轉(zhuǎn)化生長因子-β1/Smads信號(hào)在增生性瘢痕形成中的作用研究進(jìn)展

孫桂芳,張曉芬，陳亞峰，奉典旭

轉(zhuǎn)化生長因子-β1/Smads信號(hào)在增生性瘢痕形成中的作用研究進(jìn)展

孫桂芳,張曉芬，陳亞峰，奉典旭

【摘要】病理性的創(chuàng)面愈合常導(dǎo)致增生性瘢痕的形成，并伴隨疼痛、瘙癢和攣縮，給患者帶來生理和心理上的巨大痛苦。肌成纖維細(xì)胞的過度增殖及細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積是增生性瘢痕的重要特征，其中 TGF(轉(zhuǎn)化生長因子)-β1/Smads信號(hào)的調(diào)節(jié)發(fā)揮了重要作用。抑制TGF-β1/Smads可抑制細(xì)胞的過度增殖，減少細(xì)胞外基質(zhì)的沉積。目前針對(duì)該信號(hào)通路抗增生性瘢痕形成的研究日益增多，為減少瘢痕的形成及減輕瘢痕提供了重要的依據(jù)。本文就肌成纖維細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)在增生性瘢痕中的作用及TGF-β1/Smads在增生性瘢痕形成調(diào)節(jié)中發(fā)揮的重要作用作一綜述。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)面愈合； 瘢痕； 成纖維細(xì)胞； 基質(zhì)； 信號(hào)

基金資助： 上海中醫(yī)藥大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

作者單位： 200062 上海，上海中醫(yī)藥大學(xué)普陀臨床醫(yī)學(xué)院(孫桂芳，張曉芬)； 200062 上海，上海市普陀區(qū)中心醫(yī)院普外科(陳亞峰，奉典旭)

正常創(chuàng)面愈合分為炎癥、增殖和重塑三個(gè)相互重疊的階段，并伴隨瘢痕的產(chǎn)生而結(jié)束，這種瘢痕較平坦，稱為生理性瘢痕。在某些病例，尤其是皮膚創(chuàng)傷或Ⅱ～Ⅲ度燒傷的創(chuàng)面愈合過程中，可導(dǎo)致皮膚的細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積與收縮，進(jìn)而導(dǎo)致增生性瘢痕(hypertrophic scar,HS)的產(chǎn)生，不僅影響容貌，還伴隨新生組織的收縮，影響器官功能，給患者帶來生理和心理上的巨大痛苦[1]。發(fā)達(dá)國家每年大約有400萬人為燒傷性瘢痕[2]。由于傳統(tǒng)的治療手段幾乎不能給予滿意的療效，因此了解增生性瘢痕形成的機(jī)制對(duì)于探尋新的治療手段具有非常重要的意義。

根據(jù)瘢痕組織學(xué)和形態(tài)學(xué)的區(qū)別可分為淺表性瘢痕、萎縮性瘢痕、HS和瘢痕疙瘩(keloid,K)。其中HS和K為病理性瘢痕，兩者易混淆。HS僅發(fā)生于創(chuàng)傷后1個(gè)月內(nèi)，無特異性解剖位置(但通常發(fā)生在關(guān)節(jié)的伸肌表面，或者當(dāng)皮膚以合適的角度起皺時(shí))，伴有瘙癢和皮膚攣縮，無疼痛，生長期持續(xù)6個(gè)月，1年內(nèi)自然消退或變穩(wěn)定，范圍局限于初始創(chuàng)面范圍內(nèi)，感染常促使HS的形成。而K則通常是由于遺傳，常于創(chuàng)傷正常愈合形成瘢痕后3個(gè)月或更久發(fā)生，甚至自發(fā)引起，多發(fā)生于耳垂、胸部、肩部、上背部、后頸部、臉頰和膝蓋等部位，伴更嚴(yán)重的瘙癢和疼痛，無攣縮，隨時(shí)間逐漸生長，范圍超過創(chuàng)面邊緣并向周圍呈侵襲性生長，不會(huì)自然消退[3-5]。在組織形態(tài)學(xué)上，經(jīng)典研究顯示K由大而厚、呈波浪形方向、由隨意的或致密或疏松的膠原纖維組成，I型膠原含量大于Ⅲ型膠原，無膠原束，無表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(alpha-smooth muscle actin,α-SMA)的肌成纖維細(xì)胞(myofibroblasts, MFb)； 而HS則III型膠原大于Ⅰ型膠原，Ⅲ型膠原束更平坦，纖維以波浪形排列，但主要還是與上皮表面平行，并含有平行膠原束。另外結(jié)節(jié)內(nèi)含有表達(dá)α-SMA的MFb、小血管及良好排列的膠原纖維束。但最近的研究表明，與正常皮膚相比，這兩種瘢痕中均含有平行、分離的膠原束，只是K的膠原束間距更大[6]。而實(shí)際上瘢痕的差別不只存在于病人之間，還存在于同一個(gè)病人的瘢痕之間，甚至同一個(gè)瘢痕的不同區(qū)域[7]。

