張廣，王一兵，3

1 山東大學齊魯醫(yī)學院，濟南 250012；2 山東省千佛山醫(yī)院整形外科；3 濟南市組織工程皮膚再生與創(chuàng)面修復臨床醫(yī)學研究中心

皮膚創(chuàng)面愈合是指由于損傷因素的作用造成組織缺損后，局部組織通過再生、修復和重建，使得缺損組織重新恢復完整性的過程。從本質(zhì)上講，它是身體對各種有害因素造成組織損傷后的一種固有的適應性防御反應。創(chuàng)面愈合可以分為四個連續(xù)的階段：凝血期、炎癥期、修復期和重塑期。凝血期是創(chuàng)面形成后機體最先出現(xiàn)的止血反應；炎癥期是免疫細胞對各種損傷因素做出的免疫防御反應；修復期又稱為增生期，上皮再生及肉芽組織形成是這個時間的主要特點；重塑期以表皮的增厚以及膠原蛋白的重新排列為主要表現(xiàn)。角質(zhì)形成細胞、成纖維細胞、巨噬細胞等在創(chuàng)面愈合的過程中發(fā)揮著重要的作用［1］。有很多因素會影響創(chuàng)面愈合，常見的有年齡、營養(yǎng)、心理狀態(tài)等全身因素，也有異物、感染、血供、壓力等局部因素［2］。一旦創(chuàng)面受到各種因素的影響不能通過正常的進程達到創(chuàng)面愈合，就可能轉(zhuǎn)變?yōu)槁詣?chuàng)面。壓力性創(chuàng)面、糖尿病潰瘍、慢性靜脈潰瘍是臨床上常見的慢性創(chuàng)面，難愈合、進展快、易復發(fā)使這類疾病成為臨床工作中亟待解決的難題。鐵參與細胞活動的多個重要生理過程，包括血紅蛋白合成、DNA 合成、氧氣轉(zhuǎn)運、線粒體呼吸、能量代謝和免疫防御等，因此它對于維持機體正常生理活動是必不可少的。慢性創(chuàng)面中普遍存在鐵水平異常，因此，明確鐵在皮膚慢性創(chuàng)面愈合中的作用并設法維持鐵的正常水平為皮膚慢性創(chuàng)面相關疾病的治療提供了新的思路?，F(xiàn)將鐵在皮膚慢性創(chuàng)面愈合中的作用及應用研究進展綜述如下。

1 皮膚中鐵的來源、代謝、調(diào)控

1.1 皮膚中鐵的來源及代謝 食物是人體中鐵元素的主要來源。食物中的鐵絕大部分是Fe3+，其特點是不易被吸收，必須被還原為Fe2+時才會被小腸黏膜上皮細胞主動吸收，這個過程是由小腸黏膜上皮細胞的二價金屬離子轉(zhuǎn)運體（DMT1）介導的。鐵吸收入小腸黏膜上皮細胞后，主要以Fe2+和Fe3+的形式存在并處于氧化還原的動態(tài)平衡中。當組織需要鐵時，鐵通過運鐵素1（FPN1）從小腸黏膜上皮細胞釋放，F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+后與轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）結(jié)合，被轉(zhuǎn)運到人體的各個組織中。Tf與細胞膜上的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR1）結(jié)合，介導細胞的內(nèi)吞作用，進入細胞后Fe3+從Tf上釋放下來并被還原為Fe2+進入不穩(wěn)定鐵池或者與鐵蛋白結(jié)合儲存起來［3］?，F(xiàn)有的研究［4］表明，皮膚中的鐵水平不是一成不變的，會隨著衰老的過程而增加。鐵在表皮中積聚，其濃度由外層向內(nèi)層增加，在表皮基底層最高，可達到（7.33 ±0.98）μmol/g［5］。鐵可以通過尿液、糞便、汗液、脫屑等方式從人體中排出，其中因脫屑而損失的鐵占每日鐵損失的20%～25%。脫屑是皮膚老化的角質(zhì)形成細胞的脫落過程，目前關于脫屑機制的理論中，最為認可的是水解蛋白酶的消化作用使角質(zhì)形成細胞之間的橋粒溶解從而導致角質(zhì)形成細胞的脫落［6］。目前關于皮膚中鐵的生理過程的研究有限，需進一步挖掘。此外，由于技術水平的限制，對于鐵的定量目前局限于總鐵含量，不同價態(tài)的鐵的精確定量方法有待于開發(fā)。

