷或感染愈合過程常導(dǎo)致KD的發(fā)生，患者數(shù)量龐大，是整形外科亟待解決的臨床難題[1]。KD的發(fā)病機制十分復(fù)雜，是多種因素共同作用的結(jié)果，如細胞因子、細胞信號傳導(dǎo)通路、膠原代謝、基因表達和細胞的增殖與凋亡等。本文對有關(guān)KD細胞信號傳導(dǎo)通路和特異性蛋白的研究進展進行綜述，以了解KD的發(fā)病機制，促進KD的研究。

1 TGF-β/Smads信號傳導(dǎo)通路

TGF-β屬于一組調(diào)節(jié)細胞生長和分化的TGF-β超家族分泌型多肽細胞因子。哺乳動物中，該家族包括TGF-β、抑制素、活化素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）、生長分化因子（GDF）等近30種蛋白。這些生長因子在調(diào)節(jié)細胞增殖、分化、細胞外基質(zhì)形成、細胞遷移、黏附、胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷修復(fù)和骨重建等方面發(fā)揮著重要作用，同時還抑制膠原酶和基質(zhì)金屬蛋白酶的活性，其突出表現(xiàn)為促進膠原等細胞外基質(zhì)的形成。

目前的研究證實，TGF-β/Smads信號通路與KD的發(fā)生發(fā)展具有密切關(guān)系。TGF-β能夠刺激瘢痕疙瘩成纖維細胞（KF）中多數(shù)膠原基因mRNA及其蛋白產(chǎn)物的增加，是目前已知的與膠原代謝、創(chuàng)面愈合和瘢痕形成關(guān)系最為密切的細胞因子[2-3]，可以誘導(dǎo)多種組織纖維化，參與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和Smad蛋白信號傳導(dǎo)途徑。

Smad蛋白家族作為TGF-β受體下游信號蛋白，將TGF-β受體激活后的信號從胞漿傳遞到細胞核內(nèi)，作用于相應(yīng)的靶基因，調(diào)節(jié)成纖維細胞增殖、分化及細胞外基質(zhì)的合成。在TGF-β/Smads通路中，Smad2、Smad3和Smad4將TGF-β受體激活后的信號從胞質(zhì)傳遞到胞核中，調(diào)節(jié)膠原等靶基因的轉(zhuǎn)錄；Smad6、Smad7通過與Smad2、Smad3競爭性結(jié)合轉(zhuǎn)化生長因子β1的受體Ⅰ（TβRⅠ）以及干擾Smad2、Smad3和Smad4的結(jié)合來抑制TGF-β信號的傳導(dǎo)。

研究表明，TGF-β/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是TGF-β發(fā)揮生物學(xué)作用的主要通路，分子組成與分子調(diào)節(jié)復(fù)雜，與其他信號通路相互影響，對瘢痕形成的不同階段均有明顯的作用；抑制TGF-β/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路能夠抑制瘢痕疙瘩成纖維細胞（KF）的膠原合成，達到防治KD的作用。研究表明，沙利度胺抑制TGF-β1誘導(dǎo)的p38MAPK和Smad3蛋白信號途徑，對KF功能具有抑制作用[4]；他克莫司（FK506）可以有效地阻止TGF-β/Smad信號通路，下調(diào)TGF-β受體，抑制KF增殖、遷移和I型膠原蛋白的合成，從而防止KD的發(fā)展[5]。

2 p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

TGF-β是一種強效的促纖維化因子，TGF-β2的轉(zhuǎn)錄增加依賴于p38 MAPK信號通路。p38 MAPK級聯(lián)正調(diào)節(jié)TGF-β2基因的表達，抑制了p38 MAPK的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可導(dǎo)致Ⅰ型膠原表達減少；而KF可通過其功能活動增加，導(dǎo)致活化的p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上調(diào)TGF-β2的表達[6]。