1　增生性瘢痕的分子生物學(xué)特征

1.1成纖維細(xì)胞的過度增殖

1.1.1肌成纖維細(xì)胞表型的獲得在增殖階段，富含細(xì)胞的肉芽組織開始形成，創(chuàng)面開始收縮，使得創(chuàng)面閉合，對(duì)愈合非常重要。成纖維細(xì)胞(fibroblasts,Fb)在正常情況下不表達(dá)α-SMA，合成與分泌的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)很少，與周圍細(xì)胞和ECM的相互作用也較少，通過調(diào)節(jié)ECM的周轉(zhuǎn)率，發(fā)揮維持組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)的功能[8]。

組織受損后，于肉芽組織形成的早期階段，創(chuàng)面邊緣的Fb被激活并發(fā)生轉(zhuǎn)分化，經(jīng)歷以下兩個(gè)過程形成MFb[8-9]： (1) 受ECM化學(xué)構(gòu)成、物理結(jié)構(gòu)及機(jī)械特性的改變，與受傷組織處炎癥和固有細(xì)胞局部釋放的細(xì)胞因子刺激，F(xiàn)b通過產(chǎn)生收縮束，獲得遷移能力。Fb細(xì)胞內(nèi)的這些壓力纖維束起初由胞質(zhì)肌動(dòng)蛋白構(gòu)成，可產(chǎn)生相對(duì)較小的牽引力。Hinz[9]使用原肌成纖維細(xì)胞一詞，將該激活的Fb與處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的Fb區(qū)別； (2) 隨著自身重塑活性的提高，ECM的壓力逐漸增加，原肌成纖維細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)展為已分化型MFb，既參與創(chuàng)面收縮，又可增加ECM的合成，對(duì)創(chuàng)面修復(fù)具有重要意義。

1.1.2肌成纖維細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能MFb的超微結(jié)構(gòu)與Fb不同，它具有廣泛的細(xì)胞與基質(zhì)，細(xì)胞與細(xì)胞之間的黏附，大量的縫隙連接，及成束的收縮性細(xì)胞質(zhì)微絲(或壓力纖維)，這些超微結(jié)構(gòu)參與創(chuàng)面收縮，減小創(chuàng)面面積，促進(jìn)創(chuàng)面閉合[9]。MFb表型上介于Fb和平滑肌細(xì)胞之間，既有Fb的特征，又表達(dá)與平滑肌細(xì)胞相似的早期分化標(biāo)志蛋白α-SMA[10]。α-SMA與壓力纖維的聯(lián)合作用顯著增加了Fb的收縮性，已成為廣泛應(yīng)用的MFb標(biāo)志[9]。它的表達(dá)受多因素調(diào)控，如TGF-β1、纖連蛋白剪接變體(fibro-nectin splice variant ED-A,ED-A FN)及由ECM的機(jī)械特性和細(xì)胞重塑活性導(dǎo)致的細(xì)胞外高壓力等。TGF-β1和ED-A FN相互依賴，共同調(diào)節(jié)α-SMA的表達(dá)及Fb填充的膠原晶格的收縮能力。在TGF-β刺激下Fb的α-SMA表達(dá)升高，TGF-β1的中和性抗體、可溶性TGF-βII型受體則降低α-SMA表達(dá)水平，重組纖連蛋白剪接體片段由于阻止了FN的ED-A域與其受體結(jié)合，不僅使α-SMA表達(dá)水平降低，并可降低TGF-β誘導(dǎo)的Fb填充的膠原晶格的收縮能力[10]。

MFb同時(shí)增加了ECM的合成及加工活性，以利于組織重塑。MFb產(chǎn)生的最重要的ECM產(chǎn)物有： Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型膠原及ED-A FN。目前，MFb所產(chǎn)生的ECM中較為可靠的標(biāo)志為ED-A FN，它與MFb分化的程度成正比，介導(dǎo)TGF(轉(zhuǎn)化生長因子)-β1誘導(dǎo)的MFb表型。在重塑期，MFb通常以蛋白多糖如核心蛋白聚糖替代透明質(zhì)酸，核心蛋白聚糖的生成減少則與HS的形成有關(guān)[11]。

