创伤修复的分子生物学研究进展

【摘 要】创伤伴随着人类文明进步而不断增多，也更加复杂。今年来，分子生物学被引入到创伤修复的研究领域，在创伤修复中，各种细胞因子受到了广泛的注意，将创伤修复的研究提高到分子生物学水平[1-7]。

【关键词】分子生物学；创伤；展望

1 细胞外基质（extracellular matrix，ECM）在组织再生过程中的作用

ECM在所有组织中都占有一定的比例，主要作用是把细胞连接在一起，支撑和维持组织的生理结构和功能。研究表明，尽管不稳定细胞和稳定细胞均具有完全再生的能力，但能否重新构建正常结构尚依赖ECM，因为后者在调节细胞的生物学行为方面发挥更为主动和复杂的作用。它可以影响细胞的形态、分化、迁移、增殖等生物学行为。由其提供的信息可以调控创伤修复；组织再生的过程中，ECM经过代谢调整，成分也会有所改变。这样，使组织修复能力增强。相反，实质器官发生炎症时，该脏器间叶来源细胞增生、激活并转化为成纤维细胞，最终引起ECM过度增多与沉积，组织器官发生修复过度，造成纤维化、硬化[8-9]。

2 创伤修复各阶段都有生长因子的参与与调控[10]

2.1 损伤早期，正常皮肤组织巨噬细胞处于处于未活化的状态，未活化的巨噬细胞分泌细胞因子的能力也很有限。巨噬细胞活化后则能分泌一系列细胞因子参与创面修复。Shirafuji[11]等发现，病人手术后伤口难愈合的一个重要原因是巨噬细胞浸润受阻。血小板释放血小板源性生长因子（PDGF）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、表皮细胞生长因子（EGF）、转化生长因子β（TGF-β）、血小板活化因子（PAF）等，同时，内皮细胞表达黏附因子，创面组织产生其他细胞因子。巨噬细胞在趋化因子（如补体成分C5a）的作用下移至创面，包括被细胞因子活化与自生活化。

TGF-β1，2，3家族具有炎症介质的作用，但其在炎症反应中的作用不一致。一方面局部应用可以引起成纤维细胞和白细胞的趋化，从而启动炎症反应；另一方面全身应用则具有拮抗炎症的作用[12]。TGF-β可根据细胞的种类不同和分化状态不同对细胞趋化、增殖或粘附等起到双向调节作用[13-14]。创伤发生后，TGF-β在局部创面迅速升高，趋化中心粒细胞与单核细胞向创面转移，同时诱导使单核细胞向巨噬细胞活化，并刺激巨噬细胞释放多种细胞因子，如IL-1（白细胞介素-l）、FGF（成纤维细胞生长因子）、TNF（肿瘤坏死因子）、PDGF和TGF-α等，包括TGF-β本身，与其他细胞因子相互作用，产生级联反应，快速启动组织修复过程，促进伤口愈合[15]。

创面中的成纤维细胞有两种来源：来自于创面的纤维细胞或间充质细胞的转化和血液中的幼稚的成纤维细胞。有研究表明：TNF-α在成纤维细胞中有诱导与抑制双重作用：对不同来源的成纤维细胞有不同的生物学特性，对正常成纤维细胞的活性是促进生长，对增生型瘢痕中的成纤维细胞作用则为抑制作用[16]。

2.2 创伤修复增生期，巨噬细胞分泌的细胞因子不仅能促进成纤维细胞的增殖、巨噬细胞和内皮细胞活化，还能促进胶原的合成[17]。所有发现都表明巨噬细胞在成纤维细胞增殖和胶原生成中起重要作用[19-20]。同时有研究表明，TGF-β是成纤维细胞的主要趋化因子，可以刺激成纤维细胞分裂增殖[18]。

创面修复的肉芽组织中含有大量的新生血管。新生血管的形成主要是由内皮细胞迁移和分裂增殖完成。巨噬细胞通过分泌细胞因子影响血管内皮的形成[21]。

2.3 创伤重塑期（瘢痕形成期）参加此期的生长因子主要有PDGF、IGF和bDFGF等。重塑期主要是结缔组织的合成与降解使胶原反复溶解、沉积和更新。

组织修复过度将导致局部产生大量胶原基质，后者未能溶解而形成临床上常见的瘢痕[23]。相反，组织修复不足将会导致难愈创面。巨噬细胞能分泌胶原酶，分泌量少并且作用小。因此，巨噬细胞在此期主要是调节成纤维细胞分泌胶原酶。

