瘢痕疙瘩发病机制研究进展

马 卉 张润田 曲天歌 包海兰 李玲玲 段行武

瘢痕疙瘩(keloid disease，KD)为外伤、烧伤、手术后或无明显诱因引起的病理性瘢痕增生，以成纤维细胞(fibroblast，Fb)过度增殖、胶原等细胞外基质(extracellular matrix，ECM)过量累积为典型病理特征[1]。本病常超出原伤口界限，呈侵袭性生长、瘤样增生，伴痒痛不适，单纯手术切除后易复发，治愈十分困难，其损容性伤害给患者生活质量和心理健康也造成极大负面影响[2]。虽然目前针对KD的机制研究涉及多基因、多细胞、多分子以及多通路，但仍未取得突破性进展，其治疗方法大多侧重于局部病变组织，而较少针对形成机制。本人认为通过对发病机制的深入了解，可为临床治疗提供更多思路，因此就其发病机制综述如下。

1 流行病学

KD的发生存在着明显的遗传易感性，主要表现 为患病人种的差异，黑种人较黄种人及白种人有更高的患病率[3]；其大都散在发病，部分呈家族聚集性[4]；与散在性KD患者相比，家族性KD患者常身体多个部位出现KD，有时家族多个成员出现KD的部位甚至相同[5]。以上均提示遗传倾向比环境因素在KD发病中扮演着更为重要的角色。

2 遗传基因特性研究

2.1 遗传模式 目前，大部分学者趋向于认为KD为常染色体显性遗传，伴外显不完全，表现度存在差异，并具有延迟显性特征，并非简单的孟德尔式单基因遗传，而是多基因遗传[6]，但不同研究结果之间存在差异，尚未达成共识。

2.2 易感基因位点研究 Nakashima等[7]发现3个染色体区域(1q41、3q22.3-23和15q21.3)中的4个单核苷酸多态性位点与日本人群KD家系有显著关联；我国学者Zhu等[8]确认了 1q41 和15q21.3区域 与汉族人群KD发病具有显著相关性。Velez Edwards等[9]对478个非裔美国人进行外显子图谱绘制后确定15q21.2-22.3为易感基因位点。因此，不同种族、不同家系的KD易感基因并不完全相同，可能存在不同等位基因突变，即遗传异质性。

2.3 基因多态性研究 近年来许多有关KD的遗传学研究均集中在基因多态性上，如针对转化生长因子 β(transforming growth factor-β， TGF-β)及其受体、SMAD3、SMAD6、SMAD7、p53及人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)的基因研究[10]。Shih等[11]通过检索文献发现， 至少有25个基因在多个研究结果中呈失调状态，其中12种与细胞外基质相关，8种与细胞因子、免疫调节有关，说明多个基因共同参与KD发病过程。

综上，该病可能是一种由多个基因协同调控的复杂性、多基因遗传病，有关KD遗传模式、易感基因位点及基因多态性等方面的研究不仅为发现易感人群、早期预防提供宝贵的理论基础，而且对阐明其发病机制、协助临床诊断等具有重大意义。

3 细胞生物学研究

3.1 成纤维细胞 Fb是参与KD形成的关键效应细胞，它可分泌ECM的主要成分-III型及I型胶原，当Fb过度增殖时，大量胶原蛋白生成且进行病理性交联，使ECM发生沉积和重构[12]。此外，在线粒体通路的细胞凋亡中，以Bax为代表的促凋亡蛋白和以Bcl-2为代表的抑凋亡蛋白表达失衡[13]，或者是另一重要促凋亡分子Caspase-3蛋白低表达[14]，均会导致Fb凋亡抑制从而促使KD形成。因此，调控Fb增殖与凋亡的平衡对于抑制KD的形成至关重要。

3.2 肌成纤维细胞 在损伤修复增殖阶段，Fb逐渐增殖分化为分泌功能更强的肌成纤维细胞(Myofibroblast，MFb)，它既可以分泌α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)促进创面愈合，又可以分泌III型及I型胶原，协助Fb完成ECM重塑[15]。活化的MFb的特征性细胞标志物在KD组织中高表达，直接说明了MFb参与了KD的形成[16]。近期，Science杂志刊文称骨形成蛋白4(Bone Morphogenetic Protein，BMP4)可通过激活BMP4/smad通路诱导人KD组织MFb向脂肪细胞分化，从而抑制KD形成[17]。所以，除了抑制Fb向MFb过度分化外，促进MFb转化无分泌功能的细胞从而减少ECM沉积，可以成为抑制KD形成的另外一条途径。

