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        皮膚創(chuàng)面修復治療的研究進展

        2015-12-09 21:41:32孫桂芳張曉芬陳亞峰綜述奉典旭審校
        醫(yī)學綜述 2015年18期
        關(guān)鍵詞:修復中醫(yī)藥

        孫桂芳,張曉芬,陳亞峰(綜述),奉典旭※(審校)

        (1.上海中醫(yī)藥大學普陀臨床醫(yī)學院,上海 200062; 2.上海市普陀區(qū)中心醫(yī)院普外科,上海 200062)

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        皮膚創(chuàng)面修復治療的研究進展

        孫桂芳1△,張曉芬1△,陳亞峰2(綜述),奉典旭2※(審校)

        (1.上海中醫(yī)藥大學普陀臨床醫(yī)學院,上海 200062; 2.上海市普陀區(qū)中心醫(yī)院普外科,上海 200062)

        摘要:創(chuàng)面修復過程復雜,涉及多種細胞及因子,調(diào)控機制異常則引起難愈性創(chuàng)面或瘢痕。促進創(chuàng)面修復的治療方法和產(chǎn)品種類日益增多。目前創(chuàng)傷修復已深入到細胞及分子生物學水平,包括因子、細胞及中藥等,但多數(shù)研究尚未形成系統(tǒng)。組織工程技術(shù)可與干細胞療法相結(jié)合,使創(chuàng)傷修復有了更好的治療前景,有待深入開發(fā)。中醫(yī)藥療效顯著,具有多靶點調(diào)控效應(yīng),相關(guān)機制有待進一步明確。

        關(guān)鍵詞:創(chuàng)傷;修復;干細胞;因子;中醫(yī)藥

        創(chuàng)面修復是在各種細胞、細胞外基質(zhì)及細胞因子互相作用下,經(jīng)過止血、炎癥反應(yīng)、增殖、重塑4個漸次發(fā)生而又相互重疊的過程完成的。近年來,細胞與分子生物學技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,使得創(chuàng)面修復的機制研究日益深入,促進了新的治療手段和技術(shù)在臨床上的運用,包括細胞因子、生長因子、細胞治療,尤其是干細胞治療,以組織工程技術(shù)為載體,兩者的結(jié)合為創(chuàng)面修復開辟了新的治療途徑。中醫(yī)藥治療具有悠久的歷史,療效明確,使得創(chuàng)面治療治療不斷豐富完善。現(xiàn)對皮膚創(chuàng)面修復治療的研究進展進行綜述。

