“創傷因子”-PDGF促進創面愈合的研究進展

王曉陽，龔思宇，王興蕾，姜篤銀,

1.山東大學第二醫院整形燒傷科，濟南 250033； 2.濟寧醫學院基礎醫學院，山東 濟寧 272067； 3.山東大學第二醫院急診醫學中心，濟南 250033

實現創面修復是治療皮膚軟組織缺損的終極目標，也是臨床上時常會遇到的挑戰，創面愈合受損會導致患者生活質量下降和醫療費用增加，從而給家庭和社會帶來沉重負擔，因此，研究者不斷在探索新方法來治療難愈性創面或加速創面愈合。大量研究表明，生長因子和細胞因子通過趨化和刺激細胞增殖，加速細胞外基質和新生血管形成，重建組織完整性，在創面愈合過程中起著十分重要的作用。

血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)在胚胎發育、細胞分化及對組織損傷反應等過程中具有十分重要的作用。研究表明，PDGF在脊髓損傷[1]、子宮內膜損傷[2]、肌腱損傷[3]、急性心血管損傷[4]及皮膚創傷[5]等多種組織器官損傷修復中均發揮重要作用，因此被稱為“創傷因子”[6]。在創傷發生后，PDGF首先由血小板分泌釋放，隨后巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞等也開始分泌。在皮膚組織損傷修復中，PDGF參與創傷愈合的全過程，它可以趨化中性粒細胞、單核細胞和成纖維細胞的遷移，促進成纖維細胞增殖和細胞外基質的生成，刺激成纖維細胞向肌成纖維細胞表型轉化。雖然PDGF在創面愈合相關的基礎和臨床研究取得較大進展，但其使用仍存在諸如傳遞不足、安全性存疑等問題。本文就PDGF在創面愈合中的作用及安全性進行綜述。

1 PDGF研究背景

目前已知PDGF基因有四種：PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D。其產物以二硫鍵連接成同二聚體或異二聚體的形式分泌，也即PDGF家族五大成員：PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC、PDGF-DD和PDGF-AB。PDGF來源廣泛，由心血管系統、神經系統以及腎臟、眼睛、肝臟等多個組織器官分泌[7]，其中創面修復相關的PDGF主要來源于血小板、成纖維細胞、巨噬細胞、角質形成細胞和血管內皮細胞。PDGF 生成后，以自分泌和(或)旁分泌的方式激活PDGF的受體(表1)。PDGF與受體結合后激活細胞內信號轉導通路[包括組織絲裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPKs)信號通路等]參與細胞增殖、存活和遷移等生物學行為[8]。

表1 PDGF配體與對應可激活受體

2 PDGF在不同創面的應用進展

PDGF能夠刺激單核細胞-巨噬細胞和成纖維細胞等組織修復所必需細胞的趨化、增殖和新基因的表達，有效促進創面愈合，而PDGF在正常皮膚和難愈合的皮膚潰瘍中呈低表達。從愈合過程來看，PDGF參與創面愈合全過程，在愈合早期，高濃度的PDGF促進細胞增殖；在愈合后期，低濃度PDGF可以促進成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化并促進膠原生成[9-10]。從創面類型來看，PDGF對各種急性傷口、熱損傷、放射性皮膚潰瘍、慢性難愈性創面(如糖尿病潰瘍、慢性靜脈性潰瘍、壓瘡)等均有顯著療效。

2.1放射性潰瘍 在急性放射性皮膚潰瘍組織中，成纖維細胞和內皮細胞等分泌PDGF-BB減少，組織中PDGF受體表達減弱，血管內皮細胞的生成顯著減少，成為導致此種創面難以愈合的機理之一。文獻報道，聯合應用間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)和PDGF能夠有效促進放射性潰瘍創面的愈合[11]。

