瘢痕疙瘩发病机制的研究
2017-07-30 来源:中国皮肤性病学杂志
关键词: 瘢痕疙瘩

朱莲花、李美玲、李周娜、金哲虎,延边大学附属医院皮肤科.


瘢痕疙瘩是由于组织损伤后胶原和 细胞外基质合成和降解失衡,胶原过渡 沉积而形成的良性肿瘤,其浸润生长于 真皮和皮下组织,通常不会自行消退,具 有一定的遗传易感性,由多基因共同作 用下形成的。学者们经过长期研究,得 出关于瘢痕疙瘩发病机制有关的细胞因 子及基因,并揭示了各类基因与细胞因 子在瘢痕疙瘩发生、发展中的作用,以及 各类基因与细胞因子之间的相互作用机 制。本文对瘢痕疙瘩发病机制的最新研 究进展进行综述。


1 细胞因子


1. 1 转化生长因子( transforming growth factor-β,TGF-β)


TGF-β 是分泌型多肽 信号因子,在哺乳动物中有三种亚型,分 别为 TGF-β1,TGF-β2,TGF-β3。TGF-β 刺激细胞外基质蛋白的合成与沉积,抑 制胶原酶的产生,且能拮抗某些细胞因
子的致丝裂作用,是成纤维细胞的有效 趋化因子。可通过旁分泌和自分泌作用 于炎症细胞及修复细胞,产生细胞的趋 化性迁移、增生分化,以及细胞外基质合 成与分泌起重要的生物学作用。TGF-β1 主要介导细胞外基质的合成和迁移, TGF-β2 主要介导细胞的生长和增殖,增 强纤维粘连蛋白和胶原等细胞外基质蛋 白分泌的作用[1]。在 TGF-β1/Smad3 信 号传导通路中,起信号转导作用的主要 是 TβR-1,该通路主要包括两个丝氨酸/ 苏氨酸激酶受体,以及可以进入细胞核 的受 体 底 物—Smads 蛋 白。受 体 性 Smad7 是 TGF-β1/Smad3 信号转导通路 的负反馈调节蛋白,在瘢痕疙瘩组织中 Smad7 的 mRNA 水平下调引起 TGF-β1/ Smad3 信号转导通路中负反馈调节 抑制[2]。


1. 2 成纤维细胞生长因子( fibroblast growth factor,FGF)


FGF 是一个蛋白质 家族。FGF 一方面可以促进成纤维细胞 的生长,另一方面又可以刺激胶原酶的 表达。不仅能促进成纤维细胞的有丝分 裂、中胚层细胞的生长,而且还可以刺激 血管的形成,在创伤愈合过程中发挥重 要作用。成纤维细胞生长因子包括酸性 成纤维细胞生长因子( aFGF) 和碱性成 纤维细胞生长因子( bFGF) 。抑制 I 型胶 原的 aFGF 对其体外培养的瘢痕疙瘩及 正常皮肤成纤维细胞具有促进增殖作 用,随浓度的增加,促增殖作用增强。其 对血管内皮细胞有很强的促分裂作用, 并可趋化血管内皮细胞迁移到胶原基质 中。由于 bFGF 对血管内皮细胞有很强 的促有丝分裂作用,故其可刺激血管形 成。bFGF 还可以明显下调增生性瘢痕 和瘢痕疙瘩 I 型胶原蛋白 mRNA 的表 达,使胶原蛋白产生减少,并提高胶原酶mRNA 水平,刺激胶原酶表达,提高其 活性[3-4]。


1. 3 血管内皮生长因子( vascular endothelial growth factor,VEGF)


VEGF 是一 种由各种正常细胞或肿瘤细胞合成和分 泌的糖蛋白。主要表达于表皮基底层及 棘层细胞、血管内皮细胞胞浆,在血管形 成、促进创伤愈合与组织修复、促进组织 再生过程中起到重要作用。VEGF 与受 体结合后可促进炎性细胞的聚集,使血 管内皮细胞的增生并且提高微血管对大 分子物质通透性的作用,从而加重炎性 反应[5]。VEGF 在正常皮肤中低表达, 而在瘢痕疙瘩浸润部位的肌成纤维细胞 中过度表达。VEGF 能刺激纤溶酶原活 化因子抑制剂-1 的表达增高,而在正常 皮肤成纤维细胞中无明显改变,对尿激 酶纤维蛋白溶酶原激活剂无论在正常皮 肤还是瘢痕疙瘩中均无刺激作用,并且 证明细胞外信号调节激酶信号传导通路 也参与了 VEGF 诱导的纤溶酶原活化因 子抑制剂-1 的表达[6]。