        1細胞因子及生長因子

        生長因子具有促進細胞增殖與分化、調(diào)節(jié)血管舒縮等活性,為促進創(chuàng)面愈合奠定基礎(chǔ)。成纖維細胞生長因子具有調(diào)節(jié)細胞增殖、遷移、分化、發(fā)育和損傷應(yīng)答、修復創(chuàng)面及腫瘤發(fā)生等多種作用。它們在不同組織中的表達差異顯著,對發(fā)育起到重要作用。初步研究表明單獨的成纖維細胞生長因子10可加速移植的網(wǎng)狀皮膚的愈合,表明它在促進創(chuàng)面的再上皮化及創(chuàng)面愈合中具有重大潛力[1]。堿性成纖維細胞生長因子可通過影響膠原的分布及α-平滑肌肌動蛋白和轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)的表達,調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)的合成與降解,并抑制TGF-β1/Smad蛋白信號通路,降低纖連蛋白,基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑及Ⅰ/Ⅲ型膠原水平,提高基質(zhì)金屬蛋白酶1水平,增加凋亡細胞數(shù)等機制,促進創(chuàng)面愈合并減輕增生性瘢痕的形成[2]。新的血管生成對創(chuàng)面愈合至關(guān)重要,血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作為內(nèi)皮和滲透因子,在生理和病理的血管生成中(如腫瘤生長、炎癥、創(chuàng)面愈合及各種眼病)均發(fā)揮重要作用。通過與3種高親和力VEGF受體(VEGF-receptor, VEGF-R)(VEGF-R1、VEGF-R2和VEGF-R3),尤其是與VEGF-R2結(jié)合可激活絲裂原活化蛋白激酶/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶信號,從而介導大部分與VEGF相關(guān)的生物學反應(yīng),如內(nèi)皮細胞合成VEGF,刺激成纖維細胞的增殖與遷移等,促進血管形成[3]。TGF-β的作用尤為重要,TGF-β及其受體廣泛表達于正常組織及大多數(shù)細胞系中,控制著多種細胞的增殖、分化、遷移及凋亡等,在胚胎發(fā)育和組織損傷的修復和更新中起重要作用,影響傷口愈合過程的所有階段[4]。研究證明,缺少TGF-β是胎兒皮膚不同于成人愈合的主要原因之一[5]。胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)可促進卵巢切除的大鼠雌激素缺失創(chuàng)傷模型的創(chuàng)面愈合。局部應(yīng)用IGF-1可抑制創(chuàng)傷局部的炎癥,促進再上皮化的進程,同時實驗證明IGF-1可補償雌激素的缺失,促進愈合,因此對絕經(jīng)后婦女的創(chuàng)傷有更好的治療潛力[6]。粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)作為多功能造血生長因子,參與創(chuàng)面愈合的各個階段。它與血小板活化因子共同作用,促進嗜酸粒細胞對組織因子的轉(zhuǎn)錄和釋放,參與止血;炎癥反應(yīng)期GM-CSF促進趨化中性粒細胞、單核/巨噬細胞及樹突狀細胞轉(zhuǎn)移至創(chuàng)面,從而提高抗感染力;在增生期,GM-CSF體外可直接刺激人成纖維細胞和血管內(nèi)皮細胞的遷移和增殖,以及人角質(zhì)化細胞的生長,誘導新生血管的形成,加速再上皮化;重塑期,GM-CSF則通過調(diào)節(jié)創(chuàng)面TGF-β的表達,既促使傷口收縮,亦可增強創(chuàng)口周圍組織抗張力的強度,促進創(chuàng)面愈合[7]。

        前列腺素E2和吲哚胺二氧化酶通過對自然殺傷細胞活化的抑制來降低炎癥反應(yīng)[8-9]。TGF-β1和肝細胞生長因子抑制T淋巴細胞和B淋巴細胞的活化,降低炎癥反應(yīng)[8]。重塑期基質(zhì)金屬蛋白酶與其抑制劑失衡的失衡導致創(chuàng)面經(jīng)久不愈,前者可降解細胞外基質(zhì),后者則抑制前者的活性,恢復機體內(nèi)兩者的動態(tài)平衡,可使基質(zhì)更好的重塑[10]。

        正常愈合過程需要細胞與細胞因子間的高度協(xié)調(diào)和相互調(diào)控。單一的細胞因子雖可在一定程度上緩解病情,然大多作用機制單一,且費用不菲,限制了在臨床上的應(yīng)用。

        2細胞

        近年來,細胞療法逐漸應(yīng)用于實驗及臨床,用來彌補傳統(tǒng)療法的缺陷,主要有成纖維細胞、角化細胞、血小板、干細胞等。由于該療法不需要進行較大的手術(shù),可避免引起供體部位的并發(fā)癥,因此可應(yīng)用于急慢性創(chuàng)面的愈合治療。在急性創(chuàng)傷治療中,該療法可增加愈合率,減少瘢痕收縮,最大限度地降低供體部位的并發(fā)癥,且該技術(shù)具有簡便易行、用時少、較手術(shù)花費小的優(yōu)點。在慢性創(chuàng)面治療中,通過將具有優(yōu)良愈合能力的細胞移植至創(chuàng)面,可改變創(chuàng)床微環(huán)境,以利于創(chuàng)面愈合[8]。