1.2 細胞內(nèi)鐵水平的調(diào)控 為了使鐵濃度保持在最佳的生理范圍內(nèi)，細胞水平和整個系統(tǒng)水平的鐵代謝受到嚴格的調(diào)節(jié)。鐵穩(wěn)態(tài)的平衡取決于機體內(nèi)多種鐵相關蛋白的表達水平和活性。其中，Tf、鐵調(diào)節(jié)蛋白（IRPs）和鐵儲存蛋白至關重要。在正常生理條件下，游離鐵要么被利用作為合成血紅蛋白的底物，要么與胞質(zhì)鐵蛋白結(jié)合儲存起來。當細胞缺鐵時，通過Tf 與TfR1 的結(jié)合介導內(nèi)吞，通過DMT1 介導進入胞質(zhì)。當細胞內(nèi)游離鐵過多時，F(xiàn)PN1 介導細胞內(nèi)過量的鐵向細胞外轉(zhuǎn)移。在細胞內(nèi)，DMT1、TfR1、鐵蛋白和FPN1 的表達水平受IRPs與鐵反應元件（IRE）來調(diào)控，以達到適合細胞的鐵水平［7］。

2 鐵在皮膚慢性創(chuàng)面愈合中的作用

2.1 鐵缺乏對皮膚慢性創(chuàng)面愈合的影響 鐵缺乏會導致血紅蛋白和紅細胞的生成障礙，嚴重的鐵缺乏在臨床上會導致缺鐵性貧血。從鐵缺乏發(fā)展到缺鐵性貧血需要漫長的過程，初期并沒有臨床癥狀，以血清鐵和血清鐵蛋白濃度下降為特征，此為儲存鐵減少期；隨后到達紅細胞生成鐵缺乏期，此期Tf 濃度降低并且游離原卟啉濃度升高，但是血紅蛋白處于正常水平；最后才會發(fā)展成有臨床癥狀的缺鐵性貧血期，此期內(nèi)血紅蛋白濃度低于正常值［8］。血紅蛋白的主要功能是運輸氧氣，因此缺鐵性貧血會導致組織缺氧。皮膚慢性創(chuàng)面愈合是一個復雜的過程，此過程的正常進行依賴于氧氣的存在。因此，缺鐵性貧血導致的缺氧會對皮膚慢性創(chuàng)面愈合造成不利的影響。動物實驗［9］表明，與正常飼料喂養(yǎng)的大鼠相比，貧血大鼠的傷口愈合速度較慢，傷口斷裂強度較低。在貧血和血容量對皮膚慢性創(chuàng)面愈合的影響的研究［10］中發(fā)現(xiàn)，用右旋糖酐鐵替代血容量可以恢復傷口的正常愈合；其次，鐵可以維持膠原蛋白分子的穩(wěn)定性，它是膠原蛋白合成和前膠原蛋白的翻譯后修飾所必需的。缺鐵對膠原合成有有害影響，膠原作為細胞生長的依附物，合成受阻會影響皮膚慢性創(chuàng)面的愈合［11］。而對糖尿病足的研究［12］進一步證明，缺鐵性貧血導致的組織缺氧可以使成纖維細胞停止分裂，膠原停止產(chǎn)生，新生血管不再生長，直接影響傷口愈合；同時，缺氧抑制白細胞的殺菌功能，導致局部厭氧菌的大量生長引起的傷口感染，使皮膚慢性創(chuàng)面更加難以愈合。此外，乳鐵蛋白作為一種由腺上皮細胞分泌的鐵結(jié)合性糖蛋白，可以通過促進炎癥發(fā)展及細胞的增殖和遷移來促進皮膚慢性創(chuàng)面愈合［13］。以上研究說明鐵缺乏會影響皮膚慢性創(chuàng)面愈合，我們可以通過補充鐵來消除缺鐵帶來的不利影響。另一方面，缺氧誘導因子-1（HIF-1）被證實有助于皮膚慢性創(chuàng)面愈合，而因缺鐵而導致的缺氧會誘導HIF-1 的表達。研究［14］表明，HIF-1 可以促進細胞遷移、缺氧條件下的細胞生存和生長因子釋放，因而可以促進皮膚慢性創(chuàng)面愈合。這可以看做是缺氧對皮膚慢性創(chuàng)面愈合造成的不利影響的一種自我調(diào)節(jié)，但不足以抵消缺氧的不利影響。而另有研究［15］表明，糖尿病足潰瘍中，HIF-1α 的活性受到高糖誘導和活性氧介導的輔活化子p300 的修飾的而降低，導致新生血管減少，反而成為糖尿病足潰瘍遷延不愈的重要原因之一。綜上所述，缺鐵性貧血不利于皮膚慢性創(chuàng)面愈合。