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）是一类活性依赖于金属锌离子的蛋白酶。它以酶原形式被分泌，经激活后参与胶原等ECM的降解。因此，MMPs 基因的表达将影响组织修复、重塑和瘢痕形成[24]。不同因子的调节作用可能有利于组织的重塑和创伤的修复[21]。

PDGF有趋化和促分裂作用，趋化中性粒细胞、单核巨噬细胞和成纤维细胞，使其进入创伤区；促使成纤维细胞和平滑肌细胞分裂增殖，并促使成纤维细胞分泌以胶原为主的ECM，以修复损伤组织[25]。同时刺激成纤维细胞合成胶原并使胶原酶活化，调节ECM的更新。

当血管基底膜或内皮细胞损伤时，bFGF在蛋白酶和糖苷内切酶的作用下，从结合ECM被释放出来，刺激毛细血管内皮细胞的增殖和迁移，诱导毛细血管内皮细胞蛋白酶的合成和诱导毛细血管内皮细胞形成管腔；通过刺激成纤维细胞、内皮细胞和平滑肌细胞等的增殖也有利于ECM的形成，由此促进创面愈合[6，22]。

3 对修复“失控”的研究已取得一定的成就

所谓的修复“失控”，是指组织在修复过程中发生的两种极端现象：一是，修复不足，形成慢性难愈合创面；二是，修复过度，形成影响功能的增生性瘢痕与瘢痕疙瘩。创面长期不愈主要原因有：生长因子基因表达本身受一些“早期即刻”基因的调控，在信号传递的网络机制中，如果这些“早期即刻”基因表达异常，将不能启动某些细胞因子基因表达，同时也将不能作为辅助因子与生长因子共同作用于效应细胞，导致修复失败[26]；某些蛋白酶类异常激活，对创面难愈合也起重要作用。这些蛋白酶主要来自于创面浸润的中性粒细胞、单核巨噬细胞等，它们不仅溶解ECM，降低生长因子活性，而且也影响因子与细胞以及细胞与细胞间的相互作用，从而阻碍修复；上皮细胞、成纤维细胞以及血管内皮细胞的凋亡，也被认为是阻碍修复的重要因素。

瘢痕发生机制的主要有：缺乏透明质酸及其受体分子，导致成纤维细胞异常分化和瘢痕形成；Ⅰ/Ⅲ型胶原比例升高，导致基质中两者比例失调出现排列紊乱与降解迟缓等现象；在基质中硫酸软骨素沉积时伴大量胶原合成；免疫学方面，肥大细胞、T细胞、郎格罕氏细胞以及IL-2受体阳性细胞在受创部位表皮、真皮中的异常聚集对胶原代谢与异常排列均有重要影响[27]。

4 化学因子的作用研究

NO的作用 NO是伤口愈合的关键因素之一，低浓度时可促进炎性细胞的趋化，刺激细胞增生，增强胶原的合成和沉积，促进新生血管生成；而高浓度NO聚积会对机体产生损伤作用[28]。

5 展望

深入探究在创伤修复过程中生长因子、细胞因子等之间相互关系，即网络机制的研究，明晰正常创伤修复的具体过程，对于指导临床创伤“失控”的治疗，有选择地和综合地应用药物，以达到促进难愈创面的修复和抑制瘢痕过度增生的目的，有重大的意义。再者，近来人们提出是否能在促进创面愈合的同时应当考虑到汗腺再生与瘢痕形成之间的关系，即在创面的迅速覆盖与汗腺的再生之间达到一个和谐的平衡[29]。此外，人们对胚胎创伤修复的研究表明，胚胎创面的修复有着快速和完全修复的特点。这些都表明我们在创伤修复领域还有许多的未知。因此，对创面修复的深入研究将有助于使创面修复更快、更完整、更美观，最终在功能和美学上达到完全修复的目的。

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