2.2燒傷創面 在燒傷治療中，各種生物敷料被廣泛應用，其中含PDGF-BB的生物敷料對燒傷創面治療具有更加顯著的效果。負載PDGF的纖維蛋白生物基質可以通過控制生長因子的輸送促進嚴重燒傷創面的愈合[12]；PDGF-BB基因轉染的MSCs混合豬膀胱脫細胞基質用于治療大鼠全層燒傷創面，發現燒傷創面早期細胞外基質沉積并釋放PDGF-BB，能夠促進肉芽組織及血管生成，促進全層燒傷創面愈合[13]。

2.3急性創面 急性皮膚軟組織損傷是臨床常見的創傷類型，使用外源性PDGF-BB可以顯著增加炎癥細胞和成纖維細胞的遷移，并促進細胞外基質的沉積和膠原形成，有利于創面愈合[14]。PDGF是由四種肽鏈(A鏈、B鏈、C鏈、D鏈)組成同型或異型二聚體，有研究者通過結合PDGF-B鏈上的第153～162個氨基酸序列(VRKIEIVRKK)和衍生自β淀粉樣蛋白肽的自組裝基序，設計的PDGF模擬肽水凝膠能夠誘導血管內皮細胞的生長和遷移，促進血管分支的形成，加速傷口愈合[15]。自體皮膚移植所致供體部位創面也是一種急性損傷，研究表明PDGF的應用可以明顯改善供體部位的創面愈合狀況[16]。

2.4慢性創面 慢性創面的形成機制復雜，治療難度大且效果差，是困擾臨床醫師的一大難題。隨著研究進展，PDGF在慢性創面愈合中的重要性得到新的認識。研究表明，使用外源性PDGF可以明顯改善糖尿病潰瘍創面的愈合。例如，針對延遲傷口愈合的糖尿病小鼠模型，PDGF聯合萬古霉素與慶大霉素制成的納米材料可有效促進糖尿病感染創面的修復[5]；PDGF-BB可以改善糖尿病大鼠全層皮膚切除傷口的愈合質量，增強血管新生、細胞增殖和上皮形成，并形成更厚、更有組織排列規律的膠原纖維沉積[17]，還可以顯著提高創面組織中硫代巴比妥酸反應物質(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)和非酶抗氧化劑濃度，降低一氧化氮濃度，有效改善糖尿病創面愈合早期的氧化平衡[18]；采用病毒介導的基因轉移、質粒轉染等技術上調創面組織PDGF表達，可以加速糖尿病大鼠傷口皮膚的修復過程[19]。此外，有研究發現糖尿病患者的MSCs表型缺陷會損害其在細胞治療中的效果，PDGF-BB可以逆轉此種異常細胞表型，調節MSCs的正常功能[20]。除糖尿病潰瘍外，PDGF對慢性靜脈性潰瘍、壓瘡等也有明顯促進愈合的作用。

