增生性瘢痕与瘢痕疙瘩致病相关基因的研究进展

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮肤损伤后细胞外基质（Extracellular matrix，EMC）分泌过度和降解减少导致胶原等成分异常沉积所致的病理状态。黄种人和黑种人发病率较高，达4%～16%[1]。近年来研究表明，基因的改变在创伤修复和瘢痕形成过程中起非常重要的作用。Satish等[1]用Affymetrix U133a基因芯片检测瘢痕疙瘩中FB，22 284个检测基因中发现有43个基因比正常皮肤表达增高，5个基因表达降低。Wu 等[2]用cDNA微阵列检测早期增生性瘢痕发现，4 096个检测基因中有94个基因表达增高，3个基因表达下降，并且发现这些基因与原癌基因、凋亡相关基因、免疫调节基因、细胞骨架成分及代谢基因等相关。

1原癌基因和抑癌基因与增生性瘢痕

皮肤的愈合历经三个生物学阶段：炎症期、增殖修复期和塑形期。文献报道生长因子及其某些调控因子基因，如原癌基因，在细胞生长及其周期的调控中起了重要的作用。静止期细胞在某些促有丝分裂剂，如生长因子的作用下，原癌基因在早期就被转录激活。已经发现c-fos和c-jun作为转录因子，参与许多种细胞的增殖调控。c-fos和c-jun能把短期信号转变成长期存活信号，使细胞由G0期向G1期过渡，从而增强细胞的增殖活性[3-4]。Fu等[5]认为，c-fos和c-jun与碱性成纤维细胞生长因子（based fibroblast growth factor,bFGF）之间存在着相互作用，共同影响创伤的愈合。c-fos和c-jun可能是成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）在核内的靶分子，它们介导FGF信号传导，在bFGF作用下，c-fos和c-jun的表达增加，而c-fos和c-jun的上调同样也能使FGF 基因表达增加，促进FB产生更多ECM，这可能与瘢痕形成有密切关系。Bcl-2和P53在细胞增殖与凋亡的调控中起着重要的作用，Bcl-2编码蛋白阻止细胞发生程序性死亡，野生型P53抑制细胞增殖。突变的P53增强了自身的转录活性，增加了细胞的稳定性，延长了细胞的寿命，这使瘢痕疙瘩FB增殖能力增强，而凋亡减少，最终导致过度增生形成瘢痕疙瘩[3]。在恶性肿瘤患者中，50％患者P53基因发生突变率，而瘢痕疙瘩是由于创伤过程中失调控导致瘢痕组织过度增生超出创缘，这与肿瘤的增生特性存在相识性。瘢痕疙瘩FB培养到第10代仍可见突变的P53蛋白在细胞中积聚[5-6]。P63是P53基因家族中的一员，它编码序列特异性转录因子。在瘢痕疙瘩中，P63在核内定位，它能阻断P53基因的活性，因此它的过度表达能引起肿瘤发生[7]。

2凋亡相关基因与增生性瘢痕

正常细胞的增殖是由促进细胞增殖的原癌基因和抑制细胞增殖的抑癌基因之间的平衡以及凋亡调控基因的共同调节来维持的。P53是与凋亡相关的肿瘤抑制基因，通过凋亡抑制基因bcl-2的表达来起作用。Bcl-2在细胞中的水平随着P53基因的过度表达而升高。与正常组织相比较,局部的新生瘢痕疙瘩组织及培养的细胞中P53、bcl-2、fas蛋白表达水平增高,同时细胞的凋亡率明显下降,而老化的瘢痕疙瘩组织中则表现正好相反,故认为局部组织中P53基因失调控伴随bcl-2表达水平的升高可能增强了细胞增殖,减少了凋亡,这可能是瘢痕形成的原因之一。Sayah 等[8]应用cDNA探针检测瘢痕组织, 发现64个凋亡相关基因中的有8个基因表达水平比正常瘢痕组织下降,其中4个促凋亡基因(TRADD、c-myc、protooncogene、NIP3),4个凋亡抑制基因(DAD-1、G-S-T、G-S-T、G-S-T-M、glutathione peroxidase),故认为瘢痕疙瘩与正常瘢痕中凋亡基因表达存在差异。此外,他们还用转移酶介导的脱氧尿嘧啶断端标签(Tansferase-mediated dUTP nick end labeling,TUNEL)检测到瘢痕疙瘩尤其是瘢痕疙瘩中部的凋亡率明显比正常瘢痕组织中的凋亡率低。P63是P53基因超家族成员,有6种同型体,其中N亚型的N-端的部分被剪切而失去转激活活性,但它能结合并抑制野生型的P53和P63活性,抑制它们对靶基因的转激活,这可能与瘢痕疙瘩的形成相关。Felice等[9]研究发现截断的P63N亚型特异地在瘢痕疙瘩组织中表达,而正常真皮组织不表达,表皮中只有基底细胞表达。

