瘢痕疙瘩發(fā)病的分子機(jī)制研究進(jìn)展

瘢痕是創(chuàng)傷愈合的必然結(jié)果，可一旦增生過度，尤其是在面頸部及四肢等關(guān)節(jié)部位不僅影響外觀而且會引起功能障礙，給患者身心健康帶來嚴(yán)重危害。而瘢痕疙瘩（keloid，KD）為病理性瘢痕的一種，是由于膠原過度沉積而導(dǎo)致的纖維增生性疾病，常超過損傷邊界的正常皮膚，伴瘙癢和疼痛，由于KD的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前對它的治療仍無突破性進(jìn)展。近年來，大量的與KD相關(guān)的基因數(shù)據(jù)被報道，而本文就與KD相關(guān)的信號通路及功能基因的研究進(jìn)展綜述如下。

1 凋亡和促蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路

細(xì)胞凋亡是KD發(fā)生的重要機(jī)制之一。Nassiri 等[1]選擇了三條相互聯(lián)系的信號通路，涉及凋亡，細(xì)胞因子和核因子kB （Nuclear factor-kappa B， NFkB） 通路，將KD組織與正常皮膚組織進(jìn)行微陣列分析觀察基因表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)了9個在KD中高表達(dá)的基因，其中4個基因涉及細(xì)胞因子或細(xì)胞因子間的交互，4個基因參與了MAPK信號通路，2個參與了與細(xì)胞凋亡重要相關(guān)的caspase信號通路。邊曦等[2]通過研究發(fā)現(xiàn)共有34個相關(guān)基因參與調(diào)控KD的細(xì)胞凋亡，其中包括上調(diào)的p53、caspase-14和下調(diào)的caspase-6。Xia等[3]和Kuo[4]均提出MAPK信號通路參與了KD的發(fā)病機(jī)制，但具體機(jī)制仍未清晰。Xia等[3]發(fā)現(xiàn)通過體外血清刺激，KD成纖維細(xì)胞中p38 MAPK磷酸化而正常皮膚成纖維細(xì)胞并未出現(xiàn)p38 MAPK的磷酸化，而p38 MAPK的高表達(dá)又促進(jìn)了KD中TGF-β2的表達(dá)，并且發(fā)現(xiàn)阻斷p38 MAPK 的表達(dá)亦會阻斷TGF-β2的表達(dá)。Kuo等[4]發(fā)現(xiàn)p38 MAPK抑制劑可以下調(diào)TGF-β1的表達(dá)。

2 轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β，transforming growth factor-β）信號通路

TGF-β主要參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化，參與胚胎發(fā)育調(diào)節(jié)，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)形成和抑制免疫反應(yīng)等，基質(zhì)金屬蛋白酶-2（ matrix metallo- proteinase， MMPs），MMP-9[5]，纖溶酶[6]被認(rèn)為是TGF-β的激活劑。TGF-β在哺乳動物中有3個亞型，分別是TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3，不同亞型在參與創(chuàng)傷愈合過程中所需不同的受體和具有不同的生物作用。TGF-β1和TGF-β2在KD中表達(dá)增高[7]且被認(rèn)為促進(jìn)纖維化及瘢痕形成，而TGF-β3被發(fā)現(xiàn)在小鼠線性瘢痕模型中減少瘢痕形成[8]以及在胎兔外傷模型中與增加傷口周圍組織攣縮有關(guān)[9]。Seifert等[10]提出在KD中造成TGF-β表達(dá)增加促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積增加的原因，可能是缺乏SMAD6和SMAD7的抑制劑并與SMAD信號通路相關(guān)。有大量研究試圖建立KD與TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3，TGF-βRⅠ， TGF-βRⅡ， TGF-βRⅢ和SMAD3，SMAD6，SMAD7之間的關(guān)系[11-15]。Fujiwara[16]和Lee[17]的研究均發(fā)現(xiàn)KD中TGF-β1的基因和蛋白表達(dá)水平較正常皮膚中表達(dá)增高。而Bayat[11]卻發(fā)現(xiàn)KD患者與對照組血液中TGF-β1表達(dá)量無統(tǒng)計學(xué)差異。同樣在KD中TGF-β2，TGF-βRⅠ和TGF-βRⅡ的蛋白表達(dá)水平亦較對照組增高[17]。通過微陣列研究發(fā)現(xiàn)TGF-βRⅢ在KD組織中低表達(dá)[18]。孫慧娟等[19]發(fā)現(xiàn)miRNA-200c明顯抑制經(jīng)TGF-β1誘導(dǎo)的人KD成纖維細(xì)胞的增殖和膠原合成；亦能明顯降低磷酸化SMAD2和SMAD3的蛋白表達(dá)水平及抑制博來霉素誘導(dǎo)的TGF-β1的分泌，故而推測miR-200c抑制人KD成纖維細(xì)胞增殖及膠原合成可能是通過靶向抑制TGF-β/SMAD通路上的關(guān)鍵因子實現(xiàn)的。除了關(guān)注TGF-β信號通路在KD組織及細(xì)胞中的表達(dá)情況，亦有研究提出TGF-β信號通路與KD異常的表皮-間質(zhì)相互作用的發(fā)病機(jī)制相關(guān)[20]。另有研究關(guān)注于KD成纖維細(xì)胞中TGF-β與Fas基因相關(guān)的細(xì)胞調(diào)亡[21]，以及TGF-β與細(xì)胞外基質(zhì)沉積的關(guān)系[22]。