1.1.3肌成纖維細(xì)胞的過度增殖在創(chuàng)面愈合的生理情況下，MFb在創(chuàng)面愈合增殖期數(shù)量劇增，至重塑期它的收縮活性隨著創(chuàng)面愈合終止。α-SMA表達(dá)下降，通過凋亡機(jī)制消失[8-9]。但病理性的愈合時(shí)，MFb持續(xù)存在，伴隨創(chuàng)傷區(qū)域高水平的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致組織變形，尤其在燒傷后形成的HS中表現(xiàn)尤為明顯[12]，在纖維化疾病中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，被公認(rèn)為病理性纖維化的始動(dòng)因素[9,13]。

1.2ECM的過度沉積HS最終的特點(diǎn)即由Fb過度地合成、沉積和重塑ECM，從而導(dǎo)致纖維化[14]。在創(chuàng)面愈合增殖期，ECM由Fb合成，開始修復(fù)創(chuàng)面并重建皮膚的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)入重塑期，ECM被正式排列，并交叉連接。依據(jù)創(chuàng)傷的嚴(yán)重程度，重塑期最多可持續(xù)一年，創(chuàng)面隨時(shí)間發(fā)展逐漸收縮，恢復(fù)完整。但是瘢痕最終只能達(dá)到80%的完整性。 ECM種類較多，與正常皮膚相比，未成熟瘢痕中的各種ECM比例均發(fā)生改變，而瘢痕成熟后又逐漸恢復(fù)至創(chuàng)傷前正常皮膚中的比例[15]。

在HS中，Ⅰ、Ⅲ型膠原，F(xiàn)N，層黏連蛋白，骨膜蛋和固生蛋白的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均增加，而HA、皮連蛋白和核心蛋白聚糖均降低，原纖蛋白的表達(dá)和組織結(jié)構(gòu)在HS和K中下降，而彈性蛋白在K中表達(dá)升高[15]。在正常皮膚中，膠原纖維由I 和III型組成，其中III型占總膠原含量的20%。Ⅲ型膠原在原纖維的生成中發(fā)揮作用，并決定膠原纖維的直徑，在肉芽組織形成期間，Ⅲ型膠原的表達(dá)增加較I型明顯，其比例由20%上升至50%，至瘢痕成熟期，該比例又重新降至正常，因此Ⅲ型膠原比例升高則表示瘢痕未成熟[3]。在HS中，Ⅰ、Ⅲ型前膠原、膠原及TGF-β1mRNA表達(dá)和Ⅰ型前膠原蛋白合成均顯著增加，Ⅰ、Ⅲ型膠原陽性的細(xì)胞分布較K和皮膚神經(jīng)纖維瘤更廣泛，活躍的膠原蛋白合成導(dǎo)致ECM的過度沉積。HA介導(dǎo)TGF-β1誘導(dǎo)的真皮成纖維細(xì)胞的增殖反應(yīng)[16]。核心蛋白聚糖以C的形狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在膠原纖維中間，保證了膠原纖維統(tǒng)一的空間結(jié)構(gòu)排列，抑制增生性瘢痕成纖維細(xì)胞(hypertrophic scar fibroblasts,HSFs)與正常真皮成纖維細(xì)胞(normal dermal fibroblasts,NDFs)的收縮力及纖溶酶原激活物抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)的表達(dá)，調(diào)節(jié)創(chuàng)面收縮[17]，并對(duì)Fb的增殖、TGF-β1水平及膠原的生成有顯著的抑制作用[11]。正常情況下，在增殖初期產(chǎn)生的ECM，至重塑期由一系列對(duì)ECM起降解作用的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)和其抑制劑(tissue inhibitors of metallop-roteinases,TIMPs)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使ECM的產(chǎn)生與降解平衡。在瘢痕組織的病理中，MMPs與TIMPs的表達(dá)水平及活性異常[15]。

2　TGF-β1/Smads信號(hào)與HS

TGF-β家族是一種多功能的多肽，存在5種亞型，在哺乳動(dòng)物中表達(dá)的有3種，分別為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，這些亞型幾乎存在于所有正常組織中。每種亞型均有不同的生理活性，以TGF-β1所占比例最高(>90%)，活性最強(qiáng)[18]。TGF-β及其受體廣泛表達(dá)于正常組織及多數(shù)細(xì)胞系中，控制著多種細(xì)胞的增殖、分化、遷移，細(xì)胞外基質(zhì)的合成及免疫調(diào)節(jié)等，在胚胎發(fā)育和組織損傷的修復(fù)和更新中起重要作用，影響傷口愈合過程的各個(gè)階段。正是TGF-β強(qiáng)大的促進(jìn)ECM合成的功能促使它成為研究創(chuàng)傷愈合的對(duì)象[19]。TGF-β可激活Smads依賴途徑促進(jìn)膠原分泌。研究表明，在放射所致的纖維化疾病中，是Smad信號(hào)通路介導(dǎo)了I型膠原的表達(dá)，而非MAPK、Erk和JNK信號(hào)通路[20]導(dǎo)致瘢痕形成。而激活非Smads依賴途徑如： MAPK(mitogen-activated protein kinase)/Erk(extracellular signal-regulated kinase)、PI3K(phos-phoinositide 3 kinase)、Rho/Rho-kinase(Rho/Rho-associated kinase)和JNK(c-Jun N-terminal kinase) 信號(hào)通路則可促進(jìn)創(chuàng)傷愈合[21-22]。創(chuàng)傷愈合后TGF-β/Smads信號(hào)的持續(xù)激活導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞的過度增殖和ECM的合成過多(如膠原蛋白和FN)，形成HS[4,23]。TGF-β1與病理性瘢痕的聯(lián)系最密切[24-25]。

