GM-CSF 在慢性难愈合创面中的应用研究进展

陈壮丽 卢 维 李杰辉

创面愈合是一个复杂而有序的生物学过程， 由多种炎症细胞 （巨噬细胞、 中性粒细胞、 血小板等）、 修复细胞 （角质细胞、 成纤维细胞、 上皮细胞等）、 细胞因子 （成纤维细胞生长因子、 表皮生长因子、 血管内皮生长因子等）、 炎症介质 （白细胞介素、 肿瘤坏死因子等） 和细胞外基质等共同参与完成［1］。 创面修复过程中任一阶段出现感染、 局部缺血、 细胞因子分泌失衡等异常， 都会使创面迁延难愈而发展为慢性难愈合创面［2-3］。 相关研究统计结果显示， 目前我国因糖尿病、 烧伤、 创伤、 感染等导致的慢性难愈合创面患者约占外科总住院人数的 1.5% ～3.0%［4］。 近年来部分研究显示， 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 （granulocyte-macrophage colony stimulating factor， GM-CSF） 在慢性难愈合创面的修复中取得了一定的临床疗效， 为进一步指导GM-CSF 在慢性难愈合创面中的治疗， 本研究对其应用研究进展予以综述。

1 GM-CSF 概述

GM-CSF 于 1977 年被首次发现， GM-CSF 基因于1985 年被首次克隆成功， 此后GM-CSF 被逐渐认知并应用于临床治疗。 GM-CSF 是重要的炎症细胞趋化和活化因子， 在调控修复细胞和炎症细胞功能中发挥着重要作用［5］。 近年来， 重组人 GM-CSF（recombinant human GM-CSF， rhGM-CSF） 被逐渐应用于恶性肿瘤放化疗所致的白细胞减少症、 白细胞低下性免疫缺陷、 急性烧伤创面、 慢性难愈合创面等多种疾病的治疗， 并取得了较好效果， 特别是在创面修复中的应用已成为近年来的研究重点。

2 GM-CSF 修复创面的作用机制

GM-CSF 作为细胞因子的一种， 能够调控修复细胞、 粒细胞、 巨噬细胞的增殖分化， 调节机体免疫功能， 增强组织抵抗能力， 改善创面局部炎症反应， 在创面愈合的炎症反应期、 增殖期、 组织重塑期均发挥着至关重要的作用［6］。

2.1 GM-CSF 在炎症反应期的作用机制

相关研究显示， 成纤维细胞、 内皮细胞、 中性粒细胞及巨噬细胞等均可分泌GM-CSF， 且白细胞介素-1、 白细胞介素-12、 肿瘤坏死因子-α 等促炎因子均可上调GM-CSF 水平， 白细胞介素-4、 白细胞介素-10 等抑炎因子均可下调 GM-CSF 水平［7］。此外， GM-CSF 能够与白细胞介素、 肿瘤坏死因子、 转化生长因子等联合作用于巨噬细胞和中性粒细胞， 促使其分泌相关炎症因子， 增强炎症细胞分化能力， 并趋化其向创面移动， 提高其吞噬消化等功能， 加快创面坏死组织及病原菌的清除［8-10］。张婧［11］通过观察剔除巨噬细胞小鼠动物模型的创面愈合情况发现， 与正常小鼠相比， 剔除巨噬细胞小鼠的创面愈合率及再上皮化率均明显降低， 而给予剔除巨噬细胞小鼠皮下注射GM-CSF后创面组织内单核-巨噬细胞数目明显增加， 创面愈合率及再上皮化率均显著提升， 且创面愈合后瘢痕增生程度明显轻于正常小鼠。

2.2 GM-CSF 在增殖期的作用机制

组织损伤2 ～3 d 时， 创面周围及基底部逐渐形成肉芽组织填补创面组织缺损， 即创面开始进入增殖期。 成纤维细胞是肉芽组织的主要成分， 也是创面愈合的重要修复细胞之一。 有研究证实， 于创面周围皮下注射GM-CSF 可直接刺激上皮细胞、 成纤维细胞、 血管内皮细胞等创面修复细胞增殖， 诱导新生血管形成， 改善微血管完整性， 加快创面愈合［12-13］。 严敏［14］的研究发现， GM-CSF 可通过激活酪氨酸激酶2／信号转导与转录激活因子5 信号通路， 提高血管生成素-1 的分泌水平， 促进血管内皮增生及微血管形成， 加快创面愈合。 王宇星等［15］的研究发现， GM-CSF 可通过增加原癌基因c-Jun氨基端激酶／c-Jun 信号通路活性， 促进成纤维细胞转录、 合成并分泌相关细胞因子， 提高血管内皮细胞增殖活性， 促进新生血管形成。 贺金秋等［16-18］的研究显示， 将rhGM-CSF 应用于创面的治疗， 能够明显提高创面组织中转化生长因子-β1、 成纤维细胞生长因子-2 以及CD34 的表达水平， 促进新生血管的形成， 改善局部组织缺氧状态， 加快创面纤维化和再上皮化； 激活丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶／哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路， 促进其关键蛋白磷酸化及相关蛋白表达， 诱导成纤维细胞增殖， 加快创面修复。