3 細(xì)胞外基質(zhì)蛋白及其降解

KD的一大特點是細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積，主要是大量細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的過表達(dá)，包括Ⅰ型膠原（type I collagen），纖連蛋白和彈性蛋白等[7]。PAI-1是與KD發(fā)生過程中細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生及其降解的重要信號通路。在PAI-1基因敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)其較野生型小鼠肺纖維化明顯減少[23]。PAI-1抑制尿激酶纖維蛋白溶酶原（ urokinase-mediat- edplasminogenactivation， uPA）的激活，uPA參與纖維蛋白降解，在組織塑形、細(xì)胞遷移和血管化過程中起重要作用。通過抑制MMP的表達(dá)PAI-1的表達(dá)降低從而影響KD細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生。Tuan等[24]在無血清培養(yǎng)條件下，觀察到正常皮膚成纖維細(xì)胞纖維蛋白發(fā)生降解，而KD成纖維細(xì)胞并無這一現(xiàn)象。與此同時正常皮膚成纖維細(xì)胞有高水平的uPA和低水平的PAI-1表達(dá)，而瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中這兩個蛋白出現(xiàn)相反的表達(dá)水平[24-25]。此外，在培養(yǎng)基中加入TGF-β1，正常成纖維細(xì)胞中纖維蛋白降解被抑制[24]。Tuan等[26]通過小RNA抑制過表達(dá)PAI-1的正常成纖維細(xì)胞及瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中PAI-1的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)抑制PAI-1的表達(dá)可以降低正常或瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中膠原蛋白的過度沉積積聚。在瘢痕疙瘩中異常表達(dá)的眾多基因如TGF-β，胰島素生長因子-1（insulin growth factor， IGF）和血小板衍生生長因子（PDGF）均可調(diào)節(jié)PAI-1基因的表達(dá)。IGF-1受體亦在KD中過表達(dá)并有增強(qiáng)瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞侵襲的作用[27]。除了生長因子及細(xì)胞因子等對于PAI-1表達(dá)的促進(jìn)作用，缺氧同樣促進(jìn)PAI-1的表達(dá)[28]。在KD患者自身病變組織與正常組織比較發(fā)現(xiàn)中PAI-1和HIF-1A在病變組織中表達(dá)增高[18]。抑制PAI-1和HIF-1A的表達(dá)可以減少瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中的膠原沉積[25]。研究發(fā)現(xiàn)有眾多信號通路參與到HIF-1A的激活，包括ERK1/2，PI3-K/Akt和PTKs[29]。Wu等[30]發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子（endothelial growth factor ，VEGF）是HIF-1A的一個靶基因，VEGF不僅在瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中蛋白和基因水平均增高，且其促進(jìn)PAI-1的表達(dá)與劑量-時間成正比相關(guān)。

4 脂質(zhì)代謝及機(jī)械力

脂質(zhì)是細(xì)胞膜的必要組成部分，脂質(zhì)及其內(nèi)源性的代謝產(chǎn)物可作為抗炎因子及二級信使，從而推斷在KD的發(fā)病過程中，脂質(zhì)代謝通過影響細(xì)胞內(nèi)信號的傳導(dǎo)從而致病[31]。KD是一種纖維過度增生的皮膚疾病，且其與局部的機(jī)械張力密切相關(guān)，而力傳導(dǎo)的過程是機(jī)械外力轉(zhuǎn)化為生化信號，進(jìn)而參與細(xì)胞反應(yīng)。在KD的發(fā)生過程中，參與力傳導(dǎo)過程的信號通路有TGF-β/Smad，MAPK，integrin，RhoA/ROCK，Wnt/β-catenin和TNF-α/NF-κB 信號通路[32]。

目前，隨著分子生物學(xué)、遺傳生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展，使得我們對于KD的發(fā)病機(jī)制有了較深刻的理解，但多種生物學(xué)及遺傳學(xué)因素影響著瘢痕疙瘩的發(fā)生過程，各種生物活性因子間的相互作用相互影響，形成錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。對于KD發(fā)病過程中多條信號通路及重要分子功能的深入研究，進(jìn)一步分析有助于揭示KD的發(fā)病機(jī)制，并為臨床治療提供新的思路和方向。

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編輯/李陽利