2.3PDGF創面應用技術進展

2.3.1PDGF與干細胞：組織工程的重點在于聯合使用干(祖)細胞、細胞外基質或生物材料(如支架和生長因子)使受損機體結構再生，生長因子的加入可使干細胞移植成功率大大提升。MSCs具有自我更新和多譜系分化的能力，能夠通過旁分泌作用，加速創面愈合，減少瘢痕形成，是組織工程中常用的“種子細胞”。在移植脂肪間充質干細胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,ADSCs)促進創面愈合的過程中，PDGF有著十分重要的作用。PDGF-DD在ASCs中高表達，并通過促進線粒體活性氧的產生和線粒體裂變增加ASCs的增殖和遷移[21]。對ASCs進行PDGF-AA基因敲除后促進創面愈合的作用明顯減弱，表明PDGF-AA可以輔助ASCs促進創面愈合[22]。PDGF-BB通過旁分泌途徑介導ASCs對角質形成細胞增殖的促進作用，從而更有效地誘導創面愈合過程中的再上皮化[23]，PDGF-BB還可以刺激牙周膜中MSCs增殖和細胞生長，并以濃度依賴的方式減少膠原的產生，促進膠原鏈的穩定和細胞外基質的成熟[24]。此外，PDGF在血管生成過程中能夠直接影響MSCs的分化和趨向性[25]，這是皮膚再生的一個主要過程。研究表明， PDGF-BB干預后MSCs的增殖被激活，與遷移相關的基因表達增加，促進血管生成相關生長因子的分泌，使MSCs能夠以旁分泌方式刺激內皮遷移和血管生成[26]。因此，聯合應用MSCs和PDGF促進創面愈合效果更加顯著。對于糖尿病患者而言，其MSCs表型發生缺陷，多分化潛能發生改變，增殖減少，并抑制了向炎癥部位的遷移和歸巢，纖溶活性降低，故而容易形成慢性創面，而該異常細胞表型能夠被PDGF-BB逆轉[20]。PDGF-CC通過激活PDGFR-αα信號傳導促進人類MSC增殖并保持其多能性；在小鼠MSC中，通過PDGFR-αα和PDGFR-ββ誘導的PI3-K信號傳導促進MSCs遷移；通過調節小鼠脂肪來源的干細胞促進毛發生長；過表達PDGF-CC的質粒轉染到內皮祖細胞中增加其增殖、遷移和粘附性能，并誘導內皮祖細胞分化為血管內皮細胞和平滑肌細胞，從而促進缺血組織的血運重建[27]。

2.3.2PDGF與基因工程：PDGF應用于創面治療效果顯著，但是常常存在劑量依賴性。高劑量使用PDGF會增加不良作用，因此需要一種更有效的方式將PDGF直接輸送到參與創面愈合反應的細胞中。隨著基因工程的發展，以病毒作為基因轉移的載體可以上調損傷組織內相關細胞的PDGF表達，消除受損組織內PDGF相對或絕對分泌不足的缺陷。研究表明，病毒介導的PDGF-B基因轉移,促進了I型糖尿病小鼠模型中新生血管和肉芽組織形成，改善了內皮細胞募集不足的缺陷，加速糖尿病傷口的愈合[28]。制備表達PDGF-BB的質粒，將其與聚乳酸-乙醇酸納米球整合，轉染到皮膚創面以上調創面PDGF-BB的表達，顯示潰瘍面積逐漸減少[19]。PDGF-BB基因轉染骨髓MSCs于治療燒傷創面，創面PDGF-BB表達也明顯增多，能夠促進肉芽組織及血管生成，從而促進全層燒傷創面愈合[13]。

2.3.3PDGF與組織工程：PDGF在使用過程中還存在傳遞效率低的問題。研究者們為加速創面愈合，制備了多種不同的材料和載體。利用重組PDGF-BB合成海藻酸硫酸鹽水凝膠處理創面，其愈合速度明顯快于單用PDGF-BB[29]。負載PDGF-BB殼聚糖納米顆粒的聚己內酯電紡纖維支架與單獨使用PDGF-BB或殼聚糖納米顆粒相比，成纖維細胞趨化行為更強，細胞團的生長速度更快。借助海藻酸鈉和葡聚糖作為遞送系統，將PDGF-BB制備成可注射的水凝膠用于小鼠急性創面，結果發現這種水凝膠遞送系統實現持續釋放PDGF-BB，進一步促進創面愈合[30]，類似的纖維蛋白水凝膠系統同樣能夠實現PDGF的緩釋[31]。因此，生長因子復合載體實現對創面的可控性精準輸送可能是未來治療創面的一個發展方向。