2.2 鐵過載對皮膚慢性創(chuàng)面愈合的影響 鐵過載在臨床皮膚慢性創(chuàng)面中比較常見，例如慢性靜脈潰瘍、糖尿病潰瘍等。當局部環(huán)境中的游離鐵過多時，它會通過誘導氧化應激來破壞氧化還原穩(wěn)態(tài)，進而影響創(chuàng)面愈合的各個階段。多種細胞在皮膚慢性創(chuàng)面愈合的過程中發(fā)揮著重要的作用，其中，巨噬細胞和成纖維細胞容易受到局部微環(huán)境中鐵濃度的影響，產(chǎn)生一系列病理性變化，影響皮膚慢性創(chuàng)面愈合。

2.2.1 鐵過載對巨噬細胞的影響 巨噬細胞由血液循環(huán)中的單核細胞分化而來，它可以分為多種類型，其中M1 型和M2 型巨噬細胞在創(chuàng)面愈合的過程中發(fā)揮重要作用。M1 型巨噬細胞具有很強的微生物殺傷能力，其特點是可以分泌高水平的炎性因子TNF-α、IL-1、IL-6 和IL-23，在創(chuàng)面愈合的早期占據(jù)主導地位。相比之下，M2型巨噬細胞抑制促炎細胞因子，并分泌細胞外基質(zhì)成分，促進纖維化，在組織修復的晚期發(fā)揮著重要作用［16］。在正常的皮膚創(chuàng)面愈合過程中，M1 型巨噬細胞會逐漸向M2 型巨噬細胞轉(zhuǎn)換，由于在皮膚慢性創(chuàng)面中存在鐵過載現(xiàn)象，這種轉(zhuǎn)換難以進行。過量的鐵通過芬頓反應誘導產(chǎn)生的ROS 以及持續(xù)存在的M1 型巨噬細胞分泌的促炎性細胞因子使得創(chuàng)面處于高氧化應激及炎癥狀態(tài)。這種狀態(tài)下，正常愈合過程難以進行，導致皮膚慢性創(chuàng)面不愈合［17］。如在對下肢靜脈性潰瘍的研究［18］中發(fā)現(xiàn)，其傷口液中的鐵含量以及鐵蛋白含量水平均明顯升高，同時M1 型巨噬細胞數(shù)目及其產(chǎn)生的炎性因子的量也顯著增多。通過對比糖尿病潰瘍區(qū)與糖尿病潰瘍過渡區(qū)組織中的巨噬細胞也發(fā)現(xiàn)，潰瘍組織中的M2/M1 型巨噬細胞的比值降低［19］。相反地，巨噬細胞也可以調(diào)節(jié)鐵水平。研究［20］表明，巨噬細胞可以通過核因子E2 相關因子2（Nrf2）上調(diào)血紅素氧合酶1（HO-1）的表達，HO-1通過促進血紅素降解為游離鐵對鐵水平進行調(diào)節(jié)，在此過程中釋放的CO 通過下調(diào)細胞間黏附分子1（ICAM-1）抑制炎癥反應，同時促進創(chuàng)面血管生成和肉芽組織形成［21］。然而在慢性創(chuàng)面中，HO-1 介導的這種保護性反應受到影響，巨噬細胞也難以維持其正常功能。綜上所述，鐵過載導致巨噬細胞難以從M1 型向M2 型轉(zhuǎn)變是阻礙慢性皮膚創(chuàng)面愈合的關鍵。

2.2.2 鐵過載對成纖維細胞的影響 成纖維細胞的主要功能是合成細胞外基質(zhì)和膠原，對于組織的重塑發(fā)揮著關鍵的作用。研究［22］表明，皮膚慢性創(chuàng)面其中一個重要的表現(xiàn)是創(chuàng)面中持續(xù)存在的衰老的成纖維細胞，鐵過載造成的氧化應激是成纖維細胞衰老的主要誘因。除了合成細胞外基質(zhì)的功能受損之外，慢性創(chuàng)面中衰老的成纖維細胞還會分泌一些介質(zhì)，例如基質(zhì)金屬蛋白酶?；|(zhì)金屬蛋白酶是一種蛋白水解酶，能夠水解細胞外基質(zhì)，尤其是構(gòu)成真皮結(jié)構(gòu)的膠原纖維和彈力纖維，影響皮膚慢性創(chuàng)面愈合的重塑階段，導致皮膚慢性創(chuàng)面難愈合［23］。此外，也有研究［24］報道，衰老成纖維細胞中存在鐵過載，這可能與溶酶體功能的破壞、鐵儲存蛋白的增加以及鐵死亡的敏感性降低有關。衰老成纖維細胞的持續(xù)存在阻礙了皮膚慢性創(chuàng)面愈合的正常進展，這就導致了皮膚慢性創(chuàng)面不愈合。

