賴建輝,許小琪,時(shí)軍,2,郭思旖

(1.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006; 2.廣東省局部精準(zhǔn)遞藥制劑工程技術(shù)研究中心,廣東 廣州 510006)

增生性瘢痕(hypertrophic scars,HS),又稱隆起性瘢痕、肥大性瘢痕或肥厚性瘢痕,是皮膚組織在創(chuàng)傷、炎癥、手術(shù)和燒傷后過(guò)度修復(fù)而引起的病變。臨床癥狀表現(xiàn)為不規(guī)則隆起、充血發(fā)紅、質(zhì)地堅(jiān)韌的斑塊,常伴有癢痛不適,嚴(yán)重者可致畸形、毀容或者其他生理功能障礙[1]。

HS形成因素多樣,但組織學(xué)原因主要為人成纖維細(xì)胞(HSF)增殖和以膠原為主的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過(guò)度沉積,其內(nèi)在信號(hào)通路改變與HS形成密切相關(guān)。HS的治療是臨床工作面臨的治療難點(diǎn),現(xiàn)常采用手術(shù)切除、激光治療、類固醇藥物注射、硅凝膠治療、放射治療、5-氟尿嘧啶注射等手段,這些方法雖取得了一定療效,但也存在各自的不足,因此至今尚無(wú)理想的治療方法[2]。近年來(lái),在中藥或中藥提取藥物治療HS的研究方面取得了一定的進(jìn)展,本文從HS的形成機(jī)制入手,綜述丹參治療HS的研究進(jìn)展。

1 HS的形成機(jī)制

皮膚損傷后,在組織學(xué)上HS的特征表現(xiàn)為高密度血管新生、大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、大量HSF和人肌成纖維細(xì)胞(HMF)持續(xù)存在以及ECM過(guò)度積聚[3-4]。

研究發(fā)現(xiàn),TGF-β、PDGF、IL-1等多種生長(zhǎng)因子和炎癥因子參與組織修復(fù)過(guò)程,并對(duì)HS的形成有著重要的調(diào)控作用,主要有以下方面[4-6]：(1)趨化炎癥細(xì)胞聚集,加強(qiáng)炎癥反應(yīng),延長(zhǎng)傷口再上皮化時(shí)間；(2)促進(jìn)HSF增殖活化和膠原蛋白合成分泌；(3)誘導(dǎo)HSF向HMF轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步增加膠原蛋白、纖維黏連蛋白、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)等基質(zhì)的合成,促進(jìn)了ECM的沉積；(4)抑制HSF、HMF等細(xì)胞的凋亡；(5)影響基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)的正常表達(dá),導(dǎo)致新膠原蛋白合成速率超過(guò)其降解速率,引起以膠原為主的ECM在真皮下過(guò)度沉積；這些過(guò)度積聚和收縮的ECM難以被機(jī)體吸收或重塑,與HSF、HMF等細(xì)胞相互連結(jié)而進(jìn)一步形成致密的纖維化結(jié)締組織。傷口愈合后,致密的結(jié)締組織取代實(shí)質(zhì)組織,并阻礙創(chuàng)面恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)和功能,使得傷口部位皮膚表面升高和硬度增加,最終導(dǎo)致瘢痕增生,如圖1所示。

1.1 細(xì)胞生長(zhǎng)因子的調(diào)控

生長(zhǎng)因子是HS發(fā)展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,它們通過(guò)多條信號(hào)通路傳導(dǎo)交叉反應(yīng),對(duì)HS的形成有正向或者反向調(diào)控作用。如TGF-β1、PDGF等促纖維化生長(zhǎng)因子能直接或間接促進(jìn)HSF增殖和轉(zhuǎn)化、抑制細(xì)胞凋亡、產(chǎn)生過(guò)量的膠原蛋白而造成ECM沉積；而bFGF等生長(zhǎng)因子可通過(guò)降低HSF活性以及增加膠原酶合成分泌等途徑發(fā)揮抗纖維化作用。