2.4PDGF應用適應證與禁忌證 有大量研究顯示PDGF具有顯著的促進創面愈合能力，但具體到臨床應用中，它們適合什么樣的創面以及會有哪些風險仍不完全清楚。根據當前的研究表明，PDGF廣泛適用于治療各種急性創傷、慢性創面，如切割傷、熱損傷[12]、糖尿病潰瘍、慢性靜脈性潰瘍、壓瘡、放射性潰瘍等。重組人PDGF-BB最早獲得美國食品和藥物管理局(food and drug administration,FDA)的批準，用于治療肢體糖尿病潰瘍(貝卡普勒明凝膠)。然而在2008年，美國FDA發布聲明稱該藥物臨床用量達3管(每管貝卡普勒明凝膠規格為15g，PDGF-BB濃度為0.01%)及以上會增加癌癥死亡風險。這種致癌的不良反應可能并不令人驚訝，因為在貝卡普勒明凝膠中使用的PDGF-BB比人血清中的PDGF-BB水平(1～10ng/mL)高出10萬～100萬倍，并且PDGF-BB或其病毒形式的過度表達可導致細胞轉化。盡管如此，目前尚未出現該藥物的使用導致癌癥發生或進展的證據[32]，但合并癌癥是否作為PDGF使用的禁忌證仍有待于進一步研究。

2.5PDGF應用安全性評價 在眾多研究的細胞活性因子中，重組人PDGF(recombinant human PDGF,rhPDGF)是FDA批準的唯一通過局部應用促進傷口閉合的重組細胞因子。FDA聲明這種凝膠使用過量有增加癌癥死亡的風險，大量的實驗研究中，也有學者發現PDGF信號的過度激活與腫瘤和其他涉及細胞過度增殖的疾病發生有關。目前已經發現PDGF與乳腺癌、子宮平滑肌瘤、隆突性皮膚纖維肉瘤(dermatofibrosarcoma protuberans,DFSP)、胃腸道間質瘤(gastrointestinal-stromal-tumor,GIST)、白血病和膠質瘤、前列腺癌[33]、膠質母細胞瘤等腫瘤疾病有關，也與動脈粥樣硬化和組織纖維化的發生有關，但PDGF是否會引起這些疾病的發生目前尚不確定。為了客觀評價PDGF應用的安全性，筆者檢索了近十年的臨床研究，發現源自PDGF-BB蛋白的新型肽化合物沒有細胞毒性，不會激活免疫系統[34]；Tavelli等[35]發現，rhPDGF在用于治療牙周再生、骨缺損等疾病時，未出現與使用rhPDGF相關的并發癥；Paul等[36]通過靜脈輸注rhPDGF-BB治療帕金森病，發現rhPDGF-BB耐受性良好，未發現與rhPDGF-BB相關的不良反應。然而，也有研究發現PDGF-BB和PDGF-DD在胃癌組織中的高表達與患者的預后不良和生存率有關[37]；離體實驗發現PDGF-BB能夠顯著促進胰腺癌細胞的增殖，并增強該細胞系的侵襲性[38]，但這一結論并沒有在個體水平得到驗證。因此，對于PDGF的作用應給予理性分析探討。從一方面來看，PDGF作為機體生長發育和修復所必須的生長因子是機體本身不可或缺的，外源性補充PDGF用于治療創面愈合僅是作為機體自身生產量無法滿足需求時的補充。另一方面，到目前為止，市面上已獲批的PDGF藥物尚未出現治療劑量的致瘤案例，這說明PDGF在治療創面愈合方面的安全性經受住了考驗。

3 結語

創面愈合是一個復雜的生物過程，包括炎癥階段、增殖階段和重塑階段。被稱為“創傷因子”的PDGF在這過程中起著十分重要的作用。PDGF可通過多種信號轉導機制發揮作用，促進各種急慢性創面的愈合。PDGF通過促進傷后細胞趨化、遷移和增殖，促進炎癥反應、再上皮化和血管生成來發揮作用，還有助于創面愈合后期的組織重塑。PDGF未來研究方向可能是不同PDGF亞型在不同創面條件、不同劑量及應用時機下的作用效果，以及與何種細胞因子或生物載體材料組合可以實現最佳治療效果、最優輸送途徑。外源性應用PDGF安全性評價仍需要大量臨床案例的實踐檢驗。

作者貢獻聲明：王曉陽：論文撰寫、修改及審校、文獻檢索；龔思宇：資料收集、文獻檢索；王興蕾：論文修改及校審；姜篤銀：研究內容設計、研究指導、論文修改、經費支持