TGF—β亞型在創傷愈合及瘢痕形成中的作用

張旭　張選奮

創傷愈合有兩種形式，完全性修復（即再生）和瘢痕性愈合。轉化生長因子-β（transforming growth factor β，TGF-β）是迄今為止與創傷愈合關系最為密切的生長因子，TGF-β至少有6個亞型，各亞型之間有64%～82%的同源性[1]，在成人皮膚組織中，TGF-β1、β2、β3 三種異構體均有陽性表達。TGF-β1、β2、β3參與創傷愈合的諸多步驟：炎癥反應、促血管新生、成纖維細胞增殖、膠原合成與分解以及新的ECM重建。以往研究大都聚焦于TGF-β亞型對創傷愈合的促進作用，但TGF-β亞型在創傷愈合和瘢痕形成中的具體作用機制尚未明晰，且近年有關TGF-β亞型對創傷愈合和瘢痕形成有負性作用的報道逐漸增多。本文的目的在于系統梳理TGF-β亞型對創傷愈合和瘢痕形成的正反兩方面作用，找出存在的疑點與矛盾，展望實現皮膚創傷再生修復的可能研究途徑。

1 TGF-β1在創傷愈合及瘢痕形成中的作用

正常皮膚創傷形成初期，TGF-β1在創緣皮膚中的含量即明顯增加[2]，并在創傷愈合過程中持續高表達，而在慢性難愈創面中往往觀察到TGF-β1低信號[3-5]，提示TGF-β1可促進創面愈合。然而，Smad缺陷小鼠以及正常小鼠應用TGF-β1受體（TβR）拮抗劑后都表現出再上皮化加速，創傷愈合加速[6-8]，提示TGF-β1可能對創面愈合有負性作用。在無瘢痕愈合研究中，發現前2/3孕期間胎兒皮膚傷口中TGF-β1呈明顯的低表達[9]，在瘢痕疙瘩和增生性瘢痕中TGF-β1明顯高表達，而在正常皮膚中幾乎不表達[10]，推測TGF-β1可促進瘢痕形成。然而，TGF-β1的抗炎作用[11]、對角質形成細胞（KC）及胎兒成纖維細胞的抑制作用[12]，又與早期胎兒創傷無收縮、無炎癥的無瘢痕愈合相吻合，提示TGF-β1可能對瘢痕形成有抑制作用。

總體上，創傷愈合和瘢痕形成中TGF-β1的作用機制可以概括為以下幾方面： ①TGF-β1刺激成纖維細胞增殖，并促進間質細胞向成纖維細胞轉化[13]。TGF-β1還可促進成纖維細胞轉化為肌成纖維細胞[14]，有利于收縮創面，早期閉合傷口。TGF-β1可刺激血管內皮細胞增殖，促進早期血管重建[15]，有利于肉芽形成。TGF-β1可明顯刺激真皮乳頭細胞發生纖維樣改變[16]，促進創面愈合和瘢痕形成。但對KC，TGF-β1卻可使其停留在G0/G1期[17]，抑制其增殖，從而抑制創面上皮化。另外，TGF-β1對不同年齡皮膚成纖維細胞的作用不同：抑制胎兒成纖維細胞，而刺激成人成纖維細胞增生[12，18]，說明個體發育不同階段，TGF-β1對創傷愈合和瘢痕形成的作用不同，然其具體機制尚不明確；②TGF-β1有趨化作用，使成纖維細胞、間充質干細胞[19]和炎癥細胞向傷口聚集，啟動并刺激創傷早期炎癥反應[20]，促進肉芽組織形成。TGF-β1過表達可延長創面炎癥反應，抑制創面愈合[21]，進而促進瘢痕形成；③TGF-β1刺激I、Ⅲ型膠原蛋白、纖維黏連蛋白、彈性蛋白、整合素、腱糖蛋白-C等多種ECM成分合成與沉積[22-23]，促進創面愈合。并且，TGF-β1刺激產生的膠原多為I型膠原，特點為膠原纖維粗，不易降解，增強了創面抗牽張力，促進瘢痕形成。另外，膠原的降解和重排受基質金屬蛋白酶（MMPs）及組織抑制劑（TIMPs）調節，TGF-β1促進TIMPs而抑制MMPs表達[24]，創傷愈合后期TGF-β1的持續高表達破壞了膠原代謝平衡，引起膠原纖維增生過度、排列紊亂，繼而發生纖維化[25]；④TGF-β1可誘導與創傷愈合相關的多種生長因子如成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子、表皮生長因子、血管內皮生長因子、神經生長因子、TGF-α等，間接促進創面愈合。

