生長因子在創傷愈合中作用的研究

王佳琪，王國棟，顏紅柱，吳 洋

創傷愈合是一個復雜的生物學過程，包括出血與凝血、炎癥滲出、血管和肉芽組織的形成、再上皮化、纖維化以及組織重建等，在這一系列的生物學活動中各種生長因子如轉化生長因子(transforming growth factor，TGF-β)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、血小板衍生因子(platelet derived growth factor，PDGF)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，FGF)、粒細胞集落刺激生物因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor，GM-CSF)等均發揮著重要的作用，當前對于這些生長因子與創傷愈合的關系得到了廣泛的研究，現將兩者研究進行綜述。

1 簡介

創傷發生后，皮膚表皮屏障被破壞，角質細胞釋放的白細胞介素-1(IL-1)被認為是創傷發生后參與創傷愈合的第1個信號分子，其可以趨化創面邊緣的細胞至傷口處發揮生物學功能［1－2］，在隨后的愈合過程中各種細胞分泌的生長因子如VEGF、PDGF、TGF-β等均扮演著重要的角色。首先，在創傷發生時PDGF與IL-1一起誘導中性粒細胞至傷口部位清除污染物與細菌［3－4］，而TGF-β誘導滲出的單核細胞成為巨噬細胞，增強傷口的炎癥反應參與傷口清創，并可誘導肉芽組織的形成。

隨著傷口的止血、炎癥滲出等過程的進行，在VEGF和FGF的作用下血管內皮細胞發生增殖形成血管，在FGF、TGF-β與PDGF的作用下均成纖維細胞在創傷處發生浸潤并轉化為肌成纖維細胞，分布于細胞外基質的邊緣，增加創面張力，促進傷口愈合［4］。

在創面的上皮再生化過程中，EGF、FGF、TGF-β等因子可刺激上皮細胞遷移、增殖，在細胞外基質的基礎上隨著角質形成細胞的分化與遷移發生細胞與細胞、細胞與基質的接觸進而完成上皮的再生化，當創口完全閉合后，這些生長因子可以促進角質細胞分層、分化形成皮膚屏障［5］;與此同時，膠原蛋白與彈性纖維形成的框架取代了肉芽組織的結構，糖蛋白與蛋白聚糖的填充該框架，在PDGF、TGF-β的作用下發生舊的膠原蛋白的降解及新的膠原蛋白的形成最后形成瘢痕組織［6］。

由上述可知，這些具在生物學活性的多肽，通過與特定細胞表面受體或細胞外基質蛋白結合活化細胞信號通路調控細胞相關生物學活動，進而參與創傷愈合的整個過程。

2 參與創傷愈合的相關細胞因子

2.1 EGF家族 EGF家族是創傷愈合過程中最重要的生長因子之一，其主要由血小板、巨噬細胞、成纖維細胞等分泌，通過旁分泌的方式作用于角質形成細胞，在急性創傷時主要通過調節角質形成細胞增殖信號通路中角蛋白K6、K16的表達，促進角質形成細胞增殖與遷移，加速創面的再生上皮化并增加傷口的拉伸強度及張力［7］，而在慢性創口中，表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的下調或定位錯誤會抑制再上皮化過程使其形成難愈傷口［8］;在治療方面發現局部給予EGF治療可促進再上皮化過程、縮短傷口愈合時間，然而在慢性潰瘍傷口中由于外源性的EGF對傷口的蛋白水解環境較為敏感易降解，所以當前研究嘗試用基因工程、納米纖維等方法維持慢性傷口持續的EGF濃度，減緩降解促進慢性難愈傷口愈合［9］，例如近來研究證實低分子量的魚精蛋白與EGF的聚合物、肝素-EGF復合物以及促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)與EGF聯合治療等方法可明顯改善血管形成、角質細胞功能及再生上皮化過程等，從而促進慢性創口愈合［10－12］

2.2 TGF-β家族 TGF-β家族包括很多成員如TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3等，但在皮膚創傷愈合中發揮主要作用的是TGF-β1，其主要由巨噬細胞、角質細胞、血小板等分泌，在整個愈合過程中TGF-β1都具有重要的作用。