3 核轉(zhuǎn)錄因子-κB信號傳導(dǎo)通路

核轉(zhuǎn)錄因子-κB（Nuclear factor-κB，NF-κB），是一種具有多向調(diào)節(jié)作用的轉(zhuǎn)錄因子，對細胞內(nèi)許多基因的表達起著關(guān)鍵性的調(diào)控作用，包括免疫和炎癥應(yīng)答、細胞增殖和凋亡。NF-κB及其信號傳導(dǎo)通路貫穿于創(chuàng)傷修復(fù)與愈合的整個生物學(xué)過程，是信號從細胞表面轉(zhuǎn)導(dǎo)到細胞內(nèi)部的重要傳遞者，參與細胞的生長、發(fā)育、凋亡等多種生理功能，并在細胞纖維化過程中起重要作用。

鋅指蛋白A20（Zinc finger protein A20）是一種能負性調(diào)控NF-κB表達的基因調(diào)控蛋白，其在抑制NF-κB信號傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)的細胞凋亡中具有重要的作用。NF-κB在KD組織中顯著高表達，說明其信號通路異?？赡軈⑴cKD的形成；鋅指蛋白A20在KD中低表達，說明KD的形成機制可能與鋅指蛋白A20對NF-κB的抑制減弱有關(guān)。

4 結(jié)締組織生長因子信號傳導(dǎo)通路

結(jié)締組織生長因子（CTGF）是一種富含半胱氨酸的肽，可觸發(fā)許多細胞的纖維化。CTGF通過促進膠原蛋白的合成和沉積，在KD發(fā)病中起關(guān)鍵作用。CTGF在KD組織中常過度表達，且涉及炎癥和結(jié)締組織形成，將哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、Sp1轉(zhuǎn)錄因子、Smad3蛋白和磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）的抑制劑作用于成纖維細胞，顯示CTGF表達降低，表明這些信號傳導(dǎo)途徑中CTGF的表達作用是重要的。

CTGF表達的調(diào)節(jié)是通過上皮-間充質(zhì)相互作用介導(dǎo)的，特別是角質(zhì)形成細胞分泌的蛋白質(zhì)在這方面發(fā)揮著重要作用。Sp1轉(zhuǎn)錄因子的活性、mTOR、Smad蛋白和PI3K信號傳導(dǎo)途徑似乎都涉及CTGF的表達，且調(diào)節(jié)CTGF的表達是KD治療的潛在抑制點[7]。

5 Wnt信號傳導(dǎo)通路

Wnt信號傳導(dǎo)通路在細胞增殖、分化、存活、凋亡和遷移中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，經(jīng)典Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)通路參與KD的生成[8]。TGF-β誘導(dǎo)的Wnt/β-catenin信號通路在增生性瘢痕和KF中表達上調(diào)，Wnt家族成員Wnt5a的mRNA和β-連環(huán)蛋白水平在KF中較在正常成纖維細胞中表達增加[9]。

研究表明，用重組Wnt5a肽作用于KF，可導(dǎo)致總β-連環(huán)蛋白、磷酸化β-連環(huán)蛋白在Ser33/37/Thr 41上表達增加，總GSK3-β蛋白的表達沒有受到影響，這些變化可能會導(dǎo)致β-連環(huán)蛋白磷酸化的堵塞和防止其降解，從而導(dǎo)致Wnt5a/ β-catenin信號的激活。該研究強調(diào)了Wnt/β-catenin經(jīng)典信號通路中Wnt5a的作用，為KD的防治提供了新的分子靶標[10]。

6 IL-6信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

白介素-6（IL-6）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對KF具有重要作用[11]。許多研究表明，IL-6在產(chǎn)生膠原的纖維增生性病變的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用，IL-6可能是通過調(diào)節(jié)白細胞浸潤和膠原沉積在傷口愈合中起關(guān)鍵作用。如KD患者的IL-6基因和蛋白表達均增加，KF中IL-6的分泌量顯著高于正常皮膚成纖維細胞，均說明IL-6在KD病變的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。

胎兒傷口愈合的特征是最小的炎癥和瘢痕修復(fù)，因為胎兒皮膚成纖維細胞比成人皮膚成纖維細胞產(chǎn)生更少的IL-6蛋白和mRNA，若胎兒的傷口給予IL-6亦會導(dǎo)致瘢痕的形成。