1.1.1 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β),廣泛存在于各種細(xì)胞組織,參與傷口愈合的所有過(guò)程。TGF-β是一大類具有復(fù)雜生物學(xué)特性的超蛋白家族,是目前已知與HS關(guān)系最密切的細(xì)胞因子,在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)有TGF-β1、TGF-β2、TGF-β33種亞型表達(dá),每種亞型有不同的功能和生理活性。研究證實(shí),HS的形成與TGF-β 3種亞型的綜合調(diào)控有關(guān)[8],其中TGF-β1和TGF-β2生物活性相同,參與瘢痕形成,是促進(jìn)ECM過(guò)度沉積的最密切的正性調(diào)控因子之一；TGF-β3具有抗纖維化作用,可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性的與TGF-β膜受體結(jié)合,部分阻斷或下調(diào)TGF-β1、TGF-β2活性或表達(dá),從而抑制其對(duì)HS形成的誘導(dǎo)作用[9]。如表1所示。

圖1 HS的形成機(jī)制[7]Figure 1 Formation mechanism of HS

1.1.2 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子

局部微血管的異常增生是造成HS形成的重要因素之一。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是目前所知最強(qiáng)的促血管生成細(xì)胞生長(zhǎng)因子,在血管形成、促進(jìn)創(chuàng)傷愈合、組織修復(fù)及再生等方面起著十分重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),VEGF在HS中大量表達(dá),且其表達(dá)量和HS血管增生程度及瘢痕成熟程度密切相關(guān)[18]。

VEGF通過(guò)與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-2(VEGFR-2)結(jié)合,將胞外的信號(hào)傳遞到胞內(nèi),發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng),激活NF-κB、PI3K/AKT/mTOR等信號(hào)通路調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖,促進(jìn)新生血管的形成[19]。HS成纖維細(xì)胞增殖及分泌膠原需要大量的氧氣及營(yíng)養(yǎng)支持,VEGF促進(jìn)血管新生可以運(yùn)輸氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),間接促進(jìn)瘢痕進(jìn)一步增生[20]；另一方面,過(guò)量VEGF表達(dá)導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng),突入管腔而造成阻塞,加上肌成纖維細(xì)胞的收縮功能影響,加劇了血管的阻塞而引起局部低氧[21]。缺氧環(huán)境下，成纖維細(xì)胞的增殖能力及其合成分泌功能均得到增強(qiáng)，同時(shí)缺氧部位會(huì)產(chǎn)生并積聚缺氧誘因子-1α(HIF-1α)。當(dāng)HIF-1α與VEGF基因中的缺氧反應(yīng)元件結(jié)合后，可上調(diào)VEGF表達(dá)，從而加重血管阻塞，導(dǎo)致缺氧反復(fù)循環(huán)，最終促進(jìn)病理性瘢痕形成[22]。Xu等[23]研究證實(shí)了缺氧條件下,HIF-1α上調(diào)TGF-β1和Smad2/3/4的表達(dá),增強(qiáng)TGF-β1/SMAD信號(hào)傳導(dǎo),從而促進(jìn)膠原合成及沉積。

除此之外,有研究表明,血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可直接影響HS的組織細(xì)胞行為。Harold等[24]發(fā)現(xiàn),VEGF可刺激體外培養(yǎng)的HSF發(fā)生遷移,從而揭示VEGF對(duì)傷口修復(fù)的非血管生成作用,即趨化HSF在損傷部位聚集,并刺激膠原分泌與沉積,從而有效地促進(jìn)肉芽組織成熟和傷口的閉合。但當(dāng)VEGF作用過(guò)強(qiáng)時(shí),會(huì)導(dǎo)致傷口的肉芽組織中HSF密度以及膠原含量過(guò)高,造成組織纖維化。因此,抑制VEGF及其受體過(guò)表達(dá)對(duì)HS的防治有重要意義。

