馬 卉 張潤田 曲天歌 包海蘭 李玲玲 段行武

瘢痕疙瘩(keloid disease，KD)為外傷、燒傷、手術(shù)后或無明顯誘因引起的病理性瘢痕增生，以成纖維細(xì)胞(fibroblast，F(xiàn)b)過度增殖、膠原等細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)過量累積為典型病理特征[1]。本病常超出原傷口界限，呈侵襲性生長、瘤樣增生，伴癢痛不適，單純手術(shù)切除后易復(fù)發(fā)，治愈十分困難，其損容性傷害給患者生活質(zhì)量和心理健康也造成極大負(fù)面影響[2]。雖然目前針對(duì)KD的機(jī)制研究涉及多基因、多細(xì)胞、多分子以及多通路，但仍未取得突破性進(jìn)展，其治療方法大多側(cè)重于局部病變組織，而較少針對(duì)形成機(jī)制。本人認(rèn)為通過對(duì)發(fā)病機(jī)制的深入了解，可為臨床治療提供更多思路，因此就其發(fā)病機(jī)制綜述如下。

1 流行病學(xué)

KD的發(fā)生存在著明顯的遺傳易感性，主要表現(xiàn) 為患病人種的差異，黑種人較黃種人及白種人有更高的患病率[3]；其大都散在發(fā)病，部分呈家族聚集性[4]；與散在性KD患者相比，家族性KD患者常身體多個(gè)部位出現(xiàn)KD，有時(shí)家族多個(gè)成員出現(xiàn)KD的部位甚至相同[5]。以上均提示遺傳傾向比環(huán)境因素在KD發(fā)病中扮演著更為重要的角色。

2 遺傳基因特性研究

2.1 遺傳模式 目前，大部分學(xué)者趨向于認(rèn)為KD為常染色體顯性遺傳，伴外顯不完全，表現(xiàn)度存在差異，并具有延遲顯性特征，并非簡單的孟德爾式單基因遺傳，而是多基因遺傳[6]，但不同研究結(jié)果之間存在差異，尚未達(dá)成共識(shí)。

2.2 易感基因位點(diǎn)研究 Nakashima等[7]發(fā)現(xiàn)3個(gè)染色體區(qū)域(1q41、3q22.3-23和15q21.3)中的4個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)與日本人群KD家系有顯著關(guān)聯(lián)；我國學(xué)者Zhu等[8]確認(rèn)了 1q41 和15q21.3區(qū)域 與漢族人群KD發(fā)病具有顯著相關(guān)性。Velez Edwards等[9]對(duì)478個(gè)非裔美國人進(jìn)行外顯子圖譜繪制后確定15q21.2-22.3為易感基因位點(diǎn)。因此，不同種族、不同家系的KD易感基因并不完全相同，可能存在不同等位基因突變，即遺傳異質(zhì)性。

2.3 基因多態(tài)性研究 近年來許多有關(guān)KD的遺傳學(xué)研究均集中在基因多態(tài)性上，如針對(duì)轉(zhuǎn)化生長因子 β(transforming growth factor-β， TGF-β)及其受體、SMAD3、SMAD6、SMAD7、p53及人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)的基因研究[10]。Shih等[11]通過檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)， 至少有25個(gè)基因在多個(gè)研究結(jié)果中呈失調(diào)狀態(tài)，其中12種與細(xì)胞外基質(zhì)相關(guān)，8種與細(xì)胞因子、免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，說明多個(gè)基因共同參與KD發(fā)病過程。

綜上，該病可能是一種由多個(gè)基因協(xié)同調(diào)控的復(fù)雜性、多基因遺傳病，有關(guān)KD遺傳模式、易感基因位點(diǎn)及基因多態(tài)性等方面的研究不僅為發(fā)現(xiàn)易感人群、早期預(yù)防提供寶貴的理論基礎(chǔ)，而且對(duì)闡明其發(fā)病機(jī)制、協(xié)助臨床診斷等具有重大意義。