7 Notch信號傳導(dǎo)通路

Notch信號傳導(dǎo)通路的異?？赡芘cKD的發(fā)病有關(guān)，與正常皮膚相比，KD中Notch受體和配體鐵血-1（JAG-1）的表達顯著上調(diào)，細胞擴散、附著及增殖顯著[12]?；蛐酒芯拷Y(jié)果表明，JAG-1在KD中過度表達[13]，Notch信號通路在成纖維細胞的增殖、遷移和侵襲中具有一定的作用[14-15]。抑制JAG-1和/或Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可作為KD的治療方法之一。

8 mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

mTOR是一種調(diào)節(jié)細胞遷移、存活、增殖、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成的絲氨酸-蘇氨酸激酶，并且是自噬的負調(diào)節(jié)因子。

mTOR途徑經(jīng)PI3K獨立調(diào)節(jié)I型膠原的表達，并在PI3K/Akt/mTOR信號途徑中負責(zé)膠原蛋白的生產(chǎn)和KD細胞外基質(zhì)中膠原的過剩沉積[16]。PI3K/Akt/mTOR信號途徑抑制劑能顯著抑制KF蔓延、黏附、增殖、遷移和侵入，并引起組織收縮、生長停滯和血管生成受抑，說明mTOR抑制劑在KD治療中可能具有一定作用。

9 KD細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）和c-Jun氨基末端激酶（JNK）信號傳導(dǎo)通路

在細胞內(nèi)存在非磷酸化和磷酸化兩種形式的信號通路蛋白，信號通路蛋白主要通過磷酸化的活化方式來實現(xiàn)對細胞生理功能的調(diào)節(jié)。在正常皮膚的成纖維細胞中磷酸化JNK和ERK蛋白幾乎呈陰性表達，少許陽性表達主要分布在血管內(nèi)皮細胞及表皮基底層細胞，非磷酸化JNK和ERK蛋白在正常皮膚血管內(nèi)皮細胞及表皮基底層細胞均可見陽性表達，組織細胞的功能處在動態(tài)平衡中。但在KD中，磷酸化及非磷酸化的JNK和ERK陽性蛋白表達均較多，陽性信號主要分布于成纖維細胞中，蛋白顆粒主要存在于細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)，提示ERK和JNK信號通路可能通過磷酸化活化，參與KD的病理過程[17]。

10 Toll樣受體4/7

Toll樣受體（TLRs）是一組駐留在細胞表面或細胞內(nèi)膜的跨膜蛋白，是必不可少的先天性免疫系統(tǒng)[18]。先天免疫系統(tǒng)的嚴重損傷表現(xiàn)為TLRs的增加，如TLR4可以誘導(dǎo)產(chǎn)生促炎性細胞因子IL-1β、腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-6等。對TLR內(nèi)源性配體的研究表明，它們不僅能誘導(dǎo)抗微生物的免疫防御反應(yīng)，也可啟動組織損傷的修復(fù)[19]。

雖然KD的發(fā)病機制目前尚不明確，但長期的炎癥反應(yīng)損傷組織，會導(dǎo)致KD的形成。TLR的激活可導(dǎo)致細胞因子、炎性趨化因子和抗微生物肽的生產(chǎn)，使參與先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的共刺激分子和黏附分子上調(diào)[19]；下游發(fā)生的TLR信號主要通過髓樣細胞分化因子88（MyD88）依賴途徑和toll/IL-1受體域包含適配器蛋白誘導(dǎo)干擾素（IFN-β）兩條途徑，最終激活促炎介質(zhì)的產(chǎn)生。

最近的研究表明，TLR4可以介導(dǎo)肝臟和腎臟纖維化，激活的TLR7有抗瘢痕增生效果。高表達的TLR4在KD中可通過Smad4的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路使TGF-β、CTGF和膠原蛋白表達增加，而TLR7激動劑咪喹莫特能有效抑制術(shù)后KD的復(fù)發(fā)[20]，激活TLR7可以抑制瘢痕的形成。這表明TLR7和Smad4蛋白對影響KD的TGF-β/Smads信號傳導(dǎo)通路可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。TLR4/7通過TGF-β誘導(dǎo)的Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，增加Smad7蛋白水平、降低Smad4基因表達，抑制KD的發(fā)生，為KD的研究提供更多的信息和治療途徑[21]。

