TGF-β1 Shh與瘢痕相關性研究進展

陶茂燦　李園園　楊曉紅　曹毅　羅宏賓　邱礎

?綜述?

TGF-β1 Shh與瘢痕相關性研究進展

陶茂燦李園園楊曉紅曹毅羅宏賓邱礎

病理性瘢痕包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩兩種，是皮膚對創傷、炎癥或自發的一種過度的皮膚纖維性疾病［1］，是皮膚組織創傷修復的必然產物。其發生機制主要與成纖維細胞的大量增殖和細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的異常代謝有關［2，3］。而具體的病因及調控機制至今尚不明確，大多學者認為其與多種細胞和細胞因子的相互作用及調控有關。其中轉化生長因子-β1（TGF-β1）為研究熱點，是目前已明確的與瘢痕形成關系最密切、最具代表性的細胞因子。近年亦出現了皮膚創傷修復過程中相關信號通路激活的研究，如Shh信號通路。現將近幾年國內外TGF-β1、Shh與瘢痕形成的相關研究概述如下。

1　TGF-β1與瘢痕增生

TGF-β1是具有調節細胞生長、分化的一類多功能細胞因子，在創傷愈合、胚胎發育、細胞外基質形成、骨的重建、免疫調節等過程中發揮重要作用［4］。在創傷修復過程中，其一方面刺激膠原纖維的合成，趨化炎性細胞，促進免疫應答，另一方面，又促進創面肉芽組織增生、發紅，高出皮膚，形成經久不退的瘢痕［5］。Cowin等［6］研究認為，在損傷成人皮膚中TGF-β1表達明顯增高，但在胎兒損傷皮膚中TGF-β1表達并無上調，甚至檢測不到TGF-β1蛋白；然而加入外源性TGF-β1時可觀察到胎兒損傷皮膚的瘢痕愈合。邱林等［7］實驗提示胎兒期無瘢痕愈合與缺乏TGF-β1表達有密切關系，兒童青少年階段增生性瘢痕發生率較高可能與創面愈合過程中局部的TGF-β1表達明顯增高有關。Wang等［8］報道采用逆轉錄聚合酶鏈式反應技術觀察到TGF-β1在瘢痕組織中的表達為正常皮膚組織的5倍，且組織層愈深，染色愈強。國內研究證實［9～11］TGF-β1在瘢痕組織中，尤其是增生性瘢痕中高表達，而在正常皮膚中無表達。

2　TGF-β1刺激瘢痕增生的機制

TGF-β1其作用幾乎影響到創面愈合和瘢痕形成過程中的所有階段，其作用機制可能是由于TGF-β1作用于成纖維細胞膜的TGF-β1受體，介導其下游信號，促成纖維細胞增殖，并刺激細胞外基質中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原表達增高，擾亂了膠原合成與降解平衡，抑制細胞外基質的降解，引起細胞外基質過度沉積，從而導致病理性瘢痕的產生。在體外實驗中［12］，在瘢痕疙瘩和正常皮膚成纖維細胞培養中加入TGF-β1可促進成纖維細胞DNA合成、膠原合成等。邱林等［7］認為TGF-β1不僅能夠促成纖維細胞的增殖，還通過增加Ⅰ、Ⅲ膠原基因的表達促進膠原的合成，其中以刺激Ⅰ型膠原的合成與成熟為主，導致增生性瘢痕的形成及攣縮。羅偉等［13］觀察到TGF-β1可促進細胞外基質效應細胞增殖與聚集，并直接刺激產生膠原組織，纖維粘連蛋白以及基質粘多糖蛋白，抑制細胞外基質的降解。蔡澤浩等［14］研究顯示通過阻斷傷口內皮細胞的TGF-β的轉導，可以有效抑制傷口內TGF-β1合成，從而抑制瘢痕的形成，同Younai等［15］觀察到瘢痕疙瘩中加入TGF-β抗體能抑制瘢痕形成一致。