對于Smad缺陷小鼠以及正常小鼠應用TβR拮抗劑后表現出的再上皮化加速，創傷愈合加速[6-8]，考慮有以下原因：①TGF-β1對KC增殖的抑制作用是通過Smads通路實現的，且相比其他細胞及細胞基質，KC對早期創面上皮化起主導作用；②TGF-β1對成纖維細胞及細胞基質等增殖的刺激作用，可通過非Smad通路實現，而上述實驗用的抑制劑不能阻斷TGF-β1的所有通路；③當TGF-β1通路阻斷時，其它促進創面愈合的因子活性會代償性增加，部分彌補TGF-β1信號缺如對創面愈合的負性作用（見圖1）。

2 TGF-β2在創傷愈合及瘢痕形成中的作用

TGF-β2對創傷愈合的作用與TGF-β1基本一致，在難愈性創面及慢性炎癥皮膚中TGF-β2與TGF-β1 均呈現低表達[26]，應用TGF-β2可明顯增大創傷形成的瘢痕面積[27]。TGF-β2與TGF-β1一樣可以刺激成纖維細胞增生，刺激Ⅰ、Ⅲ型膠原及α-SMA表達[28]，增強愈合創面的抗張強度[29]，說明TGF-β2具有促進創面愈合，刺激瘢痕增生，以及抑制炎癥反應的作用。

3 TGF-β3在創傷愈合及瘢痕形成中的作用

胎鼠孕早期真皮成纖維細胞中TGF-β3 mRNA的轉錄水平和TGF-β3/TGF-β1比值明顯高于胎鼠晚期，但在這一過程中TGF-β1 mRNA轉錄水平的表達卻無明顯變化[30]，提示在創傷愈合中TGF-β3或許比TGF-β1作用更為重要，高TGF-β3或許是比低TGF-β1更重要的瘢痕抑制因子。干預性實驗也證明，外源性TGF-β3能夠明顯促進創面愈合[31]，傷前應用TGF-β3可明顯抑制瘢痕的增生[32]。TGF-β3與TGF-β1一樣會刺激α-SM肌動蛋白，促進創面收縮[33]，但TGF-β3并不是促進創面上皮化，而是通過促進角質細胞遷移而促進創面閉合[34]。TGF-β3可抑制成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化、抑制成纖維細胞纖維化相關基因的表達、抑制ECM合成、抑制創傷早期的炎癥反應，從而抑制瘢痕形成[35]。

4 展望

TGF-β對創面愈合及瘢痕形成的作用都有正反兩方面，各亞型之間也不盡相同，對其具體機制的研究，還存在很多矛盾與疑點。Smad缺陷小鼠及正常小鼠應用TβR拮抗劑后表現出再上皮化加速、創傷愈合加速，TGF-β3/TGF-β1干預性實驗促進創面愈合，傷前應用TGF-β3可明顯抑制瘢痕的增生，但仍未實現皮膚創傷的再生修復。創傷愈合及瘢痕形成過程中TGF-β各亞型如何動態表達、如何協作分工、亞型比例如何變化，Smads通路和非Smad通路的交叉對話，TGF-β與其它細胞因子的相互作用，可能是未來的研究方向。解決這些問題，將有助于精確抑制或激活TGF-β相關功能，抑制瘢痕形成的同時促進創面愈合，且不影響其他生物功能，進而找到實現皮膚創傷再生修復的方法。

[參考文獻]

[1]李明勇， 邱林. 轉化生長因子β3與創面愈合及瘢痕形成關系研究進展[J].中華燒傷雜志，2010，26（1）：59-61.