3.3 角质细胞 角质细胞可分泌PDGF和TGF-β，刺激真皮Fb增殖活化并向MFb转化，产生大量 ECM成分[18]。Hahn等[19]发现KD角质细胞与正常组织角质细胞相比，运动能力增强，黏附减少，大量参与上皮-间充质转化的基因上调，由此推断KD的持续性生长可能与角质细胞密切相关，此发现揭示了角质细胞对KD形成具有更为直接的作用，其内在固有因素在KD持续性生长中可能扮演正相关的角色。

3.4 黑色素细胞 正常情况下，黑素细胞不会增殖及分泌细胞因子，但局部微环境改变时，可通过激活TGF-β通路刺激Fb增殖，增加胶原合成[20]。Luo等[21]认为KD组织中Fb大量增殖分化的原因之一是α促黑激素(a-melanocyte-stimulating hormone，α-MSH)的受体MC1R表达下调，使具有抗纤维化作用的α-MSH/MC1R信号通路受到抑制。虽然以上研究为黑色素细胞促KD形成提供了一些证据，但皮肤色素痣的患者并无易患KD的资料支持，因此研究者认为此领域仍有进一步探索的空间。

3.5 肥大细胞 皮肤损伤修复过程中，肥大细胞聚集在损伤部位，通过释放各种炎症介质以及丝氨酸蛋白酶来维持结缔组织稳态以及参与纤维化等病理过程[22,23]。Dong等[24]认为糜蛋白酶作为肥大细胞分泌的一种趋化因子，在KD组织中具有较高的活性，它可通过激活TGF-β/Smad通路促进Fb增殖及胶原合成。虽然肥大细胞在伤口愈合、炎症、纤维化等方面的作用已被广泛研究和证实，但其促KD形成的相关性研究尚处于起步阶段，缺乏有力证据支持。

目前，KD的细胞生物学研究以及治疗策略主要针对成纤维细胞及肌成纤维细胞，包括抑制其增殖分化促进其凋亡等，这些干预措施很难取得长期的成功，因此未来的研究需要考虑多细胞之间的相互作用，才能多方位、全面地制定有效的预防和治疗策略。

4 细胞因子研究

4.1 转化生长因子-β(transforming growth factor, TGF-β) TGF-β是目前已知的与KD关系最密切、最具代表性的一种促纤维化细胞因子[25]。其中以TGF-β1所占比例最高(>90%)，活性最强，可刺激Fb增殖分化，上调α-SMA及胶原的表达，促进ECM合成及血管生成[26]。无瘢痕愈合和瘢痕愈合这两种不同修复方式的主要区别之一为TGF-β表达水平的差异，与正常组织Fb相比，体外培养的瘢痕疙瘩Fb中 TGF-β1、TGF-β2表达明显上调[27]。众多研究亦表明[28,29]，直接抑制TGF-β信号蛋白及其受体表达可以不同程度缓解KD的形成。

4.2 碱性成纤维细胞生长因子(bacic fibroblast growth factor，bFGF) 碱性成纤维细胞生长因子是一种多功能多肽，可促进成纤维细胞、角质形成细胞等的增殖和分化，与组织重建及创伤修复密切相关[30]。近年来，bFGF的抗瘢痕作用已在动物模型和临床应用中得到证实，术后给予bFGF也能抑制增生性瘢痕的形成且无不良反应[31,32]。然而其具体作用机制尚未完全明确，相关研究认为这可能与抑制TGF-β1/Smad通路减少α-SMA分泌有关[33]，亦有研究表明bFGF可通过调控Notch1/Jagged1 通路来抑制表皮干细胞向MFb分化，从而抑制瘢痕的形成[34]。

4.3 胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF) 胰岛素样生长因子IGF-1和IGF-2是强效的有丝分裂原和凋亡抑制剂，通过与胰岛素样生长因子- I受体(IGFIR)结合，在细胞增殖、存活和凋亡抑制中发挥重要作用。IGF-1/IGF-IR通路与许多纤维化疾病有关，如肾纤维化、大鼠肝纤维化等，研究发现IGF-IR在KD中组织中高表达，它通过增加成纤维细胞的侵袭性 及抑制其凋亡从而发挥促瘢痕效应，因此靶向于成纤维细胞中的IGF-IR可能有助于防止瘢痕形成[35]。

4.4 血小板源性生长因子(platelet derived growth factor，PDGF) PDGF是一种血清丝裂原，既往研究发现它可诱导细胞有丝分裂、刺激细胞增殖，促使成纤维细胞趋化，并且在KD组织局部可检测到PDGF高表达，以上均说明它具有一定的促瘢痕效应[36,37]。但Lee等[36]发现与正常组织成纤维细胞相比，KD组织成纤维细胞的PDGF-BB及其受体的表达水平反而下降，他认为由于 PDGF-BB能上调间质胶原酶基因表达水平，加速胶原蛋白代谢、抑制ECM沉积，因此PDGF-BB减少可能会导致过度纤维化。故而， PDGF与KD发病相关性仍存有争议。