3生长因子基因与增生性瘢痕

转移生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）是强效的促纤维化因子，它与瘢痕的形成存在密切联系。人瘢痕疙瘩组织中TGF-β水平明显升高，而且对TGF-β的敏感性也明显增强。TGF-β几乎在组织纤维化的每一个环节中起着重要的作用。它发出的信号能同时促进FB合成ECM，降低ECM水解酶水平以及增加水解酶抑制物。最近研究还证明TGF-β在抗瘢痕疙瘩FB凋亡中起着重要的作用[10]。Xia等[11]通过血清刺激FB模拟瘢痕形成环境的研究中认为，TGF-β2转录水平的升高是通过P38 MAPK介导的，P38 MAPK磷酸化水平升高明显使I型胶原的表达合成增加。然而，有文献报道认为，磷酸化的P38参与诱导瘢痕疙瘩FB的凋亡，抑制瘢痕疙瘩的形成[12-13]。 Chin 等[14]研究发现,瘢痕疙瘩FB中TGF-βI型和II型受体表达比正常皮肤明显增高,下游的Smad3的磷酸化水平也比正常皮肤中增高。此外,还发现TGF-β三种亚型(TGF-β1,TGF-β2, TGF-β3)都能刺激正常皮肤和瘢痕疙瘩中TGF-βII型受体的表达。最近研究[15]发现基因改编的FB分泌TGF-β1比对照组高20倍,但只有突变的TGF-β1才有活性,故认为TGF-β1对过渡的瘢痕增生是必需的,但不是足够的,仍需要其他信号途径来激活TGF-β1,延长细胞存活。在瘢痕疙瘩FB中,胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor－1,IGF-1)水平升高,而且可能与TGF-β之间有密切联系。IGF-1与TGF-β1对瘢痕疙瘩形成有协同效应,IGF-1能通过p38 丝裂素激活蛋白激酶/转录激活因子-2途径增强TGF-β1对瘢痕疙瘩形成的促进作用。PEG2的抗纤维化作用已经研究了多年,但其作用机制仍不清楚。最近研究认为, PGE2是通过EP2/EP4-cAMP对肌纤蛋白骨架动力学的破坏以及逆转TGF-β1诱导的I型和III型胶原合成来减少瘢痕疙瘩形成的,并且发现IL-1β刺激能诱导NF-kB转位到细胞核,启动COX-2 和微粒体 PGE2 合成酶-1 转录合成,最终使PGE2水平上调[16]。