11 Stat3蛋白

近年的研究發(fā)現(xiàn)，在KD組織和體外培養(yǎng)的KF中，磷酸化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子3（Stat3）表達增強，用Stat3蛋白的小干擾RNA（siRNA）或用葫蘆素I抑制Stat3的激活，能降低KD膠原蛋白的生成及KF的增殖和遷移，這說明Stat3在KD的發(fā)病機制中起重要作用，Stat3的抑制劑可抑制KF活性，可作為KD治療的靶點[22]。

12 熱休克蛋白47

熱休克蛋白47（HSP47）是已知的膠原特異性的分子伴侶，在膠原的生物合成中起著關(guān)鍵的作用，其在肝硬化、肺纖維化和腎小球硬化等各種纖維化疾病組織中表達上調(diào)。HSP47的負性調(diào)節(jié)，在動物的KD模型中表現(xiàn)為膠原表達量相應(yīng)減少，HSP47的過度表達可以誘導(dǎo)KF中膠原蛋白的合成和過度積累，這不僅提出了一種可能的KD形成機制，而且還提供了KD和其他纖維增生性疾病潛在的基因治療可能[23]。

[1]Kim HD,Hwang SM,Lim KR,et al.Recurrent auricular keloids during pregnancy[J].Arch Plast Surg,2013,40(1):70-72.

[2]Lee WJ,Choi IK,Lee JH,et al.A novel three-dimensional model system for keloid study:Organotypic multicellular scar model[J]. Wound Repair Regen,2013,21(1):155-165.

[3]Zong XL,Jiang DY,Wang JC,etal.TGF-β1 phage model peptides isolated from a phage display 7-mer peptide library can inhibit the activity ofkeloid fibroblasts[J].Chin Med J,2011,124(3):429-435.

[4]Liang CJ,Yen YH,Hung LY,et al.Thalidomide inhibits fibronectin production in TGF-β1-treated normal and keloid fibroblasts via inhibition o f the p38/Smad3 pathway[J].Biochem Pharmacol, 2013,85(11):1594-1602.

[5]Wu CS,Wu PH,Fang AH,et al.FK506 inhibits the enhancing effects of transforming growth factor(TGF)-β1 on collagen expression and TGF-β/Smad signalling in keloid fibroblasts:implication for new therapeutic approach[J].Br JDermatol,2012,167(3):532-541.

[6]Song J,Xu H,Lu Q,et al.Madecassoside suppresses migration of fibroblasts from keloids:involvement of p38 kinase and PI3K signaling pathways[J].Burns,2012,38(5):677-684.

[7]Khoo YT,Ong CT,Mukhopadhyay A.Upregulation of secretory connective tissue growth factor(CTGF)in keratinocyte-fibroblast coculture contributes to keloid pathogenesis[J].J Cell Physiol, 2006,208(2):336-343.

[8]Chua AW,Ma D,Gan SU,et al.The role of R-Spondin2 in keratinocyte proliferation and epidermal thickening in keloid scarring[J].J Invest Dermatol,2011,131(3):644-654.

[9]Sato M.Upregulation of the Wnt/beta-catenin pathway induced by transforming growth factor-beta in hypertrophic scars and keloids[J].Acta Derm Venereol,2006,86(4):300-307.

[10]Igota S,Tosa M,Murakami M,et al.Identification and characterization of Wnt signaling pathway in keloid pathogenesis[J].Int J Med Sci,2013,10(4):344-354.

[11]Ghazizadeh M,Tosa M,Shimizu H,et al.Functional implications of the IL-6 signaling pathway in keloid pathogenesis[J].J Invest Dermatol,2007,127(1):98-105.