        2.1成纖維細胞成纖維細胞是參與損傷修復的最重要的間充質(zhì)細胞,組組織損傷后,可分化為肌成纖維細胞,通過收縮創(chuàng)面、分泌細胞外基質(zhì)蛋白和多種生長因子和細胞因子、募集炎性細胞至創(chuàng)面,增加Ⅰ、Ⅲ型膠原,波形蛋白等細胞外基質(zhì)蛋白合成,促進創(chuàng)傷組織新生上皮形成和血管化等機制而參與創(chuàng)面修復[9]。通過移植培養(yǎng)的成纖維細胞治療慢性創(chuàng)面逐漸成為研究的熱點。但是大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)其效果不甚理想,原因之一可能是凍存的細胞較難復活、克隆并持續(xù)存在于缺乏氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的慢性創(chuàng)面,且經(jīng)過凍存的細胞活性較正常細胞下降約50%,其蛋白合成亦很大程度地受到抑制[10]。為克服該同種異體移植技術(shù)的缺陷,2009年,Han等[11-12]發(fā)展了無凍存新鮮成纖維細胞同種異體移植技術(shù),將志愿者正常真皮成纖維細胞經(jīng)過培養(yǎng),應(yīng)用于37例糖尿病足患者,治療組和對照組分別為19例和18例,經(jīng)臨床試驗表明,其有效性、安全性和耐受性均良好,8周內(nèi),治療組84%的患者創(chuàng)面完全愈合,而對照組只有50%的愈合率。

        2.2角化細胞從1981年開始,培養(yǎng)的角化細胞已經(jīng)作為自體或同源異體移植物用于創(chuàng)面治療。只需要很小面積的皮膚,就可培養(yǎng)出一大塊的表皮,因此自體移植角化細胞應(yīng)該納入大面積燒傷患者的治療方案中。例如由TEGO SCIENCE推出的客戶定制產(chǎn)品-表皮自體移植物,是取自于患者的皮膚,經(jīng)過培養(yǎng)后再重新移植到創(chuàng)面上去。隨著時間的推移,該移植物可促進患者的真皮再生,變成患者自己的皮膚。該產(chǎn)品由約1億個角化細胞組成。一次皮膚活檢術(shù)取下的1~3 cm2的皮膚在14~18 d即可擴大10 000倍[13]。研究表明,同源異體移植角化細胞可以用于部分厚度燒傷和其他創(chuàng)面[14]。

        2.3血小板血小板用于慢性創(chuàng)面,通過將生長因子運送至創(chuàng)傷部位而對愈合起到促進作用。血小板可以釋放VEGF、表皮生長因子、血小板源性生長因子、成纖維細胞生長因子2、轉(zhuǎn)移生長因子、IGF-1等[15]。另外,一些研究嘗試用同源血小板治療慢性創(chuàng)面,結(jié)果表明與自體血小板具有類似的作用[16]。但是用自體血小板治療,患者必須自身能夠產(chǎn)生足夠量的血小板,然而慢性創(chuàng)面患者本身就會伴有貧血等不良健康狀況,大量抽取含有血小板的血漿可能導致體內(nèi)產(chǎn)生某些有害物質(zhì)。同源血小板的運用要求健康供體能夠產(chǎn)生足夠的量,還需要對血樣本進行一系列傳染病的檢測,因此限制了其應(yīng)用。為克服這一缺陷,有研究采用血小板濃縮液,該產(chǎn)品可穩(wěn)定獲得,50 mL的血漿中含有1個單位的該產(chǎn)品,約有5×1010個血小板,結(jié)果表明,血小板濃縮液可提供簡單、安全且有效的治療糖尿病足潰瘍的方法[17]。

        2.4干細胞由于成體干細胞具有強大的增殖能力、多向分化潛能,及可以產(chǎn)生一系列對創(chuàng)面愈合具有重要意義的細胞核生長因子,目前已成為廣泛的研究熱點[18]。骨髓間充質(zhì)干細胞,亦稱為基質(zhì)祖細胞,可分化為多個細胞系,如內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞和干細胞[18]。在創(chuàng)面愈合中分化的皮膚細胞系為角化細胞、內(nèi)皮細胞、周細胞和單核細胞[19]。研究發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細胞通過旁分泌一系列因子,包括VEGF、 IGF-1、表皮生長因子、角質(zhì)細胞生長因子、血管生成素1和基質(zhì)細胞衍生因子1,促進糖尿病和非糖尿病小鼠的創(chuàng)面愈合[20]。脂肪干細胞是來源于脂肪的多能干細胞,具有和骨髓干細胞相似的特性,在修復受損組織,促進組織再生及治療瘢痕和防止皮膚光老化的過程中可發(fā)揮重大作用[8]。它可以釋放許多強大的血管生成因子,并通過分化為內(nèi)皮細胞成為血管的組成部分。體外實驗表明,脂肪干細胞具有促進細胞增殖和膠原合成的作用[18]。另有實驗觀察到脂肪干細胞自體移植物的協(xié)同作用,可能是由于糖尿病患者的成纖維細胞和脂肪干細胞分泌生長因子,對兩種細胞相互刺激所致[21]。內(nèi)皮祖細胞是參與血管再生及組織修復的內(nèi)皮細胞前體,它們的血管修復潛能已經(jīng)在諸多的實驗及臨床研究中報道[18]。在創(chuàng)面修復方面,移植內(nèi)皮祖細胞可加速創(chuàng)面愈合,主要是通過增加肉芽組織的新生血管化。通過皮下注射該細胞,可促進多種創(chuàng)面愈合相關(guān)因子的分泌,募集單核/巨噬細胞,刺激內(nèi)皮血管形成,加速愈合[22]。