3 細(xì)胞生物學(xué)研究

3.1 成纖維細(xì)胞 Fb是參與KD形成的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞，它可分泌ECM的主要成分-III型及I型膠原，當(dāng)Fb過度增殖時(shí)，大量膠原蛋白生成且進(jìn)行病理性交聯(lián)，使ECM發(fā)生沉積和重構(gòu)[12]。此外，在線粒體通路的細(xì)胞凋亡中，以Bax為代表的促凋亡蛋白和以Bcl-2為代表的抑凋亡蛋白表達(dá)失衡[13]，或者是另一重要促凋亡分子Caspase-3蛋白低表達(dá)[14]，均會(huì)導(dǎo)致Fb凋亡抑制從而促使KD形成。因此，調(diào)控Fb增殖與凋亡的平衡對(duì)于抑制KD的形成至關(guān)重要。

3.2 肌成纖維細(xì)胞 在損傷修復(fù)增殖階段，F(xiàn)b逐漸增殖分化為分泌功能更強(qiáng)的肌成纖維細(xì)胞(Myofibroblast，MFb)，它既可以分泌α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)促進(jìn)創(chuàng)面愈合，又可以分泌III型及I型膠原，協(xié)助Fb完成ECM重塑[15]。活化的MFb的特征性細(xì)胞標(biāo)志物在KD組織中高表達(dá)，直接說明了MFb參與了KD的形成[16]。近期，Science雜志刊文稱骨形成蛋白4(Bone Morphogenetic Protein，BMP4)可通過激活BMP4/smad通路誘導(dǎo)人KD組織MFb向脂肪細(xì)胞分化，從而抑制KD形成[17]。所以，除了抑制Fb向MFb過度分化外，促進(jìn)MFb轉(zhuǎn)化無分泌功能的細(xì)胞從而減少ECM沉積，可以成為抑制KD形成的另外一條途徑。

3.3 角質(zhì)細(xì)胞 角質(zhì)細(xì)胞可分泌PDGF和TGF-β，刺激真皮Fb增殖活化并向MFb轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生大量 ECM成分[18]。Hahn等[19]發(fā)現(xiàn)KD角質(zhì)細(xì)胞與正常組織角質(zhì)細(xì)胞相比，運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，黏附減少，大量參與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的基因上調(diào)，由此推斷KD的持續(xù)性生長可能與角質(zhì)細(xì)胞密切相關(guān)，此發(fā)現(xiàn)揭示了角質(zhì)細(xì)胞對(duì)KD形成具有更為直接的作用，其內(nèi)在固有因素在KD持續(xù)性生長中可能扮演正相關(guān)的角色。

3.4 黑色素細(xì)胞 正常情況下，黑素細(xì)胞不會(huì)增殖及分泌細(xì)胞因子，但局部微環(huán)境改變時(shí)，可通過激活TGF-β通路刺激Fb增殖，增加膠原合成[20]。Luo等[21]認(rèn)為KD組織中Fb大量增殖分化的原因之一是α促黑激素(a-melanocyte-stimulating hormone，α-MSH)的受體MC1R表達(dá)下調(diào)，使具有抗纖維化作用的α-MSH/MC1R信號(hào)通路受到抑制。雖然以上研究為黑色素細(xì)胞促KD形成提供了一些證據(jù)，但皮膚色素痣的患者并無易患KD的資料支持，因此研究者認(rèn)為此領(lǐng)域仍有進(jìn)一步探索的空間。

3.5 肥大細(xì)胞 皮膚損傷修復(fù)過程中，肥大細(xì)胞聚集在損傷部位，通過釋放各種炎癥介質(zhì)以及絲氨酸蛋白酶來維持結(jié)締組織穩(wěn)態(tài)以及參與纖維化等病理過程[22,23]。Dong等[24]認(rèn)為糜蛋白酶作為肥大細(xì)胞分泌的一種趨化因子，在KD組織中具有較高的活性，它可通過激活TGF-β/Smad通路促進(jìn)Fb增殖及膠原合成。雖然肥大細(xì)胞在傷口愈合、炎癥、纖維化等方面的作用已被廣泛研究和證實(shí)，但其促KD形成的相關(guān)性研究尚處于起步階段，缺乏有力證據(jù)支持。

目前，KD的細(xì)胞生物學(xué)研究以及治療策略主要針對(duì)成纖維細(xì)胞及肌成纖維細(xì)胞，包括抑制其增殖分化促進(jìn)其凋亡等，這些干預(yù)措施很難取得長期的成功，因此未來的研究需要考慮多細(xì)胞之間的相互作用，才能多方位、全面地制定有效的預(yù)防和治療策略。