2.1TGF-β1/Smads的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)TGF-β1釋放激活后，首先與TβR-II結(jié)合，然后募集TβR-I，三者共同形成雜聚肽復(fù)合物，接著TβR-II胞質(zhì)區(qū)的絲氨酸和蘇氨酸將TβR-I中GS區(qū)的絲氨酸和蘇氨酸殘余部分磷酸化，多重的磷酸化作用激活了TβR-I的激酶域。活化的受體雜聚肽復(fù)合物使Smad2和Smad3磷酸化，后兩者形成異低聚物復(fù)合物，Smad2和Smad3分別與Smad4結(jié)合，形成異源寡聚體復(fù)合物Smad2/Smad3/Smad4，然后易位進(jìn)入核內(nèi)，與DNA-結(jié)合輔因子聯(lián)合，結(jié)合到靶啟動(dòng)子上，或募集輔助激活劑如p300/CBP激活轉(zhuǎn)錄，從而刺激前膠原、膠原形成，F(xiàn)b分化形成MFb，創(chuàng)面收縮伴隨過多的III 型膠原。這樣，細(xì)胞表面的特定黏著斑使該系統(tǒng)中產(chǎn)生的機(jī)械張力傳導(dǎo)至細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)了膠原的合成和沉積，如果該循環(huán)重復(fù)足夠的次數(shù)，就會(huì)形成HS[3]； 或者募集同源結(jié)構(gòu)域蛋白(一種Smad2結(jié)合蛋白以及轉(zhuǎn)錄抑制因子)和組蛋白脫乙酰基酶類結(jié)合到Smad靶啟動(dòng)子上，抑制轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)Smad輔阻遏物和輔激活劑的相對(duì)水平，決定了相應(yīng)功能的復(fù)合物的形成，二者共同調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。

2.2TGF-β1與HSTGF-β1對(duì)于組織損傷和重塑起關(guān)鍵作用。在創(chuàng)面愈合早期，TGF-β1不表達(dá)或低表達(dá)，對(duì)Fb的增殖起促進(jìn)作用； 相應(yīng)的，至創(chuàng)傷愈合晚期，TGF-β1的水平提高100~1000倍，轉(zhuǎn)為抑制Fb的增殖。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TGF-β1對(duì)皮膚成纖維細(xì)胞的增殖起雙向作用，該作用可能是以調(diào)節(jié)c-Ski，通過Smad3-SBE(Smad-binding element,SBE)-P21的途徑實(shí)現(xiàn)。在2.5~2.5ng/ml之間，刺激成纖維細(xì)胞的增殖，而在25 ng/ml及以上時(shí)，則抑制其增殖[26]。許多研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1在病理性瘢痕中高表達(dá)[27-30]。作為MFb表型的主要誘導(dǎo)者，它通過自分泌的產(chǎn)生與激活導(dǎo)致MFb的持續(xù)存在，Wnt/β連環(huán)蛋白負(fù)反饋調(diào)節(jié)這一作用[30]，促進(jìn)其增殖，并促使其合成膠原、彈力蛋白、FN、黏蛋白等ECM成分，同時(shí)誘導(dǎo)蛋白酶抑制劑如PAI-1和TIMPs的表達(dá)，抑制ECM 的降解，使得 ECM 的合成與降解失衡，導(dǎo)致ECM成分在真皮內(nèi)過度沉積[31]。TGF-β1水平失調(diào)則引起組織纖維化。胚胎皮膚愈合后無瘢痕形成，缺少TGF-β1是胚胎皮膚與成年人的重要區(qū)別[19]。