1. 4 血小板源性生长因子( platelet derived growth factor,PDGF)


PDGF 是间 质结缔组织来源细胞的一种很强的有丝 分裂剂,主要由血小板的 α 颗粒释放,也 可由血管内皮细胞、激活的巨噬细胞和 血管平滑肌细胞产生,使细胞很快进入 S 期。胶原蛋白和纤维连接蛋白是由于 PDGF 使巨噬细胞激活,诱导成纤维细胞 产生,引起细胞外基质的异常。当人体 受到创伤后,PDGF 是最先到达损伤区的 生长因子,参与其自身的创伤修复并调 节胶原的合成与分解,这种变化是由于 PDGF 主要通过成纤维细胞的增殖、分 裂、趋化的促进剂纤维黏连蛋白合成增 加等作用来完成的[7]。瘢痕疙瘩的组织 成纤维细胞中,先发生 PDGF 受体 α 转 录水平上调,使其蛋白表达增加。PDGF 受体 β 虽有表达增高,但其表达主要位 于细胞核,而不是细胞膜。所以,促进炎 症和促进瘢痕疙瘩生成效应主要是瘢痕 疙瘩成纤维细胞表面的 PDGF 受体 β 所致。


2 基因


2. 1 RUNT 相关转录因子 3 ( human runt-related transcription factor,RUNX3)

RUNX3 基因是新发现的一种抑癌基因, 是 RUNT 相关转录因子家族的重要成员之一。RUNX3 基因位于人染色体1 号短 臂1p36. 1,总长约为67kb, 6 个外显子和 1290bp 的开放阅读框,具有高度保守作 用的典型的 GpG 岛序列区域甲基化是 RUNX3 基因表达失活的主要原因。 RUNX3 基因可能作为 TGF-β 传导通路 中的一个重要环节,参与 TGF-β 上皮细 胞生长的负调控作用。瘢痕疙瘩组织中 的成纤维细胞过度增殖是因为 RUNX3 基因缺失或处于抑制状态而导致的。 RUNX3 基因 RH120480 片断基因突变是 瘢痕疙瘩病变组织中特有的,使成纤维 细胞对 TGF-β 的生长负调控作用缺乏应 有的反应,而 TGF-β 促进纤维母细胞数 量和细胞外基质的增加,从而引起细胞 胶原增殖失控,细胞增殖-凋亡失衡,成 纤维细胞大量进入增殖期,导致瘢痕疙 瘩组织的增生和浸润性生长[8]。


2. 2 P53 基因


P53 基因是重要的细胞 周期调节基因和凋亡基因,是抑制细胞 生长的调节因子,瘢痕疙瘩 p53 基因突 变可产生截断的或不稳定的 p53 蛋白。 由 p53 基因编码的 p53 蛋白可以调控正 常细胞凋亡和增殖,能够维持基因组的 完整性及调控细胞周期且诱导细胞分化 及凋亡。突变除外显子4 外,均位于 P53 蛋白的特异性 DNA 结合区,影响其与靶 细胞 DNA 片段的结合。而位于 DNA 结 合区外的突变,可导致 p53 蛋白空间构 象发生改变,也可影响 p53 蛋白的磷酸 化过程,使其失去正常的转录活化功能, 失去了对细胞的增殖抑制作用,表现出 负显性效应。P53 基因结构的改变,可 使成纤维细胞的凋亡减弱,成纤维细胞 持续增长,大量胶原积聚。国外学者发 现 Np63 仅仅在瘢痕疙瘩成纤维细胞中 高表达,Np63 过度表达可阻断 P53 的 活性[9]。


2. 3 Fas 基因


Fas 基因介导的凋亡在 成纤维细胞的凋亡中发挥着重要的作 用。Fas 基因组 DNA 位于染色体 10q24 上,是全长36kb。Fas 基因是神经生长因 子( NGF) /肿瘤坏死因子( TNF) 受体家 族成员之一,Fas 介导的死亡信号传递是 介导病理性瘢痕成纤维细胞凋亡的最主 要通道之一。外显子 6, 8, 9 突变可以造 成 Fas 蛋白不表达或表达的蛋白无功 能,使成纤维细胞凋亡缺陷并大量增殖, 导致瘢痕疙瘩的形成。Fas 蛋白在糖基化程度存在明显差异,增生性瘢痕成纤 维细胞 Fas 蛋白糖基化程度最高,其次 为瘢痕疙瘩,健康皮肤最低,Fas 基因调 控细胞凋亡异常从而使得成纤维细胞大 量增生形成了瘢痕疙瘩[10]。由于 Fas 蛋 白与 FasL 结合使凋亡基因产物的激活, 诱导 FasL 蛋白所在的细胞迅速发生 凋亡。