3 鐵在皮膚慢性創(chuàng)面治療中的應用

皮膚慢性創(chuàng)面中普遍存在鐵水平異常，維持鐵水平的正常是治療這類疾病的關鍵。對于鐵缺乏，目前臨床上最常用的方法是口服鐵劑，如口服乳酸亞鐵口服液、富馬酸亞鐵膠囊等藥物，此外，也可以通過靜脈注射鐵劑的方法補充鐵，如右旋糖酐鐵注射液。對于鐵過載，臨床上采用鐵螯合劑去除多余的鐵，目前應用最廣泛的鐵螯合劑是去鐵胺（DFO），它是美國食品藥品管理局批準的一種小分子鐵螯合劑。研究［25］表明，注射到小鼠體內(nèi)的DFO 可以消除由于鐵過載導致的傷口延遲愈合的不利影響。局部使用DFO 可以有效抑制ROS 的產(chǎn)生，這表明它具有抗氧化作用。其次，它可以使M1 型巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉(zhuǎn)變，減少創(chuàng)面中衰老的成纖維細胞，使創(chuàng)面愈合進程正常進行。另外，DFO 能夠上調(diào)HIF-1α 和其他的下游血管生成因子，刺激新生毛細血管的再生［26］。例如，局部給藥DFO 可以促進糖尿病足潰瘍愈合，這與其可以降低鐵依賴的ROS 水平以及增加HIF-1α、VEGF 的表達水平的特性相關［19］。目前，DFO 相關敷料已經(jīng)廣泛用于臨床治療皮膚慢性創(chuàng)面相關疾病并取得良好的療效。除了DFO，環(huán)吡酮胺作為一種抗真菌藥被發(fā)現(xiàn)具有鐵螯合作用，這為治療真菌感染的皮膚慢性創(chuàng)面帶來了希望。隨著科學技術的發(fā)展，許多新型鐵螯合劑相關納米材料應運而生，有文獻報道了海藻酸鈉去鐵胺水凝膠敷料能夠促進糖尿病創(chuàng)面愈合和血管生成［27］。此外，含DFO 的生物活性可注射水凝膠也被用來促進皮膚慢性創(chuàng)面愈合［28］。通過偶聯(lián)不同的物質(zhì)賦予敷料不同的特性，發(fā)揮多種功能，從多個方面促進創(chuàng)面愈合。多功能、低毒性、良好的生物相容性、可降解是這類新型材料的優(yōu)勢，將逐步用于皮膚慢性創(chuàng)面的治療。

綜上所述，鐵對皮膚慢性創(chuàng)面愈合的影響是復雜的。鐵缺乏通過缺氧來影響慢性創(chuàng)面愈合；鐵過載會誘導氧化應激，導致M1 型巨噬細胞難以向M2 型巨噬細胞轉(zhuǎn)變以及使衰老的成纖維細胞持續(xù)存在，進而影響慢性創(chuàng)面愈合。這只是其中一個重要的環(huán)節(jié)，鐵對皮膚慢性創(chuàng)面愈合的影響及相關作用機制還需要深入研究。此外，鐵水平異常是影響下肢靜脈性潰瘍以及糖尿病潰瘍等皮膚慢性創(chuàng)面愈合的一個重要因素，改善局部環(huán)境中的鐵水平異常是治療這類疾病的關鍵。因此，鐵作為一種潛在的治療靶點，鐵缺乏可以補充鐵，鐵過載通過局部應用鐵螯合劑和其他新型藥物，促進慢性創(chuàng)面愈合。鐵螯合劑由于其可以螯合鐵離子在治療慢性創(chuàng)面上得到廣泛的應用，同時，新型鐵螯合劑相關材料的研發(fā)越來越火熱，功能更全面、生物相容性更好、毒性更低的納米鐵螯合劑材料具有廣闊的發(fā)展前景。維持皮膚慢性創(chuàng)面環(huán)境鐵穩(wěn)態(tài)以及保證皮膚慢性創(chuàng)面愈合進程的時序性將是未來研究的方向。