2.3TGF-β1受體的表達(dá)異常在燒傷后的增生性瘢痕中，TβR-I和TβR-II在傷后20個(gè)月仍保持高表達(dá)。通過用TβR-IsiRNA抑制TβR-I基因的表達(dá)，體外可降低成纖維細(xì)胞增殖，顯著抑制I、Ⅲ型膠原、FN和結(jié)締組織生長因子的mRNA表達(dá)及I型膠原與FN的蛋白表達(dá)，體內(nèi)則減少了瘢痕中ECM的沉積和結(jié)締組織生長因子(CTGF)及α-SMA的mRNA表達(dá)[32]。亦有研究采用縮短的TβR-II或顯性失活突變體TβR-II的方式下調(diào)TβR-II蛋白表達(dá)或發(fā)現(xiàn)可有效阻止TGF-β1與野生型TβR-II結(jié)合，從而減少I型膠原合成，抑制Fb的增殖，并減少TGF-β1的分泌[33]。

2.4Smads蛋白與HS

2.4.1Smad2與HS與正常皮膚相比，HS內(nèi)Smad2mRNA及蛋白均高表達(dá)，且磷酸化水平更高，受TGF-β1刺激后，增生性瘢痕成纖維細(xì)胞(hypertrophic scar fibroblasts,HSFs)與正常真皮成纖維細(xì)胞(normal dermal fibroblasts,NDFs)中Smad2 mRNA、蛋白及磷酸化水平均增高，以HSFs增高更顯著[34]。Smad2介導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化，與α-SMA的表達(dá)密切相關(guān)[54]。研究發(fā)現(xiàn)水飛薊素可下調(diào)I型膠原水平治療皮膚纖維化疾病，該作用部分通過減少Smad2的激活，減弱Smad2向細(xì)胞核的易位實(shí)現(xiàn)的[35]。粉防己堿減輕HS的作用至少部分是通過降低Smad2的水平，提高Smad7的水平，減少I、Ⅲ型膠原的生成，抑制細(xì)胞的增殖活性實(shí)現(xiàn)的[36]。

2.4.2Smad3、4與HS很多研究表明創(chuàng)傷早期炎癥反應(yīng)加重可促進(jìn)瘢痕的形成[37]，而創(chuàng)傷晚期膠原的過度沉積和MFb的過度增殖可促進(jìn)瘢痕形成。采用免疫組化法測定Ⅲ級(jí)開放性傷口肉芽組織中的Smad2、3、4 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)它們?cè)趥?~3d 和10~15d 兩個(gè)時(shí)間段高表達(dá)[38]，而敲除Smad3的創(chuàng)面愈合加快且減少瘢痕形成可能是因?yàn)榍贸齋mad3后創(chuàng)面炎癥減輕[39]。在整個(gè)HS時(shí)期Smad3、Smad4mRNA均高表達(dá)，Smad3蛋白和pSmad3在HS中的表達(dá)上調(diào)，且與Smad3蛋白和TGF-β1的表達(dá)成正相關(guān)，而兩者的表達(dá)在正常皮膚中未見相關(guān)性[40]。過表達(dá)Smad3的成纖維細(xì)胞合成Ⅰ型膠原能力明顯增加[41]。在運(yùn)用機(jī)械壓應(yīng)力治療機(jī)械性壓迫損傷導(dǎo)致的HS時(shí)，體外實(shí)驗(yàn)表明機(jī)械壓應(yīng)力可上調(diào)MMP-2和MMP-9，從而使I、Ⅲ型膠原水平下降，該作用由Smad3，而不是Smad2介導(dǎo)[42]。Smad3/Smad4參與HSFs收縮能力的自分泌刺激，阻斷成纖維細(xì)胞中Smad3表達(dá)后，TGF-β1不能誘導(dǎo)Ⅰ型膠原合成，應(yīng)用顯性失活突變體Smad3或Smad4可降低增生性瘢痕膠原晶格的收縮能力，減少瘢痕形成[41]。運(yùn)用Smad3SiRNA可有效抑制Smad3的基因表達(dá)，減輕膠原沉積和表皮增厚程度，顯著抑制由輻射引起的皮膚纖維化[43]。

2.4.3Smad7與HSSmad7作為TGF-β1/Smad3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)蛋白，可阻止Samd3與Smad4形成異源復(fù)合物，下調(diào)Smad3的表達(dá)。它的水平下調(diào)使TGF- β1/Smad3信號(hào)通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)受抑制，可能在皮膚瘢痕中起重要作用[38]。過表達(dá)Smad7可抑制HSFs與NDFs中膠原晶格的收縮能力，效果與顯性失活突變體Smad3或Smad4相似，并可抑制HS中Smad3/Smad4-依賴的報(bào)告基因活性及內(nèi)生(CAGA)9-MLP-Luc(luciferase)區(qū)域的激活，顯著降低Smad3的磷酸化和Ⅰ型前膠原mRNA及α-SMA的表達(dá)。Smad7水平的升高部分介導(dǎo)了粉防己堿減輕HS的作用，減少了I、Ⅲ型膠原的生成，抑制了細(xì)胞的增殖活性[36]。Smad信號(hào)尚可直接靶向調(diào)節(jié)膠原及PAI-1、TIMPs等基因的表達(dá)[44]。最近研究表明，Ski作為TGF-β信號(hào)通路的抑制因子，通過依賴Smad2/3和非依賴Smads的途徑促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，抑制膠原分泌，從而具有促進(jìn)創(chuàng)傷愈合和減輕瘢痕形成的雙重作用[22]。

