TGF—β與增生性瘢痕相關性的研究進展

張幸存 孫娜娜 唐正喜

瘢痕（scar）從病理學上可分為正常瘢痕（normal scar）和病理性瘢痕（abnormal scar）。以病理性瘢痕最多見[1]，主要包括增生性瘢痕（hypertrophic scar，HS）和瘢痕疙瘩（keloid，K）。HS是由創傷、炎性反應等引起，以成纖維細胞（Fibroblast，Fb）增殖失控和膠原等大量細胞外基質（Extra cellular matrix， ECM）過度產生和沉積為特征的人類真皮區特有的纖維代謝性疾病[2-4]，是創傷過度愈合反應的產物[5]。目前研究證實發生機制可能是由微循環、免疫、基因表達、細胞增殖和凋亡、膠原代謝和排列、細胞因子等[6]多種因素共同作用的結果[7]。近年來，TGF-β（transforming growth factor β，TGF-β） 被認為與創傷愈合、瘢痕形成及多種纖維化性疾病關系最具代表性的細胞因子之一[8-9]。本文就TGF-β與HS相關性研究進展綜述如下。

1 TGF-β的特點

1.1 概況：TGF-β是分泌型多肽，正常狀態時主要儲存于血小板和Fb中，創傷早期由血小板脫顆粒釋放。TGF-β在細胞內合成之初由非活性前體蛋白分泌，該前體主要成分為較短的N端信號序列， 較長的隱性相關肽和C端活性二聚體[10]。其C末端與TGF-β結合蛋白組成二聚體多肽復合物，保持TGF-β的非活性狀態；當暴露于酸性或血漿酶環境時，活性TGF-β即被釋放，經TGF-β激酶激活與相應的絲氨酸/蘇氨酸激酶受體形成異二聚體，以自分泌、旁分泌和內分泌機制發揮生物學作用。

1.2 TGF-β蛋白家族：迄今為止發現至少有6種亞型，即TGF-β1-6，各亞型之間有64%～82%的同源性。哺乳動物體內發現的TGF-β1，2，3，空間結構高度保守且對受體的親和力各不相同，因此在體內具有不同的調節機制和生物學功能保持平衡，當打破此平衡則導致組織器官纖維化疾病[11]。TGF-β1是經雙硫鍵聯結的多功能多肽[12]，在體細胞系中比例最高（>90%），活性最強[13]。

2 TGF-β膜受體及信號轉導通路

2.1 TGF-β膜受體：研究發現TGF-β受體（TGF-β receptor，TβR）有8種，分別為TβR-I、TβR-Ⅱ、TβR-Ⅲ、Ⅳ型受體（GH3）、Endoglin、PLBPs（phospholipid-binding proteins，含有可結合TGF-β1，2的兩種受體）、GI-210。其中功能性受體是TβR-I、Ⅱ，屬于單跨膜絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，兩者互為信號。TGF-β通過TβR-I介導ECM合成和沉積，通過TβR-Ⅱ介導細胞生長和增殖。TβR-Ⅲ也稱β聚糖， 為輔助性受體，介導TGF-β與TβR-I、Ⅱ的結合，加速信號轉導。

2.2 TGF-β/Smads信號轉導通路：正常皮膚組織TGF-β1基因表達的啟動子處于沉默狀態，受到創傷并出現纖維性修復時，TGF-β1與TβR-I結合激活TβR-II，通過Smad信號通路以時間依賴方式誘導Smad2/3蛋白磷酸化，活化的Smad3與Smad4形成活性的轉錄復合物進入核內[14]，從而激活I型前膠原基因5'端特異性啟動子的表達，調節相應靶基因轉錄，大量加速I型前膠原的合成而減少降解，最終導致創面瘢痕增生。