[2]夏鵬，童文祥，喻永敏，等. 大鼠皮膚切創愈合過程中VEGF，TGF-β1蛋白的表達[J]. 重慶醫科大學學報，2010，35（8）：1167-1171.

[3]李福倫，李斌，王振宜，等.SD大鼠糖尿病創面與正常創面中TGF-β1、TGF-β3的表達差異[J]. 中國美容醫學，2007，16（1）：35-37.

[4]Pastar I，Stojadinovic O，Krzyzanowska A，et al.Attenuation of the Transforming Growth Factor β-Signaling Pathway in Chronic Venous Ulcers[J].Molecular Medicine，2010，16（3-4）：92.

[5]張連波，李健寧，孫穎.大鼠慢性皮膚潰瘍創面愈合中轉化生長因子-β1、膠原Ⅰ、膠原Ⅲ的蛋白表達[J].中華實驗外科雜志，2011，28（9）：1445-1447.

[6]Ashcroft GS，Roberts AB. Loss of Smad3 modulates wound healing[J].Cytokine & Growth Factor Reviews，2000，11（1-2）：125-131.

[7]韓興海.TGF-β信號轉導通路在小鼠創傷愈合中的作用[D].上海：第二軍醫大學，2005.

[8]Yang L，Li W，Wang S，et al.Smad4 disruption accelerates keratinocyte reepithelialization in murine cutaneous wound repair[J]. Histochem Cell Biol，2012，138（4）：573-582.

[9]陳偉，付小兵，孫同柱，等.TGF-β異構體及其受體在胎兒和成人皮膚中的表達[J].臨床與實驗病理學雜志，2003，19（4）：393-395.

[10]高富雷，王丹茹，張余光，等.TGF-β1、Smad 3和P-Smad 2/3在病理性瘢痕中的表達[J].組織工程與重建外科雜志，2007，3（6）：324-326.

[11]Deppong CM，Bricker TL，Rannals BD，et al.CTLA4Ig Inhibits Effector T Cells through Regulatory T Cells and TGF-beta[J].J Immunol，2013，16：16.

[12]Pratsinis H，Giannouli CC，Zervolea I，et al.Differential proliferative response of fetal and adult human skin fibroblasts to transforming growth factor-beta[J].Wound Repair Regen， 2004，12（3）：374-383.

[13]Falk P，Angenete E，Bergstrom M，et al.TGF-beta1 promotes transition of mesothelial cells into fibroblast phenotype in response to peritoneal injury in a cell culture model[J].Int J Surg，2013，21（13）：00166-00160.

[14]Liu J，Wang Y，Pan Q，et al. Wnt/β-catenin pathway forms a negative feedback loop during TGF-β1induced human normal skin fibroblast-to-myofibroblast transition[J].J Dermatol Sci，2012，65（1）：38-49.

[15]Basu S，Kumar M，Chansuria JPN，et al.Effect of Cytomodulin-10 （TGF-β1 analogue） on wound healing by primary intention in a murine model[J].Intern J Surg （London， England），2009，7（5）：460-465.

[16]Hou-dong L，Bin S，Yan S，et al.Differentiation of rat dermal papilla cells into fibroblast-like cells induced by transforming growth factor β1[J].J Cutaneous Med Surg，2011，16（6）：400-406.

[17]Van Ruissen F，Van Erp PE，De Jongh GJ，et al.Cell kinetic characterization of growth arrest in cultured human keratinocytes[J].J Cell Sci，1994，107（Pt 8）：2219-2228.

[18]Giannouli CC，Kletsas D.TGF-β regulates differentially the proliferation of fetal and adult human skin fibroblasts via the activation of PKA and the autocrine action of FGF-2[J]. Cellular Signalling，2006，18（9）：1417-1429.

[19]Wan M，Li C，Zhen G，et al.Injury-activated transforming growth factor beta controls mobilization of mesenchymal stem cells for tissue remodeling[J].Stem Cells，2012，30（11）： 2498-2511.