        3組織工程技術(shù)

        組織工程技術(shù)又被稱為再生醫(yī)學,它應(yīng)用生命科學與工程學的原理與技術(shù),研究和開發(fā)生物替代物,用于修復、維護和促進人體各種受損的組織或器官的功能及形態(tài)的的新興學科。殼聚糖是一種可大量獲得的生物聚合物,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖單位組成,部分來源于幾丁質(zhì)聚合物的脫乙酰作用,幾丁質(zhì)的難溶性限制了其臨床應(yīng)用,而由于氨基的存在,殼聚糖得以與幾丁質(zhì)區(qū)別開來,并廣泛應(yīng)用于臨床和其他研究中[23]。在創(chuàng)面的應(yīng)用中,殼聚糖可促進創(chuàng)面愈合,已經(jīng)用于創(chuàng)面敷料和制造人工皮膚[24]。實驗表明殼聚糖增強了炎性細胞和生長因子的功能,促進大的開放性創(chuàng)口的受傷組織的顆?;退苄蝃25]。干細胞具有分化為多種細胞的潛能,是生物工程廣泛利用的一種手段。例如,有研究將人毛囊干細胞聯(lián)合成纖維細胞種植于殼聚糖,發(fā)現(xiàn)可加速全層皮膚缺損的輻射傷大鼠模型的創(chuàng)面愈合[26]。將脂肪干細胞種植于殼聚糖,可促進人永生化角化細胞的增殖[27],并且由于脂肪干細胞與殼聚糖的生物相容性,形成的混合矩陣模擬了細胞外基質(zhì)的成分,為細胞的黏附、遷移和融入組織提供底物[28]。

        4中醫(yī)藥

        中醫(yī)學在慢性皮膚創(chuàng)面的治療中積累了豐富的臨床經(jīng)驗,主張從整體出發(fā),同時結(jié)合辨病、辨證、分期,內(nèi)外合治、標本兼顧,以活血化瘀通絡(luò)為主要則,臨床上取得了良好的效果。分子生物學發(fā)展促進了對中醫(yī)藥治療創(chuàng)傷修復的機制研究,使其得到長足的發(fā)展。

        4.1減輕過度的炎癥反應(yīng)腫瘤壞死因子α誘導T細胞分化,白細胞介素8能吸引中性粒細胞、嗜堿粒細胞而引起炎癥反應(yīng)?;仃柹≈|(zhì)體凝膠(由炮姜、肉桂、當歸、黃芪、川芎、人參等組成)可顯著降低腫瘤壞死因子α及白細胞介素8的水平,從而抑制過度的炎癥反應(yīng)[29]。

        4.2促進組織細胞增殖活血化瘀中藥可促進創(chuàng)面愈合,并減少瘢痕形成,其機制是通過調(diào)節(jié)創(chuàng)面新生肉芽組織的細胞增殖與凋亡的平衡。B細胞淋巴瘤/白血病-2(B cell lymp-homa/lewkmia-2, Bcl-2)基因抑制細胞凋亡,而Bcl-2相關(guān)蛋白X(Bcl-2 associated X protein, Bax)基因可促進凋亡。兩者必須形成異聚體,聯(lián)合表達調(diào)節(jié)凋亡。生肌化瘀方[生肌方(太子參15 g、黃芪15 g、生地 15 g、白術(shù)15 g),化瘀方(桃仁9 g、丹參9 g、水蛭9 g、當歸 9 g)]通過增加Bcl-2 mRNA表達抑制細胞凋亡[30]。