4 細(xì)胞因子研究

4.1 轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor, TGF-β) TGF-β是目前已知的與KD關(guān)系最密切、最具代表性的一種促纖維化細(xì)胞因子[25]。其中以TGF-β1所占比例最高(>90%)，活性最強(qiáng)，可刺激Fb增殖分化，上調(diào)α-SMA及膠原的表達(dá)，促進(jìn)ECM合成及血管生成[26]。無瘢痕愈合和瘢痕愈合這兩種不同修復(fù)方式的主要區(qū)別之一為TGF-β表達(dá)水平的差異，與正常組織Fb相比，體外培養(yǎng)的瘢痕疙瘩Fb中 TGF-β1、TGF-β2表達(dá)明顯上調(diào)[27]。眾多研究亦表明[28,29]，直接抑制TGF-β信號(hào)蛋白及其受體表達(dá)可以不同程度緩解KD的形成。

4.2 堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bacic fibroblast growth factor，bFGF) 堿性成纖維細(xì)胞生長因子是一種多功能多肽，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞等的增殖和分化，與組織重建及創(chuàng)傷修復(fù)密切相關(guān)[30]。近年來，bFGF的抗瘢痕作用已在動(dòng)物模型和臨床應(yīng)用中得到證實(shí)，術(shù)后給予bFGF也能抑制增生性瘢痕的形成且無不良反應(yīng)[31,32]。然而其具體作用機(jī)制尚未完全明確，相關(guān)研究認(rèn)為這可能與抑制TGF-β1/Smad通路減少α-SMA分泌有關(guān)[33]，亦有研究表明bFGF可通過調(diào)控Notch1/Jagged1 通路來抑制表皮干細(xì)胞向MFb分化，從而抑制瘢痕的形成[34]。

4.3 胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF) 胰島素樣生長因子IGF-1和IGF-2是強(qiáng)效的有絲分裂原和凋亡抑制劑，通過與胰島素樣生長因子- I受體(IGFIR)結(jié)合，在細(xì)胞增殖、存活和凋亡抑制中發(fā)揮重要作用。IGF-1/IGF-IR通路與許多纖維化疾病有關(guān)，如腎纖維化、大鼠肝纖維化等，研究發(fā)現(xiàn)IGF-IR在KD中組織中高表達(dá)，它通過增加成纖維細(xì)胞的侵襲性 及抑制其凋亡從而發(fā)揮促瘢痕效應(yīng)，因此靶向于成纖維細(xì)胞中的IGF-IR可能有助于防止瘢痕形成[35]。

4.4 血小板源性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF) PDGF是一種血清絲裂原，既往研究發(fā)現(xiàn)它可誘導(dǎo)細(xì)胞有絲分裂、刺激細(xì)胞增殖，促使成纖維細(xì)胞趨化，并且在KD組織局部可檢測到PDGF高表達(dá)，以上均說明它具有一定的促瘢痕效應(yīng)[36,37]。但Lee等[36]發(fā)現(xiàn)與正常組織成纖維細(xì)胞相比，KD組織成纖維細(xì)胞的PDGF-BB及其受體的表達(dá)水平反而下降，他認(rèn)為由于 PDGF-BB能上調(diào)間質(zhì)膠原酶基因表達(dá)水平，加速膠原蛋白代謝、抑制ECM沉積，因此PDGF-BB減少可能會(huì)導(dǎo)致過度纖維化。故而， PDGF與KD發(fā)病相關(guān)性仍存有爭議。

4.5 血管內(nèi)皮生長因子(vescular endothelial growth factor，VEGF) VEGF是一種特異性血管內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂原，對(duì)血管生成、ECM的產(chǎn)生均發(fā)揮重要作用[22]。無疤痕胎兒傷口與纖維化胎兒傷口相比，VEGF水平較低且血管形成少，添加外源性VEGF可將無疤痕表型轉(zhuǎn)化為瘢痕表型；將成人傷口中的VEGF中和后對(duì)瘢痕有一定的改善作用，以上均表明VEGF與KD形成直接相關(guān)[38]。VEGF的促瘢痕效應(yīng)逐漸被證實(shí)，但其具體作用機(jī)制尚不明確，有待進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

除以上細(xì)胞因子外，還有眾多因子(IL-6、TNF-α等)參與KD形成，這些因子的作用機(jī)制尚不完全明確或存有爭議，唯有通過進(jìn)一步深入挖掘，才能為運(yùn)用抗體中和療法來治療KD或其它纖維化疾病提供更為扎實(shí)的基礎(chǔ)支持。