3 TGF-β在HS中的生物學效應

3.1 趨化作用：創傷修復過程中，TGF-β是巨噬細胞、中性粒細胞的強效趨化因子，高濃度TGF-β趨使炎性細胞及修復細胞聚集，誘導傷口處的單核細胞轉化為巨噬細胞引起炎癥反應。體外實驗證明，TGF-β對上皮細胞有趨化作用，促進上皮細胞增殖分化[15]，刺激角質形成細胞表達特異性角蛋白，誘導纖維連接蛋白（fibronectin， FN）的產生[16]。

3.2 TGF-β對Fb、膠原與ECM的作用

3.2.1 Fb的增殖、凋亡：創面基質中豐富的TGF-β是一種強效促細胞分裂劑，參與細胞周期的調控，對Fb表達、增殖凋亡水平的影響已被大量實驗所證實[17]。國內學者觀察不同濃度和作用時間的TGF-β1對HS中Fb的數量、細胞周期、增殖指數（PI）和細胞核內抗原（ proliferating cell nuclear antigen， PCNA）的影響，結果顯示TGF-β1對成纖維細胞DNA的合成具有促增殖效應。肖剛等[10]發現HS組織中Fb增殖水平與TGF-β1表達水平呈正相關關系， 而凋亡水平則與TGF-β1呈負相關關系，提示TGF-β1在創傷修復中可能產生調節Fb增殖-凋亡的動態平衡；而TGF-β1在HS表達增高破壞上屬穩態，造成瘢痕增生。

3.2.2 膠原與ECM合成：在HS中，TGF-β1，2可直接刺激產生膠原組織以及基質黏多糖蛋白，從而促使合成分泌大量的I、Ⅲ型膠原蛋白、FN、彈性蛋白、整合素、蛋白多糖等多種ECM成分，引起膠原纖維增生過度、排列紊亂[18]，逐漸發生纖維化[19]。TGF-β1，2是促進ECM過度沉積最密切的正性調控因子之一。同時TGF-β1，2抑制膠原酶產生和膠原蛋白降解[20]。通過ECM受體一整合素合成，使細胞黏附于ECM，從而促進創面收縮和瘢痕形成。繼而發現TGF-β3表現拮抗TGF-β1，2，對TGF-β/Smads信號傳導產生負反饋調節作用，具有抑制瘢痕形成的作用。應用體外培養腺病毒轉染Fb，檢測到TGF-β1可激活Ⅰ型膠原啟動子轉錄，當抑制TGF-β1則Ⅰ型膠原的表達也隨之減少[21]。在加入外源性TGF-β1后也可增加膠原纖維、蛋白和炎性細胞的含量[22]。TGF-β還可通過促癌基因c-myc、c-fos的表達而促進膠原蛋白合成。

3.3 促纖維化與免疫調節： TGF-β是TGF家族中最具特征的促纖維化細胞因子，對組織修復纖維化進程的多個方面進行調節[13]。李衛華等[23]認為TGF-β阻斷纖維蛋白溶酶原抑制物，刺激Fb纖維化，增殖的Fb又會產生更多TGF-β。反復循環，最終形成大量纖維化組織。TGF-β在損傷、炎癥以及纖維化之間保持連接作用，是多種組織纖維化共同通路的主要介導因素，還可介導其他細胞因子的致纖維化作用[24]。TGF-β還是有效的免疫調節劑，具有抗炎和促炎雙重生物學活性[25]。研究表明，敲除新生小鼠TGF-β1基因，出生后由于全身炎癥不能存活。

3.4 與肌成纖維細胞：TGF-β是促進Fb表型轉換的重要因子， 可以誘導α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）在Fb中的表達，促使Fb向肌成纖維細胞（myofibroblast，MFB）轉化及聚集，導致MFB數量明顯增加，促進后期瘢痕攣縮[26-27]。創傷修復后期傷口開始收縮，傷口中富含肌動蛋白的MFB沿收縮方向排列，TGF-β1誘導的膠原合成和α-SMA表達之間的關系提示細胞膠原合成活性和MFB數量存在必然聯系。