        4.3改善創(chuàng)面周圍循環(huán)加減防己黃芪湯(由炙黃芪15 g、當歸10 g、蒼術(shù)10 g、忍冬藤15 g、玄參10 g、漢防己10 g、威靈仙10 g、鬼箭羽10 g組成) 可增加一氧化氮水平、降低血漿內(nèi)皮素1水平,緩解皮膚組織的缺血、缺氧狀態(tài),促進局部的血液循環(huán),加速創(chuàng)面愈合[31-32]。

        4.4減少瘢痕形成生肌化瘀方(由白術(shù)15 g、黃芪45 g、太子參30 g、丹參 30 g、桃仁12 g、生地黃 15 g、川芎12 g、水蛭9 g 組成)及其拆方(生肌方由太子參30 g、黃芪45 g、白術(shù) 15 g、生地黃 15 g組成; 化瘀方由桃仁 12 g、丹參 30 g、川芎 12 g、水蛭9 g組成)通過調(diào)節(jié)創(chuàng)傷修復不同時期基質(zhì)金屬蛋白酶1的活性,調(diào)控Ⅰ、Ⅲ型膠原的比例,和它們各自合成與分解間的平衡,減少病理性瘢痕的形成[33]。生肌玉紅膏可促進塑形期創(chuàng)面過度增生的膠原降解,使膠原排列有序,減少瘢痕形成。生肌玉紅膠原海綿可通過修復早期增加Ⅰ/Ⅲ型膠原比例及TGF-β1細胞數(shù),而修復晚期降低Ⅰ/Ⅲ型膠原比例及TGF-β1細胞數(shù)的機制減少瘢痕形成[34]。

        5結(jié)語

        創(chuàng)傷愈合需要細胞及細胞和生長因子參與,它們相互聯(lián)系和影響,在不同階段發(fā)揮修復作用。調(diào)節(jié)功能失控則引起創(chuàng)面難愈,或瘢痕形成。隨著分子生物學及組織工程技術(shù)的發(fā)展,治療方式日益增加。各種細胞及生長因子的靶點較為明確,因此對創(chuàng)面的作用相對單一;細胞療法,尤其是干細胞療法,具有多向分化潛能,能改善創(chuàng)面微環(huán)境,釋放一種或多種細胞或生長因子,對創(chuàng)面愈合具有良好的效果,通過與組織工程技相結(jié)合,能發(fā)揮更巨大的作用,但是目前來源較少,技術(shù)要求較高,尚需經(jīng)過不斷的努力探索。中醫(yī)藥可通過多靶點調(diào)控細胞及因子來實現(xiàn)創(chuàng)面修復,效果顯著,相關(guān)機制有待進一步明確。

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        Research Progress of Treatment of Skin Wound RepairSUNGui-fang1,ZHANGXiao-fen1,CHENYa-feng2,FENGDian-xu2.(1.PutuoClinicalMedicalCollegeofShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai200062,China; 2.DepartmentofGeneralSurgery,ShanghaiPutuoDistrictCentralHospital,Shanghai200062,China)

        Abstract:The process of wound repair is complex,involving a variety of cells and factors.Abnormality of the regulation mechanisms leads to refractory wounds or scars.There are more and more therapies and products for wound repairing. The researches on wound healing have deepened into the cellular and molecular biology level,including a variety of cytokines,cells and traditional Chinese medicine,though much of which is not systematic yet.The combination of tissue engineering and stem cell therapy is opening up a better prospect for wound repair,waiting for further development. With multiple targets,traditional Chinese medicine has distinctive curative effect,while the relevant mechanisms need further clarification.

        Key words:Wound; Repair; Stem cells; Factor; Traditional Chinese medicine

        收稿日期:2014-11-24修回日期:2015-02-27編輯:相丹峰

        基金項目:上海中醫(yī)藥大學創(chuàng)新團隊(B-X-75)

        doi:10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.025

        中圖分類號:R285.5

        文獻標識碼:A

        文章編號:1006-2084(2015)18-3330-04

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