1.1.3 血小板生長(zhǎng)因子

血小板生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor,PDGF)主要由創(chuàng)傷部位的血小板和巨噬細(xì)胞合成并釋放,是體內(nèi)一種主要的促有絲分裂劑和化學(xué)引誘劑,可以刺激HSF、血管平滑肌細(xì)胞等細(xì)胞的分裂和增殖；同時(shí)也是炎癥細(xì)胞趨化因子,能誘使巨噬細(xì)胞聚集并釋放大量的炎癥因子及包括 TGF-β、PDGF等眾多生長(zhǎng)因子,在創(chuàng)面修復(fù)及HS的發(fā)病過(guò)程中起著重要的作用[25-26]。

PDGF主要由PDGF-A、B、C及D這4 種亞型組成,并可形成5種二聚體形式,即 PDGF-AA、AB、BB、CC和DD[25]。不同的PDGF二聚體均有促細(xì)胞有絲分裂的作用,但其作用活性有強(qiáng)弱之分。其中,PDGF-AA作用最弱,相關(guān)研究表明,PDGF-CC對(duì)大鼠腎成纖維細(xì)胞的促分裂作用為PDGF-AA作用效果的20倍；而PDGF-BB促纖維化的能力最強(qiáng),可參與血管新生、炎癥反應(yīng)、受體表達(dá)、信號(hào)通路激活、膠原代謝等途徑的調(diào)控[27],因此是HS中研究最多的亞型,見(jiàn)表2。PDGF調(diào)控作用過(guò)強(qiáng)能造成組織纖維化,促進(jìn)瘢痕增生,現(xiàn)已成為治療纖維化疾病的重要靶點(diǎn),降低其作用活性是減輕HS形成的有效手段。

1.1.4 其他生長(zhǎng)因子

已被證實(shí)能調(diào)控HS形成的生長(zhǎng)因子還有：結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)等。這些生長(zhǎng)因子由于表達(dá)抑制或是過(guò)表達(dá),通過(guò)不同的信號(hào)通路途徑,在不同程度上刺激HSF的增殖和轉(zhuǎn)化以及影響膠原的正常代謝,最終導(dǎo)致HS形成,見(jiàn)表3。

1.2 炎癥因子的調(diào)控

創(chuàng)面的修復(fù)首先表現(xiàn)為局部炎癥反應(yīng)。當(dāng)皮膚受到一定程度的損傷時(shí),早期炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)被激活,血小板和受損的皮膚駐留細(xì)胞釋放TGF-β、PDGF、EGF等一系列生長(zhǎng)因子,趨化中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等炎癥細(xì)胞向傷口處聚集。這些滲透的炎癥細(xì)胞可釋放更多的生長(zhǎng)因子和炎癥因子,不僅促進(jìn)清除壞死組織和異物,而且同時(shí)啟動(dòng)和調(diào)控創(chuàng)面修復(fù)進(jìn)程[37]。適度的炎癥有利于傷口愈合,但是過(guò)強(qiáng)的炎癥反應(yīng)卻會(huì)導(dǎo)致不良結(jié)果,研究發(fā)現(xiàn),與正常瘢痕形成相比,HS中存在增強(qiáng)且持續(xù)的炎癥期,其特征在于更多的炎性細(xì)胞募集以及生長(zhǎng)因子和炎癥因子在創(chuàng)面局部高度蓄積[38]。研究較多的有腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細(xì)胞介素類(IL-1、IL-4、IL-6等)、干擾素-γ(INF-γ)等,這些因子在組織纖維化過(guò)程中有著各自的生物學(xué)效應(yīng)[1,37-41],見(jiàn)表4。

2 丹參抗HS機(jī)制

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為HS屬瘀證,其成因與先天因素或金刀所傷、水火燙傷、余毒未凈及受外邪入侵肌膚而引起的氣血壅滯、經(jīng)絡(luò)痹阻、濕熱搏結(jié)等有關(guān),治療以理氣活血、軟堅(jiān)散結(jié)、除濕化瘀為主[42]。丹參為活血祛瘀、涼血消癰的代表中藥,現(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí),其有減輕缺血再灌注損傷、抗心律失常、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗腫瘤、抗氧化、抗炎、抗纖維化等作用[43]。其代表性成分丹參酮ⅡA、丹酚酸B和丹參素除了應(yīng)用于心血管系統(tǒng),如保護(hù)心肌、擴(kuò)張血管、抗血栓等之外,在抗纖維化方面亦有顯著藥理活性,能有效抑制病理性瘢痕的發(fā)生發(fā)展。如表5所示。