3.5 與新生血管形成：瘢痕增生的程度與新生血管的生長密切相關[28]。多普勒激光血流探測儀檢測發現HS的血管數量及血流速度都明顯高于正常皮膚組織，組織微血管大量擴張[29]。TGF-β是有效的血管誘導劑，調控創傷愈合和瘢痕形成中血管形成。組織損傷早期內皮細胞肥大，TGF-β刺激巨噬細胞分泌血管生長因子，這種因子使內皮細胞分裂增生、趨化、向無血管或血管較少的區域遷移，逐漸形成毛細血管芽，延伸并融合成網并逐漸管道化。瘢痕組織CD34微血管染色發現管腔部分或完全阻塞，隨著時間推移血管通暢度增大，血管由新生態變為成熟態。此外，TGF-β還通過增加細胞表面整合素表達， 促進損傷局部的微血管交通支形成。

4 TGF-β表達與HS的關系

許多實驗顯示[30]，瘢痕愈合早期，TGF-β1可以提供正常愈合的信號物質，對創面肉芽組織生長修復具有促進作用，當這些信號受到抑制或過度表達時可引起愈合不良或瘢痕形成。有研究證實胎兒期無瘢痕愈合與其缺乏TGF-β1表達有密切關系。而兒童青少年階段HS發生率較高可能與創面愈合過程中局部的TGF-β1增高有關。上皮愈合后TGF-β1表達程度與瘢痕增生程度呈正比[31]。呂大倫等[32]發現TGF-β1，2、TβR-I，Ⅱ在HS真皮層中Fb的表達顯著增強，而在正常對照皮膚中不表達或僅在表皮呈弱陽性表達。相應的TGF-β3及其mRNA表達顯著降低，TβR-I/ TβR-II的比值與纖維化程度成正比。龐久玲等[33]通過流式細胞術半定量檢測發現Smad3和TGF-β1在HS中的表達高于正常皮膚，且Smad3和TGF-β1的表達成正相關。

5 TGF-β在HS治療進展

近年研究表明，采用多途徑拮抗或降低TGF-β1，2表達，阻斷TGF-β的信號轉導抑制生物學效應，外源性可溶性TGF-β受體或受體拮抗劑阻止TGF-β發揮作用，有助于減輕瘢痕增生[34-35]。創傷早期應用TGF-β中和抗體和使用降低活性TGF-β水平的藥物，能夠減少瘢痕形成。運用紅花抑制TGF-β1的表達進而抑制兔耳HS。A型肉毒毒素可以影響瘢痕組織中TGF-β的生成[36]。黃芪可以抑制TGF-β1及其下游信號Smad3的表達，減少由于損傷導致膠原產生和沉積，從而減輕瘢痕增生[17]。反義寡核苷酸抑制TGF-β基因表達、結合TGF-β的小分子蛋白水解酶decorin等應用能消除TGF-β作用，抑制ECM的合成和沉積，預防瘢痕形成。聶樹濤[37]通過使用PPARγ影響TGF-β1/ Smad信號通路，拮抗TGF-β1致瘢痕發生。HS經過放射線或激光治療后， 血管數量較對照組明顯減少[38]，TGF-β的含量均明顯降低，HS體積明顯縮小。此外，干預Smads與其他細胞因子的結合，有可能成為防治纖維化病變及緩減瘢痕形成的治療新靶點。

6 小結

HS是創傷過度反應的結果，形成機制是一個復雜的病理生理過程，與人種、膚色、部位、遺傳、生化、年齡、激素、內分泌、免疫、個體素質、感染、異物等各種體內外因素有關。多年來，TGF-β是公認的與促進纖維化發展最重要的細胞因子，是檢測瘢痕形成或預后的較好指標之一。闡明TGF-β的生物學活性及作用機制將有助于靶向TGF-β系統抗纖維化治療的研究。

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[收稿日期]2013-01-06 [修回日期]2013-03-18

編輯/李陽利