慢性難治性創面發病相關信號通路的研究進展▲

王茜茜 杜娟嬌 張 力 郭夏晴 曹 妍 陳仲件

(1 廣西中醫藥大學研究生院，廣西南寧市 530001； 2 廣西中醫藥大學第一附屬醫院教學部，廣西南寧市 530023)

【提要】 慢性難治性創面是臨床上最常見的一種難治性損傷疾病，手術及藥物治療可在一定程度上緩解病情，但其恢復所需時間長，療效差異性較大。慢性難治性創面的發病機制復雜，涉及多種因素，且各因素相互影響。目前國內外學者主要從創面局部的炎癥反應、血管再生、細胞增殖與修復、細胞外基質重構等方面進行研究及藥物研發。本文以不同的信號轉導通路為切入點，針對不同的病理機制在慢性難治性創面中的作用進行綜述，以期為進一步開展深入的分子機制研究提供參考。

慢性難治性創面又稱難愈性皮膚潰瘍，主要包括由壓力性、缺血性、糖尿病性、靜脈回流不暢及外傷等引起的潰瘍創面，因其病程長，經久不愈，嚴重影響患者的生活質量，給患者造成極大的心理壓力和經濟負擔[1]。當前，慢性難治性創面的發病機制研究成為醫學界的研究熱點，其主要涉及炎癥反應、血管再生、細胞增殖與修復、細胞外基質重構4個方面，與多條信號通路相關。本文就慢性難治性創面發病相關信號通路的研究進展進行綜述，以期為進一步研究慢性難治性創面的發病機制及新藥的研發提供參考。

1 炎癥反應相關機制

炎癥反應是創面修復不可或缺的關鍵環節[2]。皮膚受損后炎癥因子開始發揮作用，其通過激活和趨化眾多免疫細胞、抗體和補體等向局部創面破損處聚集來清除或抑制細菌，并激活機體對創傷組織的免疫應答，促進皮膚創面組織的愈合。

1.1 絲裂原活化蛋白激酶相關信號通路 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一組能被細胞外刺激激活的絲氨酸/蘇氨酸激酶(serine/threonine kinase，AKT)，與細胞增殖、分化、應激、凋亡等密切相關。MAPK家族包括p38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、細胞外信號調節蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)等成員。

1.1.1 p38及其信號通路：p38是MAPK家族中調控炎癥反應最重要的成員，以其命名的MAPK相關通路—p38信號通路與炎癥反應、細胞凋亡等密切相關。有研究表明[3]，p38/MAPK2信號通路在創面修復過程中具有關鍵作用，可調節炎癥因子的表達，參與創面愈合。尹楠等[4]對口腔頜面部間隙感染患者的血液和引流液成分進行分析，發現創面愈合良好的患者引流液中磷酸化p38/p38、MAPK2蛋白表達水平低于愈合不良患者，且與白細胞計數和血清腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白細胞介素6(interleukin 6，IL-6)、C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)、降鈣素原水平呈正相關，提示p38、磷酸化p38及p38/MAPK2信號通路可調節炎癥因子的釋放，影響感染性創面修復。

1.1.2 JNK及其信號通路：JNK是位于細胞質內的應急活化蛋白激酶，作為多種應激原信號傳導過程中的關鍵分子，在細胞的滲透壓變化及炎癥反應中具有重要意義[5]。JNK信號通路是MAPK炎癥通路中的重要成員。有研究表明，JNK抑制劑可以降低感染組織內相關炎癥因子的表達水平，從而減輕炎癥反應[6]。韓強等[7]發現，紫朱軟膏可以使糖尿病足潰瘍大鼠血清中CRP、IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達水平降低，同時抑制JNK、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、P65、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)的磷酸化，從而減輕創面炎癥反應。提示創面炎癥反應的減輕可能與抑制JNK信號通路磷酸化有關。

1.1.3 ERK及其信號通路：ERK信號通路是經典的MAPK信號傳導途徑，不僅參與細胞增殖與分化的調控，還通過磷酸化胞漿內的細胞骨架成分，參與細胞形態的調節及骨架的重分布。李洋等[8]對糖尿病大鼠皮膚潰瘍創面及血清進行分析后發現，使用Z-沒藥甾酮治療的大鼠血清IL-8、TNF-α水平下降，創面組織中磷酸化ERK1/2、磷酸化MAPK蛋白表達水平升高，表皮明顯增厚，創面覆蓋有較厚痂皮，炎性細胞浸潤減少，毛細血管含量豐富，膠原纖維細少，提示激活ERK/MAPK通路可以抑制創面炎癥因子的表達，促進創面愈合。