[12]Syed F,Bayat A.Notch signaling pathway in keloid disease: enhanced fibroblast activity in a Jagged-1 peptide-dependent manner in lesional vs.extralesional fibroblasts[J].Wound Repair Regen,2012,20(5):688-706.

[13]Liu W,Wu X,Gao Z,et al.Remodelling of keloid tissue into normal-looking skin[J].J Plast Reconstr Aesthet Surg,2008,61 (12):1553-1554.

[14]Zhang Q,Yamaza T,Kelly AP,et al.Tumor-like stem cells derived from human keloid are governed by the inflammatory niche driven by IL-17/IL-6 axis[J].PLoS One,2009,4(11):e7798.

[15]Gao Z,Wu X,Song N,et al.Differential expression of growth differentiation factor-9 in keloids[J].Burns,2010,36(8):1289-1295.

[16]Syed F,Sherris D,Paus R,et al.Keloid disease can be inhibited by antagonizing excessive mTOR signaling with a novel dual TORC1/2 inhibitor[J].Am J Pathol,2012,181(5):1642-1658.

[17]Yong L,Cen Y,Chen J,et al.Experimental study on protein expression of extracellular signal-regulated kinase and c-Jun amino-terminal kinase signaling pathways in keloid fibroblasts [J].Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi,2011,25(11): 1367-1370.

[18]Mollen KP,Anand RJ,Tsung A,et al.Emerging paradigm:tolllike receptor 4-sentinel for the detection of tissue damage[J]. Shock,2006,26(5):430-437.

[19]Mempel M,Kalali BN,Ollert M,et al.Toll-like receptors in dermatology[J].Dermatol Clin,2007,25(4):531-540.

[20]Berman B,Harrison-Balestra C,Perez OA,et al.Treatment of keloid scars post-shave excision with imiquimod 5%cream:a prospective,double-blind,placebo-controlled pilot study[J].J Drugs Dermatol,2009,8(5):455-458.

[21]Chen J,Zeng B,Yao H,et al.The effect of TLR4/7 on the TGF-β-induced Smad signal transduction pathway in human keloid [J].Burns,2013,39(3):465-472.

[22]Lim CP,Phan TT,Lim IJ,et al.Stat3 contributes to keloid pathogenesis via promoting collagen production,cell proliferation and migration[J].Oncogene,2006,25(39):5416-5425.

[23]Inui S,Shono F,Nakajima T,et al.Identification and characterization of cartilage oligomeric matrix protein as a novel pathogenic factor in keloids[J].Am J Pathol,2011,179(4):1951-1960.

Research Progress of Cell Signal Transduction Pathway in Keloids

XU Jingjing1,LI Yi1,ZONG Xianlei2,CAI

Jinglong2.1 Affiliated Hospital of Qinghai University,Xining 810001,China;2 Plastic Surgery Hospital,Peking Union Medical College&Chinese Academy of Medical Science,Beijing 100144,China.Corresponding author:CAI Jinglong(E-mail:caijinglong@126.com）.

【Summary】Keloids,secondary to trauma,is a kind of skin disease with excessive connective tissue hyperplasia.It often happens in susceptible population.Spontaneous regression is considered to be extremely unlikely and it is easy to relapse after surgical resection.It is currently a challenging clinical problem of plastic surgery.The pathogenesis of KD is complex.It is the result of joint action of many factors,such as cytokine,cell signal transduction pathway,collagen metabolism,gene expression,cell proliferation and apoptosis,etc.In this paper,the cell signal transduction pathways and specific proteins related to KD were reviewed.

Keloids;Cell signal transduction pathway;Specific protein

R619+.6

B

1673－0364（2014）05－0282－03

2014年3月9日；修復(fù)日期：2014年4月15日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2014.05.014

國家自然科學(xué)基金資助項目（81372063）；北京市自然科學(xué)基金項目（7122138）。

810001青海省西寧市青海大學(xué)附屬醫(yī)院（徐靜靜，李毅）；100144北京市北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院（宗憲磊，蔡景龍）。

蔡景龍（E-mail：caijinglong@126.com）。