巨噬细胞极化在增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中的作用

张思敏 亓发芝

(复旦大学附属中山医院整形外科,上海 200031)

病理性瘢痕是皮肤网状真皮层损伤后，在愈合过程中以Ⅰ、Ⅲ型胶原为主的细胞外基质合成大于分解导致过度沉积的一种真皮纤维化疾病。病理性瘢痕区别于正常瘢痕(又称成熟瘢痕)，它主要包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩。病理性瘢痕严重影响美观、皮肤功能及患者心理体验，然而其发病机制复杂，目前尚未阐释清楚。

巨噬细胞是皮肤损伤时继血小板和中性粒细胞后较早到达创伤处的免疫细胞，在创面愈合中发挥重要作用，日益受到研究者重视。创伤愈合的三个阶段“炎症反应、组织增生、修复重建”中，巨噬细胞不仅在炎症过程中清除细胞碎片，而且在增殖过程中促进成纤维细胞增殖及新生血管形成，在重建过程中调节成纤维细胞完成修复后死亡和血管退化[1]。已有研究显示，巨噬细胞与创伤愈合和病理性瘢痕有关。

1 巨噬细胞的极化分型

巨噬细胞主要分为M1型和M2型，M1型又称经典活化巨噬细胞，M2型又称选择性活化巨噬细胞，M2型巨噬细胞又分为M2a、M2b、M2c，它们具有不同的细胞表面受体，胞内存在不同的酶，分泌不同的细胞因子。

根据巨噬细胞所处的微环境和疾病状态不同，M1和M2可在环境因素的作用下相互转化，未分型的单核细胞也可发生向M1或M2的极化[2]。巨噬细胞可在IFN-γ、损伤相关分子模式(Damage associated molecular pattern,DAMP)、病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular pattern,PAMP)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(Granulocyte macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)等刺激下极化为M1，其中脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)是最常见、最经典的一种PAMP。M1分泌高水平的TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12和IL-23[3,4]。巨噬细胞也可在一些条件刺激下极化为M2型，其中，在IL-4和IL-13的刺激下极化为M2a型，在IL-1和LPS的刺激下极化为M2b型，在IL-10和TGF-β的刺激下极化为M2c型。M2分泌高水平TGF-β、IL-10、结缔组织生长因子和纤连蛋白[3,4]。

2 巨噬细胞与病理性瘢痕的关系

2.1巨噬细胞与病理性瘢痕的关系 病理性瘢痕在成人中出现，而不发生于胎儿。胎龄33周以前的胎儿皮肤组织中可观察到，CD68+巨噬细胞数量少且功能尚未发育成熟，而成人皮肤组织中成熟的巨噬细胞明显增多[5,6]。成人增生性与非病理性瘢痕对比研究显示，增生性瘢痕中存在较多CD68+巨噬细胞，而非病理性瘢痕中巨噬细胞较少，说明巨噬细胞可促进增生性瘢痕形成[7]。

对正常皮肤、增生性瘢痕(<6个月)、增生性瘢痕(6～12个月)、瘢痕疙瘩和成熟性瘢痕(>8年)进行比较，增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中巨噬细胞明显多于正常皮肤；增生性瘢痕(<6个月)与增生性瘢痕(6～12个月)没有明显差异，但均显著多于成熟性瘢痕；瘢痕疙瘩与增生性瘢痕(<6个月)相比，巨噬细胞明显较少，瘢痕疙瘩与增生性瘢痕(6～12个月)相比差异不大；瘢痕疙瘩与成熟性瘢痕相比明显较多，以上结果提示巨噬细胞与增生性瘢痕的不同时期和瘢痕疙瘩的相关性不同[8]。

动物实验显示，缺乏中性粒细胞和巨噬细胞PU.1基因的敲除小鼠中，炎症反应缺失，TGF-β减少，愈合加快，说明巨噬细胞的缺失可促进皮肤创伤愈合[6]。由此可见，人和动物中巨噬细胞与病理性瘢痕的形成密切相关。