1.2 核轉錄因子E2相關因子2及其信號通路 核轉錄因子E2相關因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是一種含有亮氨酸拉鏈的轉錄因子，與靶基因中的抗氧化反應元件結合可調控抗氧化基因血紅素氧合酶(heme oxygenase 1，HO-1)的表達，Nrf2/HO-1信號通路是生物體內重要的內源性抗氧化應激信號通路，激活該通路能顯著減輕氧化應激反應，降低促炎因子(包括IL-1β、IL-6和單核細胞趨化蛋白-1)的表達，促進創面愈合[9]。此外，Nrf2還能抑制角質細胞凋亡，促進其增殖和遷移，并上調轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β1的表達，這均有利于創面的愈合。

1.3 NF-κB信號通路 NF-κB信號通路是引起機體炎癥反應的重要通路，廣泛參與各種炎癥過程，在多種疾病的發生及治療過程中發揮重要作用[10]。活化的NF-κB轉移至細胞核內，與靶基因的啟動子或增強因子區域結合，誘導內皮細胞產生黏附分子，增強白細胞炎癥反應及成纖維細胞的增殖，從而發揮促炎作用[11]。段紫鈺等[12]發現放射性皮炎大鼠的創面組織中Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)-4、NF-κB mRNA表達水平及血清中的炎癥因子水平顯著降低，認為大鼠創面愈合可能與抑制NF-κB通路、降低炎癥水平有關。薛兵等[13]研究發現，采用清消法治療的痤瘡模型大鼠血清炎性因子TNF-α水平下降、γ干擾素水平升高，創面組織TLR-2、NF-κB水平下降，提示抑制NF-κB信號通路可減輕創面炎癥反應。

2 血管再生相關機制

血管再生是創面修復過程中的重要環節之一，涉及血管生成因子的高表達和血管生成抑制因子的低表達等。該過程受到多種細胞因子、多條信號通路的調控。

2.1 血管內皮生長因子 血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是血管內皮細胞特異性的肝素結合生長因子。作為血管生成的主要調控因子，VEGF能有效促進血管內皮細胞的分裂增生、增加血管通透性[14]，且對血管內皮細胞具有獨特的親和性，在創面血管新生過程中扮演著重要角色。

2.2 MAPK信號通路 MAPK-ERK級聯通路屬于高度保守的三級激酶級聯的傳遞信號，是血管內皮細胞信號傳導過程的重要途徑；也是VEGF發揮促進血管再生作用的主要途徑。Hou等[15]研究發現，采用牛痘素治療的皮膚開放性創傷大鼠創面微血管密度明顯增加，血管生成信號通路相關的淋巴結蛋白和受體被激活(磷酸化ERK表達增加)，證實該過程由 MAPK/ERK 信號通路介導。Geng等[16]分析人傷口細胞培養液后發現，激活MAPK/ERK信號通路可促進VEGF水平增加，提示MAPK/ERK信號通路的激活對傷口愈合有積極影響。

2.3 PI3K信號通路 PI3K是一種存在于細胞質中的脂質激酶，參與細胞膜的信號轉導、轉運和代謝過程。PI3K可通過催化二磷酸磷脂酰基醇發生磷酸化，誘導AKT發生磷酸化，調控下游效應內皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的轉錄水平，刺激一氧化氮的合成與釋放[17]。而一氧化氮是一種強大的血管生成介質，具有調節血管生成因子的作用，不僅能刺激新生血管形成，還參與調節內皮細胞的增殖、侵襲、凋亡和管腔形成，在一定程度上控制血管疾病的發生和發展。Sun等[18]在人微血管內皮細胞和正常皮膚成纖維細胞中發現，通過調控PI3K/AKT信號通路，抑制血管內皮細胞增殖、遷移和管腔形成，可明顯延緩傷口愈合進程。張曉芬等[19]通過研究全層皮膚缺損小鼠發現，激活PI3K/AKT/eNOS信號通路可促進AKT的磷酸化，使VEGF-A、eNOS的蛋白表達增加，進而促進創面愈合。李利青等[20]分析了難治性創面大鼠的創面組織PI3K、AKT、血管內皮生長因子受體2、eNOS的mRNA水平，認為激活PI3K/AKT/eNOS信號通路可促進創面血管生成，從而發揮促進創面愈合的效果。

2.4 缺氧誘導因子1α信號通路 缺氧誘導因子1α(hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)是在缺氧條件下應答缺氧應激的一種轉錄因子，也是目前發現的唯一一個在缺氧狀態下發揮活性的特異性轉錄因子，參與多條細胞信號通路，是介導缺氧信號傳導的中樞。缺氧環境中，HIF-1α/VEGF通路可上調VEGF等多種促血管生成因子的表達，從而誘導血管生成[21]。研究表明，在糖尿病創面中HIF-1α是調節VEGF表達的轉錄因子，能刺激血管內皮細胞增殖，HIF-1α的表達對血管再生過程至關重要[22]。侯婧瑛等[23]將體外培養的骨髓間充質干細胞缺氧處理24 h后發現，血管管腔樣結構明顯增多，而在抑制HIF-1α表達的基礎上進行缺氧處理，發現VEGF-A表達明顯下降。提示細胞缺氧后，能夠通過激活HIF-1α/肺腺癌轉移相關轉錄本1/VEGF-A通路維持細胞存活和促進血管再生。李夏等[24]在人視網膜色素上皮細胞體外培養的實驗中也得到了相似的結論。