4信号调控分子基因与增生性瘢痕

细胞内对TGF-β信号转导的反应目前备受关注和研究。Smad-3和Smad-2很可能就是TGF-β在细胞内的转导信号分子。这两种蛋白与Smad-4形成复合物后,转位到细胞核内,调节TGF-β反应基因的启动,如纤溶酶原激活抑制因子-1(PAP-1)和I型胶原α链基因的启动。这两种I型胶原是ECM的主要成分,和PAP-1都参与纤维化过程。因此干扰和阻断TGF-β信号传导通路被认为是一个有希望治疗病理性瘢痕的手段。Liu[17]和Reid 等[18]在鼠模型中用病毒作载体转染截断的TGF-βII型受体基因到FB中,再将转染的细胞注射到鼠真皮下,发现瘢痕的形成受到明显抑制。Hernandez-Canaveral等[19]把缺乏丝氨酸/苏氨酸激酶活性的TGF-βII型受体基因转染到FB中,发现细胞表达截断的TGF-βII型受体,并且Smad-2和Smad-3对DNA结合域的激活作用下降了30%,细胞中I型胶原mRNA表达也下降了50%。与Smad-2/3作用相反,Smad-7能抑制Smad-2/3/4复合物的形成,从而阻断TGF-β/Smads信号转导途径,抑制瘢痕形成。Smad-7高表达或Smad-2/3不表达都能完全抑制瘢痕来源和正常皮肤FB的收缩性,并且Smad-7高表达能抑制αI型胶原和α平滑肌肌纤维的表达[20]。Maire等[21]研究发现Samd7高表达伴随着c-Jun基因的高表达,激活以及核转位,从而导致前凋亡因子Fas-L转录增加,故认为Samd7 mRNA高表达可以诱导激活c-Jun氨基末端激酶。

β-catenin是细胞内重要的信号调节蛋白,它来源于经典的Wnt/β-catenin信号途径和非经典信号途径。在未受到细胞外信号分子(如Wnt)的作用时,β-catenin与细胞内APC、CK-1、GSK-3β和Axin四种蛋白质分子结合形成降解复合物。这种复合物被F盒包含蛋白slimb/b-TrCP识别后,在一种26S蛋白酶体的作用下被水解。当细胞外信号分子作用细胞时, GSK-3β被磷酸化而失活,降解复合物不能形成,β-catenin不被降解而在细胞质内积累,并转位到细胞核,激活Tcf/Lef转录因子,从而激活纤维连结蛋白、细胞周期蛋白D1、c-myc基因的转录。此外,整合素激活途径、酪氨酸激酶受体途径(如IGF受体-IGF、ECGF受体-ECGF)也能抑制GSK-3β活性,提高细胞内β-catenin水平,从而激活靶基因的转录[22-23]。纤维连结蛋白、细胞周期蛋白D1、c-myc在增生性瘢痕及瘢痕疙瘩形成过程中起重要作用,因此, Wnt和β-catenin与病理性瘢痕的形成之间存在密切的关系。Cheon等[24]研究发现β-catenin能同时抑制角质上皮细胞迁移和增强FB的增殖,对创伤愈合起双重作用。 另外Teh 等[25]报道WNT16B也能促进FB增殖,但该作用通过一个独立于β-catenin的非经典Wnt转导途径来完成的。 Colwell等[26]用TGF-β1分别刺激E17胎鼠和出生后小鼠成纤维细胞(Fibroblast,FB),发现TGF-β1能使Wnt-4的水平明显提高,但出生后小鼠FB中Wnt-4峰值出现时间和清除时间都明显比胎鼠延迟。这与胎儿无瘢痕愈合而成人的瘢痕愈合有着密切的关系。有报道认为Wnt/β-catenin信号途径很可能是TGF-β/Smads通路的下游通路[24]。TGF-β的生物学作用部分由β-catenin介导, 无β-catenin表达的FB对TGF-β的刺激不起作用,而Smad3-/-的FB不能使细胞中β-catenin水平上调。但两者间如何相互作用仍不明确，具体机制尚需做进一步深入的研究。

5展望

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮肤损伤后愈合异常所致的病理性瘢痕。黄种人和黑人中瘢痕疙瘩发病率达4%～16%，而白种人发病率则较低。近年来研究已经发现和证明基因参与瘢痕形成，其中原癌基因和抑癌基因，凋亡相关基因，生长因子基因，信号调控分子相关基因等在病理性瘢痕致病方面起了重大的作用。虽然很多确切的机理尚未完全明确，随着基因研究的进一步深入以及细胞生物学，分子生物理论与技术的发展提高，基因在病理性瘢痕致病机理中的作用必定会被确切阐明，并为临床预防和治疗带来新的突破。

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[收稿日期]2008-04-15 [修回日期]2008-06-19

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