文献表明，病理性瘢痕与非病理性瘢痕中14种基因表达存在明显差异：①促炎因子3种：TNF-α，IL-1α，IL-1RN；②炎性因子5种：C3，CCL2，CCL3，CXCL2，CXCR2；③抗炎因子2种：TGF-β3，IL-10；④血管生成相关1种：重组人血管生成素1；⑤细胞外基质沉积相关2种：Ⅲ型胶原，尿激酶型纤溶酶原激活物(PLAU)；⑥适配子1种：磷脂酶A2[7]。其中病理性瘢痕较非病理性瘢痕表达上升的为PLAU，TGF-β3，其余11种均表达下降。同时，病理性瘢痕中M2出现较晚(第4周)，且到第6周才下降，这种M2的趋化延迟可能与病理性瘢痕中上述炎性因子减少有关[7]。

2.2巨噬细胞极化与病理性瘢痕的关系 先前研究主要是关于巨噬细胞与病理性瘢痕的关系，而很少将巨噬细胞按不同分型予以讨论。近些年来，开始有研究探讨巨噬细胞的极化分型与创伤愈合或病理性瘢痕的关系。

研究显示，与正常创伤愈合相比，增生性瘢痕中M2明显增多[9]。与非病理性瘢痕相比，增生性瘢痕中存在较多CD163+M2，出现延迟但浸润时间延长[10]。与正常皮肤相比，瘢痕疙瘩中CD14+M2明显增多，且TGF-β、IL-10、IL-12、iNOS转录水平和蛋白水平均显著升高，提示瘢痕疙瘩中M2相关基因表达明显高于M1，说明增多的M2在瘢痕疙瘩形成中发挥主要作用[10]。

在皮肤创伤愈合和瘢痕形成的不同阶段去除或敲除巨噬细胞，呈现出不同结果。运用兔耳瘢痕模型，术前1 d与术后1 d用氯膦酸二钠脂质体早期去除全身单核巨噬细胞[11]。与对照组比较，去除组愈合总时间明显缩短，细胞增殖更活跃，但愈合后去除组的增生性瘢痕更明显，瘢痕增生指数更高，真皮组织细胞数量更多，说明早期去除巨噬细胞可减少创面愈合总时间、促进创面愈合，但增加瘢痕形成。

在愈合的不同阶段用白喉毒素，运用LysMCre/iDTR小鼠制造皮肤创面模型：①早期(炎症时期)敲除导致早期的愈合延迟。然而在后期，早期敲除组较对照组愈合更好，但血管化、上皮化减少，瘢痕组织范围和收缩力更小。说明早期巨噬细胞在创伤发生后立即促进富含血管的肉芽组织、肌成纤维细胞形成以及创面收缩，发挥早期促愈合的积极作用；敲除后延迟早期愈合，但从愈合全过程来看，早期敲除促进创面愈合，与前述用氯膦酸二钠脂质体去除早期巨噬细胞结果一致；而关于早期去除或敲除巨噬细胞对瘢痕形成的影响，与前述相反，反映出巨噬细胞在创面愈合与瘢痕形成中功能的复杂性。②中期(组织形成期)去除巨噬细胞导致创面出血，难以愈合。③晚期(组织成熟期)去除巨噬细胞不影响愈合与修复，说明晚期巨噬细胞对组织成熟与瘢痕形成的作用不大[12]。

CXCL12，对淋巴细胞与单核细胞具有强烈趋化作用，其特异性受体为CXCR4，存在于大部分组织和器官的细胞表面，其中包含单核-巨噬细胞。临床研究显示，在烧伤导致的病理性瘢痕中，CXCL12/CXCR4信号通路增强，皮下局部应用IFNα2b，该通路下调、瘢痕组织重建[13]。