表2 PDGF的調(diào)控作用Table 2 Regulation of PDGF

表3 其他生長(zhǎng)因子的調(diào)控作用Table 3 Regulation of other growth factors

表4 炎癥因子的調(diào)控作用Table 4 Regulation of inflammatory factors

表5 丹參及相關(guān)制劑的抗纖維化作用Table 5 Anti-fibrosis effects of Salvia miltiorrhiza and related preparations

2.1 丹參酮ⅡA

丹參酮 ⅡA是丹參中的脂溶性有效成分,具有抗急性缺氧、抗心律失常、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗炎、抗腫瘤等廣泛藥理作用。而在抗纖維化方面,已有實(shí)驗(yàn)證明丹參酮ⅡA具有抗HS作用,其作用機(jī)制與抑制成纖維細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和促進(jìn)膠原降解有關(guān)。

陳剛等[48]發(fā)現(xiàn),丹參酮ⅡA能有效阻滯體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞的細(xì)胞周期,使其停留在G0/G1期,從而抑制其增殖活性并誘導(dǎo)凋亡；在對(duì)膠原的作用方面,蒙曉等[49]證明丹參酮ⅡA能下調(diào)大鼠成纖維細(xì)胞中纖溶酶原激活劑抑制劑-1(PAI-1)和炎癥相關(guān)的環(huán)氧酶-2(COX-2)的表達(dá),促進(jìn)膠原降解,減輕瘢痕；在動(dòng)物體內(nèi)的研究也證實(shí)了丹參酮ⅡA能夠通過(guò)增強(qiáng)MMP-1mRNA的表達(dá)及抑制成纖維細(xì)胞的增殖,減少膠原纖維的合成,從而抑制瘢痕的過(guò)度增生[50]。HSF、HMF等細(xì)胞的過(guò)度增殖以及凋亡受阻,產(chǎn)生大量ECM成分聚集在真皮下,導(dǎo)致傷口部位硬度增加,直接導(dǎo)致了瘢痕增生。這些發(fā)現(xiàn)為丹參酮ⅡA通過(guò)促進(jìn)膠原降低、減輕組織纖維化而治療HS提供理論依據(jù)。

2.2 丹酚酸B

丹酚酸B(SAB)是丹參中含量最高的水溶性成分,具有明顯抗纖維化作用?，F(xiàn)代研究表明,SAB抗纖維化的作用機(jī)制可能與其抗自由基過(guò)氧化損傷、抑制成纖維細(xì)胞增殖、作用于TGF/Smads等多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、下調(diào)細(xì)胞Ⅲ型膠原蛋白(COL-Ⅲ)等細(xì)胞因子的表達(dá)有關(guān)。在細(xì)胞、分子、基因等多個(gè)水平上抑制纖維化疾病的形成,作用于纖維化發(fā)病機(jī)制中多個(gè)環(huán)節(jié)從而發(fā)揮綜合的抑制作用[7]。

SAB促細(xì)胞凋亡作用與丹參酮ⅡA作用類似。Shi等[51]對(duì)體外培養(yǎng)的 HSF細(xì)胞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),SAB能夠體外抑制HSF的增殖活性,通過(guò)將HSF細(xì)胞分裂周期阻滯于G0/G1期,進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,并且還具有抑制HSF的侵襲和遷移的能力,作用效果上呈現(xiàn)劑量和時(shí)間依賴性。Liu等[52]對(duì)SAB的抗皮膚纖維化機(jī)制做了更深入研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),SAB對(duì)體外培養(yǎng)的皮膚成纖維細(xì)胞的增殖有顯著抑制作用,能下調(diào)細(xì)胞外基質(zhì)基因轉(zhuǎn)錄和膠原蛋白表達(dá),在SAB處理的成纖維細(xì)胞中,TGF-β/Smad和MAPK/ERK途徑的激活也被抑制；而通過(guò)對(duì)患者的皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行RNA序列檢測(cè),結(jié)果表明SAB還存在其他可能的抗纖維化途徑,包括氧化應(yīng)激抑制、細(xì)胞周期抑制和p53信號(hào)通路抑制。