在創傷愈合的炎癥階段，TGF-β1表達顯著上調可誘導炎癥細胞向創口處聚集，促進巨噬細胞對傷口污染物的清除，而當創面為無菌條件時，TGF-β1會抑制巨噬細胞產生的超氧化物的活性，有利于保護周圍正常組織，促進肉芽組織形成［13］，而TGF-β1主要通過誘導與細胞外基質(extracellular matrix，ECM)形成有關的纖連蛋白、纖連蛋白受體、膠原蛋白及蛋白酶抑制劑等的表達促進肉芽組織形成［14］;在上皮再生過程中，TGF-β1還可以通過誘導角質細胞遷移型整合素的表達促進角質形成細胞遷移［11］，在基質形成與組織重塑階段，TGF-β1可以促進膠原纖維的產生并通過抑制基質金屬蛋白酶(matrix metallopeptidase，MMP)的表達抑制膠原蛋白的降解［15］，而在纖維化過程中TGF-β1可通過誘導、維持成纖維疙瘩細胞的活化參與纖維化的過程，而在肥大性瘢痕疙瘩的形成中其也有著重要作用。當前對于TGF-β1對于角質細胞增殖的作用存在爭議，一些研究證實TGF-β1抑制角質細胞增殖，而一些研究認為TGF-β1可以促進角質形成細胞增殖尤其在創傷愈合的后期，這也進一步說明了生長因子參與傷口愈合的相關信號通路的復雜性，也強調了在愈合過程中生長因子具有的時空特異性，表達水平或時間的改變都會影響生長因子的功能。

在治療方面，近來有研究將TGF-β與蛋白聚糖、纖維蛋白原、白蛋白等形成聚合物用于治療慢性創口的愈合，早期的臨床實驗也證實外源性TGF－β可以治療慢性潰瘍［16］，但對于TGF－β治療瘢痕及增生性瘢痕的研究卻顯示效果并非十分明顯［17］。

2.3 VEGF家族 VEGF-A被認為是參與創傷愈合最主要的VEGF家族分子，VEGF-A主要由內皮細胞、角質細胞、巨噬細胞等分泌，在創傷愈合的血管形成過程中發揮著重要作用，尤其是在內皮細胞遷移、增殖等方面，急性創傷時活化的血小板、巨噬細胞可以釋放VEGF-A，且巨噬細胞可以通過分泌TNF-α間接誘導角質細胞、成纖維細胞表達VEGF-A，其它的一些生長因子如TGF-β、EGF也可以誘導其表達;此外，在急性愈合的過程中，誘導VEGF-A釋放的一個重要的因素是創口代謝紊亂引起的低氧，低氧可以增加單核細胞、角質細胞、內皮細胞表達VEGF-A，其也可以促進內皮細胞表面VEGF受體的表達，從而VEGF-A的表達水平與傷口的缺氧程度成正比;而新生血管形成時會引起組織灌注的恢復、重建微循環，增加傷口部位的氧分壓［18］;另外在創傷愈合的過程中，VEGF-A還可以通過作用于VEGFR-2促進淋巴管的形成［19］。

在創傷愈合的過程中，VEGF-C的表達同樣會升高，VEGF-C在愈合炎癥階段通過位于淋巴管內皮細胞或單核巨噬細胞表面表達的VEGFR3發揮作用［20］，VEGF-C還可以活化血管內皮細胞表面的VEGFR-2，通過增加血管通透性促進造血細胞、炎癥細胞滲透至傷口部位，此外還發現其在淋巴管生成中也發揮重要作用［21］，而對于VEGF家族另一個成員VEGF-E，同樣發現其可以調節角質形成細胞的增殖與遷移促進表皮再生［22］。

由于VEGF上述的重要功能，使VEGF成為治療慢性傷口局部缺血的一種新的治療手段，在糖尿病難愈傷口中VEGF可以改善受損的血管生成過程，促進傷口表皮再生［23－24］;但是，由于外源性VEGF會誘導持續性的血管生成，導致血管紊亂、畸形及功能不佳的淋巴管形成，因此對于其在創傷中的治療應用中仍有待進一步研究［25］。