3　HS的治療現(xiàn)狀

TGF-β1/Smads信號(hào)在HS形成中的作用非常顯著，為瘢痕治療提供了重要的潛在靶點(diǎn)。目前已有大量研究致力于此，如TGF-β1拮抗劑[45]，縮短的TGF-β1受體[33]或TGF-β1受體的中和性抗體[10]，Smad3SiRNA[43]等，以及c-Ski(c-Sloan-kettering viral)、TGF-β1/Smads信號(hào)的核抑制因子[22]。另外體外研究發(fā)現(xiàn)一些藥物，尤其是植物單體如積雪草皂苷[46-47]可以通過調(diào)節(jié)TGF-β1/Smads信號(hào)通路改善HS。

4　結(jié)論

正常的創(chuàng)面愈合導(dǎo)致過度的瘢痕形成，尤其是燒傷病例，常導(dǎo)致HS的形成，不僅影響美觀，更導(dǎo)致瘢痕攣縮，使皮膚失去正常功能。它的形成以MFb的過度增殖及ECM的過度沉積為特征。HS的形成機(jī)制非常復(fù)雜，多種細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)，因而使得治療變得非常棘手。雖然目前抗瘢痕藥物不少，盡管這些療法都在某些方面有確切的療效，但是由于各信號(hào)通路之間存在串話現(xiàn)象，因此無法避免對(duì)其它信號(hào)通路的生物學(xué)功能產(chǎn)生影響。一些療法已經(jīng)表明不利于創(chuàng)傷愈合，如對(duì) FN產(chǎn)生過度的抑制[48]。同時(shí)也表明在信號(hào)通路上可能存在一些尚未被發(fā)現(xiàn)的擁有重要生物學(xué)功能的蛋白，如能發(fā)現(xiàn)這些蛋白，并有效且特定地下調(diào)其水平，則能更好地治療HS。

參考文獻(xiàn)：

[1] Gauglitz GG,Korting HC,Pavicic T,et al.Hypertrophic scarring and keloids: pathomechanisms and current and emerging treatment strategies[J].Mol Med,2011,17(1-2):113.

[2] Sund B,Arrow AK.New developments in wound care[M].Clinical Reports, 2000.

[3] Widgerow AD.Current concepts in scar evolution and control[J].Aesthetic Plastic Surg,2011,35(4):628-635.

[4] Profyris C,Tziotzios C,Do Vale I.Cutaneous scarring: pathophysiology, molecular mechanisms, and scar reduction therapeutics: Part I. The molecular basis of scar formation[J].J Am Academy Dermatol,2012,66(1):1-10.

[5] Arno AI,Gauglitz GG,Barret JP,et al.Up-to-date approach to manage keloids and hypertrophic scars: a useful guide[J].Burns,2014,40(7):1255-1266.

[6] Freshwater MF.Botulinum toxin for scars: can it work,does it work,is it worth it[J].J Plast Reconstr Aesthet Surg,2013,66(3):92-93.

[7] Gauglitz GG.Management of keloids and hypertrophic scars: current and emerging options[J].Clin Cosmet Investig Dermatol,2013,(6):103-114.

[8] Li B,Wang JH-C.Fibroblasts and myofibroblasts in wound healing: force generation and measurement[J].J Tissue Viability,2011,20(4):108-120.

[9] Hinz B.Formation and function of the myofibroblast during tissue repair[J].J Invest Dermatol,2007,127(3):526-537.

[10] Hinz B,Phan SH,Thannickal VJ,et al.The myofibroblast: one function, multiple origins[J].Am J Pathology,2007,170(6):1807-1816.

[11] Zhang Z,Li XJ,Liu Y,et al.Recombinant human decorin inhibits cell proliferation and downregulates TGF-β1 production in hypertrophic scar fibroblasts[J].Burns,2007,33(5):634-641.

[12] Schürch W,Seemayer T,Hinz B,et al.The myofibroblast[R].Lippincott Williams et Wilkins,2006:123-164.

[13] Dabiri G,Tumbarello DA,Turner CE,et al.TGF-β1 slows the growth of pathogenic myofibroblasts through a mechanism requiring the focal adhesion protein, Hic-5[J].J Invest Dermatol,2008,128(2):280-291.