3 細胞增殖與修復相關機制

角質形成細胞的增殖和遷移對創面的愈合與修復至關重要。表皮干細胞位于皮膚的基底層，是皮膚組織的特異性干細胞，具有無限增殖和分化的潛能，是創面再上皮化過程中各層表皮細胞分化的來源，表皮細胞的更新正是其通過增殖分化完成的[25]。干細胞的分化受細胞與細胞外基質相互作用的影響，在該過程中多種細胞因子參與并發揮了傳遞信息的作用。

3.1 Wnt信號通路 Wnt信號通路是一條高度保守的生長因子家族信號通路，是細胞間信號傳導的關鍵通路之一，具有傳導生長刺激信號、參與不同發育機制、促進細胞增殖的作用。Wnt/β-連環蛋白(β-catenin)信號通路是Wnt的一個關鍵分支通路，當Wnt/β-catenin通路被Wnt配體激活后，β-catenin不斷蓄積并達到一定水平，可使靶基因如細胞周期蛋白的表達上調，從而參與調控組織細胞的穩態和再生。β-catenin在細胞質中的含量直接影響表皮干細胞的增殖與分化，β-catenin含量越高，表皮細胞分化、增殖能力就越強，其可促進皮膚及其附屬器發育、創面血管新生和上皮重塑，從而加速創面愈合[26]。有研究報告，在糖尿病創面愈合過程中，隨著Wnt和β-catenin表達的增加，表皮細胞的分化和增殖能力增強，傷口愈合加快[27]。仇蓮胤等[28]通過觀察糖尿病大鼠的潰瘍創面組織發現，給予黃芪提取液治療的大鼠其創面組織中Wnt1、Wnt3a、β-catenin的mRNA表達水平明顯增加，創面愈合加快。說明潰瘍創面的愈合可能與Wnt/β-catenin信號通路的調節有關。

3.2 TGF-β信號通路 TGF-β家族是一類分泌型多肽信號分子，參與調節細胞增殖、分化、凋亡及創面愈合等多種過程。其中，TGF-β1與細胞外基質沉著及纖維化疾病密切相關，是創面愈合及瘢痕形成的主要影響因子之一。Smad蛋白是將細胞外TGF-β信號經細胞質傳導到細胞核內的中介分子。TGF-β1/Smad3信號途徑的活化，可刺激其他促纖維蛋白合成，促進成纖維細胞的增殖和表型轉化，抑制成纖維細胞凋亡，促進多種細胞外基質的合成等，對于創面愈合具有重要意義。曾娟妮等[29]在全層皮膚缺損開放性創面大鼠中發現，上調TGF-β1的表達可促進創面愈合。此外，TGF-β1/Smad3信號通路還能趨化并作用于成纖維細胞，通過調節蛋白酶的表達抑制基質降解，以及刺激成纖維細胞轉化為肌成纖維細胞，來促進創口收縮。唐乾利等[30]通過研究大鼠糖尿病足創面發現，給予皮膚原位再生醫療技術治療的實驗組大鼠其TGF-β1/Smad3表達、肉芽組織中成纖維細胞形態、毛細血管新生情況均優于無任何干預措施的模型組，提示在創面愈合早期激活TGF-β1/Smad3信號通路，可促進創面的損傷修復。

4 細胞外基質重構相關機制

細胞外基質是細胞周圍由多種大分子組成的復雜網絡，可為細胞提供適宜的微環境，其主要包含膠原蛋白、纖維蛋白、彈性蛋白、層粘連蛋白等物質。其中，膠原蛋白是細胞外基質的主要成分，遍布于各器官和組織。細胞外基質重構在創面愈合后期尤為重要，膠原合成和降解是影響創面愈合的重要因素。有研究顯示提高膠原蛋白的含量和穩定性可加速創面愈合[31]。 Wang等[32]發現，激活ERK/MAPK信號通路可以增加真皮成纖維細胞基質金屬蛋白酶的表達，調節細胞外基質重構，促進創面修復。Zhang等[33]通過研究皮膚全層切口小鼠傷口發現，激活PI3K/AKT信號通路可促進成纖維細胞的增殖和遷移、膠原沉積，加速創面修復。

5 小 結

慢性難治性創面的炎癥反應、血管再生、細胞增殖與修復、細胞外基質重構等過程相互交錯、相互影響，其所涉及的信號通路構成了創面修復復雜的分子調控網絡。現有的研究多是某一條信號通路機制，鮮有涉及多條信號通路的研究，未來可圍繞該方向展開研究，以期研發出具有多靶點的高效藥物，為慢性難治性創面的治療奠定基礎。