2.4 FGF家族 FGF家族在皮膚創傷愈合中發揮作用的主要是FGF-2、FGF-7以及FGF-10，其主要由角質形成細胞、成纖維細胞、內皮細胞及平滑肌細胞等分泌;在急性創傷中顯著上調的FGF-2能夠促進肉芽組織形成，在再上皮化過程通過調控多種細胞外基質成分的合成與沉積，增加角質形成細胞在表皮細胞再生中的移動、促進成纖維細胞的遷移刺激細胞產生膠原酶［26］。FGF-7及FGF-10能夠刺激角質形成細胞的增殖與遷移參與組織上皮化過程，而且這兩種因子還可以改善傷口區活性氧(reactive oxygen species，ROS)的清除，有助于減少活性氧ROS誘導的角質形成細胞的凋亡，維持正常的上皮化過程［5］;此外，FGF-7在血管管腔及基底膜形成時有著重要作用，FGF-7被認為是一種有效的血管內皮細胞的有絲分裂原，可以上調VEGF的表達，刺激血管內皮細胞產生新生血管形成所需要的尿激酶型纖溶酶原激活劑［27］。

在治療研究方面發現外源性的FGF-2能夠明顯提高并維持皮膚及軟組織在瞬時輻射創傷后組織的活力，加速創傷愈合過程［28］，此外在大鼠創傷研究中發現FGF-2可以維持皮瓣活力但并不可以有效阻止皮瓣的缺血性壞死［29］。

2.5 PDGF家族 PDGF主要由血小板、巨噬細胞、角質形成細胞分泌，在創傷愈合的各個階段都發揮著重要作用;創傷發生時，脫顆粒的血小板釋放的PDGF存在傷口的滲出液中，它們可以誘導中性粒細胞、巨噬細胞、成纖維細胞以及平滑肌細胞增殖并遷移至傷口處，刺激巨噬細胞分泌TGF-β，同樣可以促進巨噬細胞介導的對殘余物的吞噬作用參與肉芽組織的形成［30］;在創傷愈合過程中PDGF與缺氧均可以上調VEGF的表達，通過誘導周細胞、血管平滑肌細胞進入毛細胞血管增加血管結構的完整性［31］;體外實驗還證實PDGF通過上調胰島素樣生長因子(insulin-like growth factors，IGF-1，增加角質形成細胞活力)及血小板反應蛋白-1(抑制蛋白降解，促進細胞增殖)的表達參與表皮再生過程，此外在組織重構過程中PDGF還可以促進成纖維細胞的增殖及ECM的生成，誘導成纖維細胞變為肌成纖維細胞，通過上調基質金屬蛋白酶的表達降解傷口中舊的膠原蛋白［3］，但由于PDGF對于慢性傷口中的蛋白水解環境異常敏感，在慢性傷口中PDGF的水平顯著下調，而外源性的PDGF已成為一種治療慢性傷口的手段，而重組的PDGF-BB(Becaplermin，貝卡普勒明)已經成功用于治療糖尿病潰瘍及壓力性潰瘍的生長因子，其也是唯一一個通過食品和藥物管理局(food and drug administration，FDA)認證用于慢性傷口治療的生長因子類藥物。

3 展望

如上所述，各種生長因子共同參與著創傷愈合的整個過程，在不同的階段發揮著重要的作用;在急性創傷中，在各種生長因子作用下共同完成愈合過程，使皮膚屏障功能得到重建，而在慢性傷口中，由于炎癥細胞的持續浸潤導致傷口部位的蛋白水解環境以及促炎因子及趨化因子的上調表達，抑制了正常的傷口愈合過程，這種情況下各種細胞因子因為被降解未能發揮其應有的功能，因此，在創傷的治療過程中，這些分子均可能成為將來分子治療的靶點;在慢性傷口嚴重影響病人的生活質量、加重病人的醫療費用以及傳統治療方法難以達到效果的情況下，對慢性傷口新的治療手段的研究是十分必要的，盡管當前對某些生長因子治療慢性創傷的研究已取得了突破，但是只有少數進入臨床試驗階段，未來對于創傷愈合的分子治療的研究仍需要廣大研究者們繼續努力。

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