[14] Ray S,Ju X,Sun H,et al.The IL-6 trans-signaling-STAT3 pathway mediates ECM and cellular proliferation in fibroblasts from hypertrophic scar[J].J Invest Dermatol,2013,133(5):1212-1220.

[15] Sidgwick G,Bayat A.Extracellular matrix molecules implicated in hypertrophic and keloid scarrin[J].J Eur Acad Dermatol Venereol,2012,26(2):141-152.

[16] Meran S,Thomas DW,Stephens P,et al.Hyaluronan facilitates transforming growth factor-β1-mediated fibroblast proliferation[J].J Biological Chemistry,2008,283(10):6530-6545.

[17] Zhang Z,Garron TM,Li XJ,et al.Recombinant human decorin inhibits TGF-β1 induced contraction of collagen lattice by hypertrophic scar fibroblasts[J].Burns,2009,35(4):527-537.

[18] Gordon KJ,Blobe GC.Role of transforming growth factor-β superfamily signaling pathways in human disease[J]. Biochim Biophys Acta,2008,1782(4):197-228.

[19] Penn JW,Grobbelaar AO,Rolfe KJ.The role of the TGF-beta family in wound healing, burns and scarring: a review[J].Int J Burns Trauma,2012,2(1):18-28.

[20] Yano H,Hamanaka R,Nakamura M,et al.Smad,but not MAPK,pathway mediates the expression of type I collagen in radiation induced fibrosis[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,418(3):457-463.

[21] Derynck R,Zhang YE.Smad-dependent and Smad-independent pathways in TGF-β family signalling[J].Nature,2003,425(6958):577-584.

[22] Li P,Liu P,Xiong RP,et al.Ski,a modulator of wound healing and scar formation in the rat skin and rabbit ear[J].J Pathol,2011,223(5):659-671.

[23] Sarrazy V,Billet F,Micallef L,et al.Mechanisms of pathological scarring: role of myofibroblasts and current developments[J]. Wound Repair Regeneration,2011,19(S1):10-15.

[24] Clavin NW,Avraham T,Fernandez J,et al.TGF-β1 is a negative regulator of lymphatic regeneration during wound repair[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2008,295(5):2113-2127.

[25] Eslami A,Gallant-Behm CL,Hart DA,et al.Expression of integrin αvβ6 and TGF-β in scarless vs scar-forming wound healing[J]. J Histochem Cytochem,2009,57(6):543-557.

[26] Liu X,Li P,Liu P,et al.The essential role for c-Ski in mediating TGF-beta1-induced bi-directional effects on skin fibroblast proliferation through a feedback loop[J].Biochem J,2008,409(1):289-297.

[27] Campaner AB,Ferreira LM,Gragnani A,et al.Upregulation of TGF-β1 expression may be necessary but is not sufficient for excessive scarring[J].J Invest Dermatol,2006,126(5):1168-1176.

[28] Dabiri G,Tumbarello DA,Turner CE,et al.Hic-5 promotes the hypertrophic scar myofibroblast phenotype by regulating the TGF-β1 autocrine loop[J].J Invest Dermatol,2008,128(10):2518-2525.

[29] Hsu YC,Chen MJ,Yu YM,et al.Suppression of TGF-β1/SMAD pathway and extracellular matrix production in primary keloid fibroblasts by curcuminoids: its potential therapeutic use in the chemoprevention of keloid[J].Archives Dermatol Res,2010,302(10):717-724.

[30] Liu J,Wang Y,Pan Q,et al.Wnt/β-catenin pathway forms a negative feedback loop during TGF-β1 induced human normal skin fibroblast-to-myofibroblast transition[J].J Dermatol Sci,2012,65(1):38-49.

[31] Verrecchia F,Mauviel A.Transforming growth factor-beta and fibrosis[J].World J Gastroenterol,2007,13(22):3056-3062.

[32] Wang YW,Liou NH,Cherng JH,et al.siRNA-targeting transforming growth factor-β type I receptor reduces wound scarring and extracellular matrix deposition of scar tissue[J].J Invest Dermatol,2014，134(7)：2016-2025.

[33] Chu Y,Guo F,Li Y,et al.A novel truncated TGF-β receptor II downregulates collagen synthesis and TGF-β I secretion of keloid fibroblasts[J].Connect Tissue Res,2008,49(2):92-98.

[34] Xie JL,Qi SH,Pan S,et al.Expression of smad protein by normal skin fibroblasts and hypertrophic scar fibroblasts in response to transforming growth factor β1[J].Dermatol Surg,2008,34(9):1216-1225.