2.3 GM-CSF 在组织重塑期的作用机制

创面愈合组织重塑期成纤维细胞合成大量胶原蛋白及细胞外基质， 并对细胞外基质进行重塑。GM-CSF可通过调控创面组织中转化生长因子-β 的表达而影响组织缺损处胶原纤维的分化及沉积， 增强局部组织抗撕裂能力， 同时促进创面再上皮化［19-20］。 朱国强等［21］通过外用 rhGM-CSF 凝胶治疗中厚皮供皮区创面发现， 与传统油纱换药相比，外用rhGM-CSF 凝胶可使创面组织中胶原纤维正常分化沉积， 再生表皮与正常皮肤接近， 减少组织修复后期瘢痕增生。 但有关GM-CSF 调节创面组织重塑期的相关作用机制研究较少， 有待进一步深入研究探讨。

3 GM-CSF 在创面治疗中的应用

糖尿病性、 烧伤性以及静脉曲张性创面等形成的慢性难愈合创面一直是临床研究的热点与难点。近年来部分研究表明， rhGM-CSF 可促进不同创面的快速愈合。

3.1 GM-CSF 在糖尿病慢性难愈合创面中的应用

马恬等［22-23］给予糖尿病足创面 rhGM-CSF 治疗， 创面愈合及完全上皮化时间明显缩短， 创面愈合率明显提高。 Karlafti E 等［24］给予 1 例严重糖尿病足伴神经损伤患者局部皮下注射GM-CSF， 创面完全愈合且无任何毒副作用。 但也有研究学者认为， 局部注射GM-CSF 后是否引起周围血清反应及毒副作用有待考证， 目前相关研究样本量均较小，其作用机制及临床疗效仍有待进一步研究验证。

3.2 GM-CSF 在烧伤慢性难愈合创面中的应用

Li JM 等［25-28］通过运用 Meta 分析评估 rhGM-CSF治疗深Ⅱ度烧伤创面的有效性发现， rhGM-CSF 可提高深Ⅱ度烧伤创面组织中血管内皮生长因子、 成纤维细胞生长因子等细胞因子的表达水平， 缩短创面愈合时间， 疗效显著。 Yan DX 等［29］的研究发现， rhGM-CSF 凝胶能够增强感染性烧伤创面患者机体免疫功能， 促进感染性烧伤创面愈合。 渠开攀等［30-34］的研究显示， rhGM-CSF 能够通过保持创面湿润环境， 抑制病原菌增殖， 调节烧伤创面组织中转化生长因子-β1、 基质金属蛋白酶-1、 基质金属蛋白酶-2 及组织金属蛋白酶抑制剂-1、 组织金属蛋白酶抑制剂-2 的表达水平， 提高创面修复细胞及相关因子迁移活性， 加快烧伤创面愈合。 但黄洪欣等［35-37］的研究指出， 与单纯应用 rhGM-CSF 相比，rhGM-CSF 联合双黄液或联合水凝胶敷料、 纳米银抗菌凝胶更有利于深Ⅱ度烧伤创面的血管生成， 控制创面感染， 减轻创面炎症反应， 促进创面愈合。

3.3 GM-CSF 在慢性静脉曲张性溃疡创面中的应用

静脉曲张性溃疡是下肢静脉功能不全的主要并发症之一， 具有迁延难愈、 反复发作等特点［38］。Stacey M 等［39-40］通过对 42 例慢性静脉曲张性溃疡患者创面组织中GM-CSF 及基质金属蛋白酶的表达水平进行监测发现， GM-CSF、 基质金属蛋白酶-13的表达水平与慢性静脉曲张性溃疡创面的愈合状态密切相关。 但目前有关GM-CSF 在静脉曲张性溃疡创面应用的研究较少， 有待进一步深入研究探讨。

3.4 GM-CSF 在其他慢性难愈合创面中的应用

部分研究显示， 将GM-CSF 应用于小鼠坐骨神经挤压伤周围第7 天与第14 天时， 均可见创周组织中有巨噬细胞浸润， 且能够提高具有促进轴突生长作用的血管内皮生成因子和脑源性神经营养因子的表达水平， 促进损伤神经修复［41］， 为损伤神经的修复提供了一条线索。

4 小结

慢性难愈合创面的临床治疗较为棘手， 已成为当前临床研究的热点。 而GM-CSF 能够保持创面湿润环境、 促进上皮细胞等细胞迁移、 提高相关细胞因子表达水平， 进而促进创面愈合， 且rhGM-CSF与其他外用药物的联合应用效果更佳。 但如何合理选择联合其他外用药物或创面修复技术有待进一步探讨， 如何提高GM-CSF 的生物利用度， 以及在提高GM-CSF 促成纤维细胞及细胞外基质增殖加快创面修复的同时又不影响创面修复后期组织细胞再生重塑， 不同类型创面适用何种剂型GM-CSF 等仍有待深入研究。