4.5 血管内皮生长因子(vescular endothelial growth factor，VEGF) VEGF是一种特异性血管内皮细胞有丝分裂原，对血管生成、ECM的产生均发挥重要作用[22]。无疤痕胎儿伤口与纤维化胎儿伤口相比，VEGF水平较低且血管形成少，添加外源性VEGF可将无疤痕表型转化为瘢痕表型；将成人伤口中的VEGF中和后对瘢痕有一定的改善作用，以上均表明VEGF与KD形成直接相关[38]。VEGF的促瘢痕效应逐渐被证实，但其具体作用机制尚不明确，有待进行进一步深入研究。

除以上细胞因子外，还有众多因子(IL-6、TNF-α等)参与KD形成，这些因子的作用机制尚不完全明确或存有争议，唯有通过进一步深入挖掘，才能为运用抗体中和疗法来治疗KD或其它纤维化疾病提供更为扎实的基础支持。

5 纤维化相关信号通路

5.1 TGF-β通路 TGF-β/Smad信号通路在多种纤维化疾病中发挥重要作用，亦是研究KD的经典通路，此信号通路的持续激活或抑制减弱，易导致持久的自分泌正反馈环，最终促使Fb增殖分化，ECM过度沉积[39]。活化后的TGF-β与TβR-II结合后并激活TβR-I，诱导Smad2/3蛋白磷酸化，形成Smad2/3与Smad4结合的转录复合物进入核内，从而将生物信号由胞膜传导至胞内[27]，Smad7为此通路的负反馈调节蛋白[40]。通过抑制TGF-β以及调控Smads的表达，已被证明可减少胶原合成，促进胶原降解，从而减轻皮肤纤维化[28，41]。

5.2 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated proteinkinase，MAPK)通路 MAPK 是一类介导细胞内信号转导的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，由3个亚族组成：细胞外信号调节激酶(Extracellular signal regulated kinase, ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)和p38激酶[42]。对于体外培养的瘢痕疙瘩成纤维细胞，JNK和p38抑制剂可明显干扰Smad2/3/4复合物的形成；积雪草苷通过抑制MAPK/Smad通路可阻碍瘢痕疙瘩Fb的侵袭性生长[43-45]。MAPK通路虽然可通过介导TGF-β1 / Smad通路发挥作用，但二者之间的相互作用十分复杂，具有细胞特异性，其机制仍未完全明确。

5.3 整合素(Integrin)通路 整合素是Fb与周围ECM结合的跨膜受体，由α和β两个亚 单位组成，其中α1β1、α2β1主要结合胶原，有利于细胞增殖及分化[46]。在KD形成过程中，由于机械力的增加使Fb产生高压，从而对整合素施压使其释放一种活化的TGF-β，促进胶原沉积；若整合素β1缺失，则不能激活TGF-β，导致胶原蛋白生成减少[43]。由此可见，整合素表达的改变可能影响TGF-β信号转导，以此通路为靶点拮抗KD形成有望成为治疗KD的新方向。

5.4 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路 mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，参与调节细胞的基本生物学功能。mTOR复合体1(TORC1)通路在成熟的KD组织中被强烈激活，因此促进胶原合成及ECM沉积[47]。特异性阻断mTOR可削弱KD成纤维细胞中胶原合成基因的表达[48]，mTOR抑制剂在KD成纤维细胞体外培养中也表现出很强的抗纤维化活性[49]。但是由于细胞培养基中含有高水平的氨基酸和胰岛素等可激活mTOR信号的潜在因素，可能对实验结果造成一定影响，因此其临床有效性有待进一步验证。

除以上通路外，亦有Wnt、IGF-I等通路在KD形成过程中发挥作用，尽管其作用机制尚未完全明确，但可以肯定的是KD形成绝非只是一个线性方向通路起作用，而是多通路的复杂调控机制，以多通路间的连接区域为靶点或者选择可以同时作用于不同通路多个靶点的药物，同时对多通路进行调控，可以作为治疗KD的一个思路。

6 展望

KD的形成过程是一个多基因、多细胞、多因子、多通路共同调节的复杂过程，其发病机制尚不完全明确，多认为Fb是参与其形成的主要细胞，TGF-β通路是主要信号转导途径。由于KD成纤维细胞在不同人群中具有一定的异质性，体外实验结果常常不一致，因此，应从KD标准模型中收集KD成纤维细胞并且用于无差别的细胞培养研究。目前治疗KD的方法多种多样，但是疗效都不理想，其治疗方法大多侧重于治疗KD病变组织，而较少针对形成机制，因此临床实验可多向此方向侧重。