2.3M1/M2型巨噬细胞通过分泌细胞因子影响病理性瘢痕形成 M1主要分泌TNF-α。增生性瘢痕形成早期，瘢痕内TNF-α表达较正常皮肤组织低下，提示TNF-α含量降低与增生性瘢痕形成有关，随着增生性瘢痕的组织成熟，TNF-α含量明显逐渐升高，但仍低于正常皮肤[14]。结合前文所述用脂质体去除早期M1导致瘢痕形成增加的结果，提示去除M1引起的TNF-α分泌减少可能是影响瘢痕形成的重要因素。

M2a和M2c主要分泌TGF-β，M2a还可分泌CTGF。TGF-β在前2/3孕期的胎儿皮肤中表达水平较低，正常成人皮肤中几乎不表达，瘢痕中明显高表达，而在成熟瘢痕中低表达，这种TGF-β表达状态的差异可能也与瘢痕形成有关，提示病理性瘢痕的形成可能与M2分泌的TGF-β增多有关[15,16]。TGF-β/Smad/CTGF信号通路是增生性瘢痕形成的经典信号通路之一，通过多种方式抑制该通路，可明显减轻瘢痕形成[17,18]。同时，由巨噬细胞分泌或其他来源的TGF-β也可作用于巨噬细胞，从而影响瘢痕形成。TGF-β的趋化作用可促进巨噬细胞向创伤处移动[19]。

M2型还可分泌血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)[2]。VEGF在正常皮肤组织中低表达，而在瘢痕疙瘩中表达明显持续性增高，提示VEGF升高可能与瘢痕疙瘩形成有关[19]。巨噬细胞分泌的TGF-β1和VEGF，可促进上皮细胞存活。敲除小鼠创伤愈合中期的巨噬细胞，由于缺乏TGF-β1和VEGF，可观察到上皮细胞凋亡和血管失稳，说明创伤愈合中期的巨噬细胞可促进血管化、上皮化[12，20,21]。淋巴管形成在创伤愈合中具有重要作用，抑制COX-2或缺失EP3、EP4，导致M2的募集减少，M2产生VEGF-C/D减少，从而影响创伤愈合[22]。

血小板衍生生长因子(Platelet derived growth factor，PDGF)主要由血小板α颗粒贮存并分泌，当皮肤组织受损时，M2成为合成并分泌PDGF的主要细胞之一，同时，巨噬细胞表面存在PDGF受体，可受PDGF的影响和调节。研究显示，增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中，PDGF-A和PDGF-B的含量明显多于正常皮肤，通过诱导微血管生成从而促进病理性瘢痕形成[23]。由巨噬细胞分泌或其他来源的PDGF还可结合巨噬细胞的PDGF受体，激活并趋化巨噬细胞至损伤处，通过进一步促进成纤维细胞产生过多胶原，PDGF也可直接作用于成纤维细胞表面的PDGF受体，促进其活动[24]。PDGF也可通过促进金属蛋白酶组织抑制剂-1表达，从而抑制基质金属蛋白酶-1对多余胶原的降解作用，导致病理性瘢痕形成[25]。

成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth factor，FGF)是M2分泌的细胞因子之一，酸性成纤维细胞生长因子(acidic GFG，aFGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic FGF，bFGF)和成纤维细胞生长因子-7(FGF-7)参与调控创伤愈合和瘢痕形成过程[26]。aFGF抑制瘢痕增殖期的成纤维细胞增殖，而bFGF、FGF-7促进增殖期的成纤维细胞增殖[27]。M2主要分泌bFGF，提示M2可通过分泌bFGF发挥促进愈合、促进瘢痕增殖期的双刃剑作用。MFG-E8(Milk fat globule-epidermal growth factor-8)基因在组织愈合中发挥对巨噬细胞极化的调节作用，促使M1向M2转化，促进bFGF(FGF-2)生成，进一步促进成纤维细胞的增殖与迁移，从而促进创面愈合[28]。研究显示，M2a高表达fgf2基因，通过纤维母细胞生长因子-2(FGF-2)信号通路促进血管形成。M2c通过胎盘生长因子信号通路促进血管生成[29]。