5 纖維化相關(guān)信號(hào)通路

5.1 TGF-β通路 TGF-β/Smad信號(hào)通路在多種纖維化疾病中發(fā)揮重要作用，亦是研究KD的經(jīng)典通路，此信號(hào)通路的持續(xù)激活或抑制減弱，易導(dǎo)致持久的自分泌正反饋環(huán)，最終促使Fb增殖分化，ECM過度沉積[39]。活化后的TGF-β與TβR-II結(jié)合后并激活TβR-I，誘導(dǎo)Smad2/3蛋白磷酸化，形成Smad2/3與Smad4結(jié)合的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物進(jìn)入核內(nèi)，從而將生物信號(hào)由胞膜傳導(dǎo)至胞內(nèi)[27]，Smad7為此通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)蛋白[40]。通過抑制TGF-β以及調(diào)控Smads的表達(dá)，已被證明可減少膠原合成，促進(jìn)膠原降解，從而減輕皮膚纖維化[28，41]。

5.2 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated proteinkinase，MAPK)通路 MAPK 是一類介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，由3個(gè)亞族組成：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal regulated kinase, ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)和p38激酶[42]。對(duì)于體外培養(yǎng)的瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞，JNK和p38抑制劑可明顯干擾Smad2/3/4復(fù)合物的形成；積雪草苷通過抑制MAPK/Smad通路可阻礙瘢痕疙瘩Fb的侵襲性生長[43-45]。MAPK通路雖然可通過介導(dǎo)TGF-β1 / Smad通路發(fā)揮作用，但二者之間的相互作用十分復(fù)雜，具有細(xì)胞特異性，其機(jī)制仍未完全明確。

5.3 整合素(Integrin)通路 整合素是Fb與周圍ECM結(jié)合的跨膜受體，由α和β兩個(gè)亞 單位組成，其中α1β1、α2β1主要結(jié)合膠原，有利于細(xì)胞增殖及分化[46]。在KD形成過程中，由于機(jī)械力的增加使Fb產(chǎn)生高壓，從而對(duì)整合素施壓使其釋放一種活化的TGF-β，促進(jìn)膠原沉積；若整合素β1缺失，則不能激活TGF-β，導(dǎo)致膠原蛋白生成減少[43]。由此可見，整合素表達(dá)的改變可能影響TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，以此通路為靶點(diǎn)拮抗KD形成有望成為治療KD的新方向。

5.4 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路 mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的基本生物學(xué)功能。mTOR復(fù)合體1(TORC1)通路在成熟的KD組織中被強(qiáng)烈激活，因此促進(jìn)膠原合成及ECM沉積[47]。特異性阻斷mTOR可削弱KD成纖維細(xì)胞中膠原合成基因的表達(dá)[48]，mTOR抑制劑在KD成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)中也表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗纖維化活性[49]。但是由于細(xì)胞培養(yǎng)基中含有高水平的氨基酸和胰島素等可激活mTOR信號(hào)的潛在因素，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定影響，因此其臨床有效性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

除以上通路外，亦有Wnt、IGF-I等通路在KD形成過程中發(fā)揮作用，盡管其作用機(jī)制尚未完全明確，但可以肯定的是KD形成絕非只是一個(gè)線性方向通路起作用，而是多通路的復(fù)雜調(diào)控機(jī)制，以多通路間的連接區(qū)域?yàn)榘悬c(diǎn)或者選擇可以同時(shí)作用于不同通路多個(gè)靶點(diǎn)的藥物，同時(shí)對(duì)多通路進(jìn)行調(diào)控，可以作為治療KD的一個(gè)思路。

6 展望

KD的形成過程是一個(gè)多基因、多細(xì)胞、多因子、多通路共同調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程，其發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，多認(rèn)為Fb是參與其形成的主要細(xì)胞，TGF-β通路是主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。由于KD成纖維細(xì)胞在不同人群中具有一定的異質(zhì)性，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果常常不一致，因此，應(yīng)從KD標(biāo)準(zhǔn)模型中收集KD成纖維細(xì)胞并且用于無差別的細(xì)胞培養(yǎng)研究。目前治療KD的方法多種多樣，但是療效都不理想，其治療方法大多側(cè)重于治療KD病變組織，而較少針對(duì)形成機(jī)制，因此臨床實(shí)驗(yàn)可多向此方向側(cè)重。