[35] Cho JW,Il KJ,Lee KS.Downregulation of type I collagen expression in silibinin-treated human skin fibroblasts by blocking the activation of Smad2/3-dependent signaling pathways: potential therapeutic use in the chemoprevention of keloids[J].Int J Mol Med,2013,31(5):1148-1152.

[36] Zunwen L,Shizhen Z,Dewu L,et al.Effect of tetrandrine on the TGF-beta-induced smad signal transduction pathway in human hypertrophic scar fibroblasts in vitro[J].Burns,2012,38(3):404-413.

[37] 任海濤.內(nèi)皮抑素抑制兔耳瘢痕增生的實(shí)驗(yàn)研究[D].浙江大學(xué),2013.

[38] Yu R,Cen Y.Transforming growth factor beta1/Smad3 signal transduction pathway and post-traumatic scar formation[J].Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi,2012,26(3):330-335.

[39] Wang Y,Moges H,Bharucha Y,et al. Smad3 null mice display more rapid wound closure and reduced scar formation after a stab wound to the cerebral cortex[J].Exp Neurol,2007,203(1):168-184.

[40] 龐久玲,馬征,劉軍,等.Smad3 和轉(zhuǎn)化生長因子β1在瘢痕疙瘩,增生性瘢痕及正常皮膚中的表達(dá):48∶40∶40例標(biāo)本病理檢測[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2010,14(11)：1927-1930.

[41] 于蓉,岑瑛.TGF-β1/Smad3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與創(chuàng)傷后瘢痕形成[J].Chin J Reparative Reconstructive Surg,2012,26(3):330.

[42] Huang D,Liu Y,Huang Y,et al.Mechanical compression upregulates MMP9 through SMAD3 but not SMAD2 modulation in hypertrophic scar fibroblasts[J].Connect Tissue Res,2014，55(5-6)：391-396.

[43] Lee JW,Tutela JP,Zoumalan RA,et al.Inhibition of Smad3 expression in radiation-induced fibrosis using a novel method for topical transcutaneous gene therapy[J].Arch Otolaryngol Head Neck Surg,2010,136(7): 714-719.

[44] Verrecchia F,Mauviel A,Farge D.Transforming growth factor-β signaling through the Smad proteins: role in systemic sclerosis[J].Autoimmunity Reviews,2006,5(8):563-569.

[45] Singer AJ,Huang SS,Huang JS,et al.A novel TGF-beta antagonist speeds reepithelialization and reduces scarring of partial thickness porcine burns[J].J Burn Care Res, 2009,30(2): 329-334.

[46] Wu F,Bian D,Xia Y,et al. Identification of major active ingredients responsible for burn wound healing of centella asiatica herbs[J].Evid Based Complement Alternat Med,2012：848093.

[47] Somboonwong J,Kankaisre M,Tantisira B,et al.Wound healing activities of different extracts of Centella asiatica in incision and burn wound models: an experimental animal study[J].BMC Complement Altern Med,2012,(12):103.

[48] Wang X,Qian Y,Jin R,et al.Effects of TRAP-1-like protein (TLP) gene on collagen synthesis induced by TGF-beta/Smad signaling in human dermal fibroblasts[J].PLoS One,2013,8(2):e55899.

(本文編輯： 黃小英)

·綜述·

Review on the role of TGF-β1/Smads signaling in the formation

of hypertrophic scar

SUNGui-fang1，ZHANGXiao-fen1，CHENYa-feng2，F(xiàn)ENGDian-xu2

(1.Putuo Clinical Medical College of Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai200062，China;

2.Department of General Surgery,Shanghai Putuo District of Central Hospital,Shanghai200062,China)

【Abstract】Hypertrophic scars(HS) form as a result of pathological wound healing. By causing pain,pruritus and contractures,HS significantly affects the patients’quality of life,both physically and psychologically. Over-proliferation of myofibroblasts and excessive deposition of extracellular matrix are characteristics of the HS,which are dominantly regulated by transforming growth factor-β1/drosophila mothers against decapentaplegic proteins(TGF-β1/Smads) signaling. By inhibiting the signaling of TGF-β1/Smads,HS can be alleviated. Multiple researches focus on preventing or attenuating HS against the signaling,providing important basis for therapies of HS. In this paper we summarize the roles of myofibroblasts and extracellular matrix in the process of HS,and the regulation of TGF-β1/Smads signaling during HS formation.

【Key words】wound healing; scar; fibroblasts; matrix; signal

收稿日期：( 2014-09-24； 修回日期： 2014-11-10)

通訊作者：奉典旭，E-mail：fdianxu@sohu.com

【中圖分類號(hào)】R 619.6

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.3969/j.issn.1009-4237.2015.05.033

文章編號(hào)：1009-4237(2015)05-0473-05