2. 4 Smads 基 因 ( drosophila mothers against decapentaplegic protein,Smads)


Smads 基因的表达失控可导致伤口的延 迟愈合,不愈合或瘢痕过度增生。Smad3 基因属于 Smad 基因家族成员之一,定位 于 15q21-22,全长约 5. 7 kb。受体性 Smad3 基因的激活使信号传导通路的中 间环节,Smad3 基因表达后,TGF-β 不能 诱导 I 型胶原合成[11]。观察发现伤口局 部 Smad3 的下调和 Smad7 的上调表达, 有效阻断 TGF-β1/Smad3 信号传导通路, 减少细胞外基质沉着。TGF-β1 是成纤 维细胞的强效趋化因子,可通过旁分泌 和自分泌直接或间接,单独或协同,同时 或不同时作用于炎症及修复细胞,产生 细胞的趋化性迁移,增生分化,以及细胞 外基质合成与分泌三类重要的生物学效 应。TGF-β1/Smad3 信号传导通路影响 瘢痕发生发展的每个时段。在婴儿时期 不表达,在人生长发育的不同时期表达 强度不同,有效阻断 TGF-β1/Smad3 信号 传导通路,减少细胞外基质沉着[12]。


2. 5 胶原三螺旋重复蛋白 1( collagen triple helix repeat containing1,Cthrc1)


Cthrc1 基因最早发现于正常主动脉和球状损 伤动脉基因序列差异性的检测研究。 Cthrc1 在受损或病态的动脉中表达,抑 制胶原蛋白的表达和细胞的迁移,可在 瘢痕的形成过程中起到调节作用。 Cthrc1 是一种新的具有生化活性的基因 产物,作为一种强效抑制胶原基质沉积 的调节剂,通过 Cthrc1 与 TGF-β 信号通 路之间的相互作用,在瘢痕疙瘩成纤维 细胞中 Cthrc1 的过度表达可明显抑制 TGF-β1 诱导的 I 型胶原的 表 达 与 合成[13-14]。


2. 6 PTEN 基因


PTEN 基因是一种抑 癌基因,具有磷酸化活性。PTEN 基因编 码的蛋白在胞质中具有双重特异性。 PTEN 因具有脂质磷酸酶活性和蛋白磷 酸酶活性而调节细胞的转移和黏连以及生长和迁移。PTEN 基因在某些病理状 况下,组织修复时 PTEN 基因表达下降, 导致瘢痕修复时成纤维细胞生长失控, 血管增生紊乱,细胞外胶原的沉积,从而 导致了病理性瘢痕的形成[15]。PTEN 基 因可与基质金属蛋白酶血管生成信号影 响肿瘤血管的生成,而基质金属蛋白酶 在瘢痕疙瘩中也有表达[16]。


2. 7 核转录因子 κβ( nuclear factor kappa B,NF-κβ)


NF-κβ 在细胞凋亡和增 殖的调控中起关键作用。核转录因子 κβ 信号通路贯穿于创伤修复与愈合的 整个生物学过程,包括机体炎症反应、免 疫反应、氧化反应、细胞凋亡等,对正常 表皮发育和内环境稳定起到重要作用。 在瘢痕疙瘩组织中表现为持久的炎症反 应、免疫功能异常和浸润性生长等,具有 类肿瘤的特性。以及成纤维细胞的凋亡 延迟或不足、异常增殖、血管生成等多种 病理现象,而 NF-κβ 信号传导通路的活 化又可以调控涉及原癌基因 c-myc,c-fos 的激活,刺激 bcl-2 表达增强以及 fas 功 能失活,导致成纤维细胞的分化、细胞凋 亡减少。促进 IL-1,IL-6,cyclinD1 产生, 刺激成纤维细胞增殖。所以其对于揭示 瘢痕疙瘩复杂的发病机制有着根本 意义[17]。


3 展望


瘢痕疙瘩虽属于良性肿瘤,但在一 定程度上具有恶性肿瘤的生物学特性, 如生长迅速,浸润正常组织,单纯切除后 极易复发等。研究瘢痕疙瘩形成过程中 细胞因子的作用机制以及基因失控表达 异常产生的结果可为以后的基因诊断疾 病及治疗奠定基础。


参考文献略。


来源:中国皮肤性病学杂志,2017,31(5):560-561.

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