[20]Wang XJ，Han G，Owens P，et al.Role of TGF beta-mediated inflammation in cutaneous wound healing[J]. J Investig Dermatol Symp Proc，2006，11（1）：112-117.

[21]Li AG，Wang D，Feng XH，et al.Latent TGFβ1 overexpression in keratinocytes results in a severe psoriasis-like skin disorder[J].EMBO J，2004，23（8）：1770-1781.

[22]Margadant C，Sonnenberg A.Integrin-TGF-beta crosstalk in fibrosis， cancer and wound healing[J]. EMBO Rep，2010，11（2）：97-105.

[23]Wehrhan F，Rodel F，Grabenbauer GG，et al.Transforming growth factor beta 1 dependent regulation of Tenascin-C in radiation impaired wound healing[J].Radiother Oncol，2004，72（3）： 297-303.

[24]Fan MS，Jiang ZY，Zou YF，et al.Effect of transforming growth factor beta1 on the expression of matrix metalloproteinase 9， tissue inhibitor of metalloproteinase 1 and nuclear factor kappa B signalling pathway in the human amniotic cells WISH[J]. Zhonghua Fuchanke Zazhi，2013，48（1）：29-33.

[25]Imaizumi R，Akasaka Y，Inomata N，et al. Promoted activation of matrix metalloproteinase （MMP）-2 in keloid fibroblasts and increased expression of MMP-2 in collagen bundle regions： implications for mechanisms of keloid progression[J].Histopathology，2009，54（6）：722-730.

[26]Khaheshi I，Keshavarz S，Imani Fooladi AA，et al.Loss of expression of TGF-betas and their receptors in chronic skin lesions induced by sulfur mustard as compared with chronic contact dermatitis patients[J].BMC Dermatol，2011，11（2）：1471-5945.

[27]Brahmatewari J，Serafini A，Serralta V，et al.The effects of topical transforming growth factor-beta2 and anti-transforming growth factor-beta2，3 on scarring in pigs[J].J Cutan Med Surg，2000，4（3）：126-131.

[28]Kottler UB，Junemann AG，Aigner T，et al.Comparative effects of TGF-beta 1 and TGF-beta 2 on extracellular matrix production， proliferation， migration， and collagen contraction of human Tenon's capsule fibroblasts in pseudoexfoliation and primary open-angle glaucoma[J]. Exp Eye Res，2005，80（1）：121-134.

[29]Petratos PB，Felsen D，Trierweiler G，et al.Transforming growth factor-beta2 （TGF-beta2） reverses the inhibitory effects of fibrin sealant on cutaneous wound repair in the pig[J]. Wound Repair Regen，2002，10（4）：252-258.

[30]Hsu M，Peled ZM，Chin GS，et al. Ontogeny of expression of transforming growth factor-β1 （TGF-β1），TGF-β3，and TGF-βreceptors I and II in fetal rat fibroblasts and skin[J].Plastic and reconstructive surgery，2001，107（7）：1787-1794.

[31]唐世杰，朱鎮森，胡素鑾，等. TGF-β3基因轉染成纖維細胞促進大鼠深Ⅱ度燙傷創面愈合的實驗研究[J].中華損傷與修復雜志（電子版），2010，05（1）：26-33.

[32]Ohno S，Hirano S，Kanemaru S，et al.Transforming growth factor beta3 for the prevention of vocal fold scarring[J].Laryngoscope，2012，122（3）：583-589.

[33]Lanning DA，Diegelmann RF，Yager DR，et al.Myofibroblast induction with transforming growth factor-beta1 and -beta3 in cutaneous fetal excisional wounds[J].J Pediatr Surg，2000，35（2）： 183-187.

[34]Le M，Naridze R，Morrison J，et al.Transforming Growth Factor Beta 3 Is Required for Excisional Wound Repair In Vivo[J].PloS one，2012，7（10）：e48040.

[35]Chang Z，Kishimoto Y，Hasan A，et al.TGF-beta3 modulates the inflammatory environment and reduces scar formation following vocal fold mucosal injury[J].Dis Model Mech，2013，2：2.

[收稿日期]2014-01-05 [修回日期]2014-02-18

編輯/李陽利