3　TGF-β1的信號轉導

TGF-β1強烈刺激瘢痕增生，在病理性瘢痕組織中其信號轉導途徑處于活躍狀態。TGF-β1需要通過作用于靶細胞的TGF-β受體才能發揮其生物學效應。首先是TGFβRⅡ能識別到TGFβ并與之結合，然后將其提呈給TGFβRⅠ，TGFβRⅠ激活后才能啟動胞質的信號轉導途徑。國內康深松等［16］、呂大倫等［17］實驗表明病理性瘢痕組織中TGF-β1高表達的同時，TGFβRⅠ、TGFβRⅡ也高表達。Lawer S等［17］認為TGFβR具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶和PTK雙重活性。而柳大烈等［19］實驗發現TGF-β1未改變增生性瘢痕和非增生性瘢痕組織的PTK活性，提示TGF-β1的信號主要經活化TGF-β1絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶轉導。研究證實，Smads 3在TGF-β1信號轉導過程中起重要作用，活化的TGFβRⅠ將胞內信號中介子-Smad 蛋白家族中的Smad 3磷酸化，磷酸化的Smad 3與Smad 4結合形成復合物轉入核內，作用并啟動靶基因，激活轉錄Smad3磷酸化［20，21］。Leask A等［22］認為結締組織生長因子是TGF-β1的下游介質，能夠調節細胞外基質基因的表達。耿祎楠等［23］推測病理性瘢痕的形成是TGF-β通路與Wnt/β-catenin 共同作用的結果。可能機制是TGF-β通過下游信號因子Smads實現對Wnt/β-catenin通路的上調，使聚集在胞質中的β-catenin轉移入核，啟動控制細胞增殖分化因子的轉錄和表達，進而使成纖維細胞中的膠原過度分泌，導致瘢痕形成。

4　Shh與皮膚修復

Shh是Hedgehog信號蛋白家族成員，是在動物胚胎發育過程中調節細胞間相互作用的重要信號通路之一［24］。研究表明，Shh信號通路在胚胎形成和組織修復過程中正常激活［25］。Shh信號途徑有Shh、2個跨膜受體Patched（Ptc）和Smoothed（Smo）組成的受體復合物，以及下游轉錄因子Gli家族（Gli-1，Gli-2，Gli-3）等組成。最近Shh信號通路在皮膚疾病方面亦開展了一些研究，Shh信號通路促進表皮細胞增殖和表皮干細胞增殖分化，在皮膚組織穩態的維持發揮關鍵作用［26］。Shh信號激活促進“體外”和“原位”角質形成細胞的增殖，提示Shh信號參與調節組織修復［27］。研究發現Shh 信號相關分子在糖尿病晚期創傷修復中表達增加［28］。Le H等［29］發現Shh的特異性阻斷劑cyclopamine可以明顯延遲創面愈合時間，進一步研究發現經cyclopamine處理后創面的血管增生密度較正常減低，肉芽形成的高峰時間及創面的表皮覆蓋的時間和厚度均受到損害。

5　TGF-β1與Shh的相互影響

在胚胎發育、毛發周期及癌癥中，Shh信號通路與TGF-β家族二者參與了較多重疊過程。TGF-β1促進Shh信號途徑分子Gli1、Gli2在成纖維細胞和角質形成細胞上的表達。Dennler S等［30］發現在正常表皮細胞和成纖維細胞中，TGF-β可以通過激活Smad信號系統快速上調，Gli-2的表達水平，而隨著Gli-2的表達上調，Gli-1的表達亦隨之上調。在皮膚過度表達TGF-β的轉基因小鼠，通過Smad 3信號系統的激活，Gli-1和Gli-2的表達亦有明顯升高。可見，在皮膚創傷修復過程中，TGF-β1與Shh信號相互調控。

綜上所述，TGF-β1與病理性瘢痕形成密切相關，因此學者們推斷，應用一些阻斷TGF-β1信號轉導或抑制其生物活性的物質，選擇性作用于相關靶位，可能是更特異、更有效地抑制成纖維細胞增殖的手段，這將對病理性瘢痕的治療及皮膚的創傷修復帶來遠大的發展前景。Shh信號通路可促進表皮細胞增殖，通過表皮細胞的增生來加速創面修復。并且TGF-β1和Shh兩者之間相互調控，共同影響瘢痕形成。國內外學者目前研究多側重點于TGF-β1促進瘢痕形成的作用機制，但是如何終止愈合過程或抑制瘢痕的過度的形成卻知之甚少，故后者仍是我們今后研究的重點。

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浙江省自然科學基金（LY12H11012）；浙江省科技廳公益技術應用研究課題（2014C33124）

310006浙江中醫藥大學附屬第一醫院（陶茂燦 李園園 楊曉紅 曹毅 羅宏賓）310053 浙江中醫藥大學第一臨床醫學院（邱礎）