2.3 丹參素

丹參素是丹參的水溶性成分,具有改善心血管、修復(fù)神經(jīng)組織、保護(hù)肝臟和抗纖維化等作用。到目前為止,丹參素抗纖維化功能的研究多集中在肺部和肝臟,而鮮有治療皮膚纖維化疾病的相關(guān)報(bào)道。HS的病理本質(zhì)是HSF為主的效應(yīng)細(xì)胞過(guò)度增殖和以膠原為主的ECM過(guò)度沉積的結(jié)果,肝、肺、腎等內(nèi)臟及其他組織纖維化疾病在病理上同樣也表現(xiàn)為大量ECM無(wú)序沉積,與皮膚HS產(chǎn)生的機(jī)制類似[43]。

TGF-β1是最重要的纖維化調(diào)控因子,TGF-β1mRNA纖維化組織中往往有高表達(dá)。秦靜等[53]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)丹參素處理后,肺纖維化大鼠肺部TGF-β1、Smad3mRNA、α-SMA 表達(dá)明顯減少,Smad7mRNA表達(dá)增多,其中Smad3促進(jìn)纖維化的形成,Smad7是TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的主要抑制性蛋白,這表明了丹參素通過(guò)抑制TGF-β1/Smads 信號(hào)通路,而發(fā)揮抗肺纖維化作用。肝星狀細(xì)胞(HSC)是肝纖維化發(fā)病的關(guān)鍵細(xì)胞,其功能過(guò)強(qiáng)可導(dǎo)致ECM的異常表達(dá)。Peng等[54]發(fā)現(xiàn)丹參素可通過(guò)靶向抑制PI3K/AKT/mTOR/p70S6K1信號(hào)傳導(dǎo)途徑,降低HSC活性并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,還可以通過(guò)抑制炎癥基因的表達(dá)來(lái)減輕炎癥反應(yīng),從而發(fā)揮抗肝纖維化作用。綜上可知,丹參素對(duì)膠原、α-SMA蛋白等ECM的合成有明顯的抑制效應(yīng),其抗纖維化機(jī)制同樣適用于HS的治療。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,生長(zhǎng)因子、炎癥因子的調(diào)控作用貫穿于皮膚創(chuàng)傷修復(fù)的全過(guò)程,上述調(diào)控的平衡趨勢(shì)被打破時(shí),相關(guān)信號(hào)通路會(huì)發(fā)生改變,從而引起持續(xù)的炎癥反應(yīng)、亢進(jìn)的細(xì)胞修復(fù)功能等一系列促纖維化反應(yīng),主要表現(xiàn)為HSF過(guò)度增殖分化以及ECM在真皮過(guò)度沉積,這些因素最終導(dǎo)致HS的形成。另外,表皮在再上皮化延遲、血管過(guò)度增生和毛細(xì)血管阻塞等也在不同性質(zhì)上參與了HS的形成。因此,在HS防治方面,可從減輕炎癥反應(yīng)、減少血管新生和抗纖維化等方向制定策略。中藥丹參中的活性成分丹參酮ⅡA、丹參素、丹酚酸B等能通過(guò)介導(dǎo)多條信號(hào)通路抑制HSF增殖分化和促進(jìn)ECM降解,發(fā)揮抗纖維化作用,提示丹參在治療HS上有著多靶點(diǎn)、綜合治療的優(yōu)勢(shì)。后續(xù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等手段,進(jìn)一步闡明丹參防治HS的分子作用機(jī)制,以期為丹參治療HS提供科學(xué)依據(jù)。