增生性瘢痕與瘢痕疙瘩致病相關基因的研究進展

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮膚損傷后細胞外基質（Extracellular matrix，EMC）分泌過度和降解減少導致膠原等成分異常沉積所致的病理狀態。黃種人和黑種人發病率較高，達4%～16%[1]。近年來研究表明，基因的改變在創傷修復和瘢痕形成過程中起非常重要的作用。Satish等[1]用Affymetrix U133a基因芯片檢測瘢痕疙瘩中FB，22 284個檢測基因中發現有43個基因比正常皮膚表達增高，5個基因表達降低。Wu 等[2]用cDNA微陣列檢測早期增生性瘢痕發現，4 096個檢測基因中有94個基因表達增高，3個基因表達下降，并且發現這些基因與原癌基因、凋亡相關基因、免疫調節基因、細胞骨架成分及代謝基因等相關。

1原癌基因和抑癌基因與增生性瘢痕

皮膚的愈合歷經三個生物學階段：炎癥期、增殖修復期和塑形期。文獻報道生長因子及其某些調控因子基因，如原癌基因，在細胞生長及其周期的調控中起了重要的作用。靜止期細胞在某些促有絲分裂劑，如生長因子的作用下，原癌基因在早期就被轉錄激活。已經發現c-fos和c-jun作為轉錄因子，參與許多種細胞的增殖調控。c-fos和c-jun能把短期信號轉變成長期存活信號，使細胞由G0期向G1期過渡，從而增強細胞的增殖活性[3-4]。Fu等[5]認為，c-fos和c-jun與堿性成纖維細胞生長因子（based fibroblast growth factor，bFGF）之間存在著相互作用，共同影響創傷的愈合。c-fos和c-jun可能是成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）在核內的靶分子，它們介導FGF信號傳導，在bFGF作用下，c-fos和c-jun的表達增加，而c-fos和c-jun的上調同樣也能使FGF 基因表達增加，促進FB產生更多ECM，這可能與瘢痕形成有密切關系。Bcl-2和P53在細胞增殖與凋亡的調控中起著重要的作用，Bcl-2編碼蛋白阻止細胞發生程序性死亡，野生型P53抑制細胞增殖。突變的P53增強了自身的轉錄活性，增加了細胞的穩定性，延長了細胞的壽命，這使瘢痕疙瘩FB增殖能力增強，而凋亡減少，最終導致過度增生形成瘢痕疙瘩[3]。在惡性腫瘤患者中，50％患者P53基因發生突變率，而瘢痕疙瘩是由于創傷過程中失調控導致瘢痕組織過度增生超出創緣，這與腫瘤的增生特性存在相識性。瘢痕疙瘩FB培養到第10代仍可見突變的P53蛋白在細胞中積聚[5-6]。P63是P53基因家族中的一員，它編碼序列特異性轉錄因子。在瘢痕疙瘩中，P63在核內定位，它能阻斷P53基因的活性，因此它的過度表達能引起腫瘤發生[7]。

2凋亡相關基因與增生性瘢痕

正常細胞的增殖是由促進細胞增殖的原癌基因和抑制細胞增殖的抑癌基因之間的平衡以及凋亡調控基因的共同調節來維持的。P53是與凋亡相關的腫瘤抑制基因，通過凋亡抑制基因bcl-2的表達來起作用。Bcl-2在細胞中的水平隨著P53基因的過度表達而升高。與正常組織相比較，局部的新生瘢痕疙瘩組織及培養的細胞中P53、bcl-2、fas蛋白表達水平增高，同時細胞的凋亡率明顯下降，而老化的瘢痕疙瘩組織中則表現正好相反，故認為局部組織中P53基因失調控伴隨bcl-2表達水平的升高可能增強了細胞增殖，減少了凋亡，這可能是瘢痕形成的原因之一。Sayah 等[8]應用cDNA探針檢測瘢痕組織， 發現64個凋亡相關基因中的有8個基因表達水平比正常瘢痕組織下降，其中4個促凋亡基因(TRADD、c-myc、protooncogene、NIP3)，4個凋亡抑制基因(DAD-1、G-S-T、G-S-T、G-S-T-M、glutathione peroxidase)，故認為瘢痕疙瘩與正常瘢痕中凋亡基因表達存在差異。此外，他們還用轉移酶介導的脫氧尿嘧啶斷端標簽(Tansferase-mediated dUTP nick end labeling，TUNEL)檢測到瘢痕疙瘩尤其是瘢痕疙瘩中部的凋亡率明顯比正常瘢痕組織中的凋亡率低。P63是P53基因超家族成員，有6種同型體，其中△N亞型的N-端的部分被剪切而失去轉激活活性，但它能結合并抑制野生型的P53和P63活性，抑制它們對靶基因的轉激活，這可能與瘢痕疙瘩的形成相關。Felice等[9]研究發現截斷的P63△N亞型特異地在瘢痕疙瘩組織中表達，而正常真皮組織不表達，表皮中只有基底細胞表達。

3生長因子基因與增生性瘢痕

轉移生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）是強效的促纖維化因子，它與瘢痕的形成存在密切聯系。人瘢痕疙瘩組織中TGF-β水平明顯升高，而且對TGF-β的敏感性也明顯增強。TGF-β幾乎在組織纖維化的每一個環節中起著重要的作用。它發出的信號能同時促進FB合成ECM，降低ECM水解酶水平以及增加水解酶抑制物。最近研究還證明TGF-β在抗瘢痕疙瘩FB凋亡中起著重要的作用[10]。Xia等[11]通過血清刺激FB模擬瘢痕形成環境的研究中認為，TGF-β2轉錄水平的升高是通過P38 MAPK介導的，P38 MAPK磷酸化水平升高明顯使I型膠原的表達合成增加。然而，有文獻報道認為，磷酸化的P38參與誘導瘢痕疙瘩FB的凋亡，抑制瘢痕疙瘩的形成[12-13]。 Chin 等[14]研究發現，瘢痕疙瘩FB中TGF-βI型和II型受體表達比正常皮膚明顯增高，下游的Smad3的磷酸化水平也比正常皮膚中增高。此外，還發現TGF-β三種亞型(TGF-β1，TGF-β2， TGF-β3)都能刺激正常皮膚和瘢痕疙瘩中TGF-βII型受體的表達。最近研究[15]發現基因改編的FB分泌TGF-β1比對照組高20倍，但只有突變的TGF-β1才有活性，故認為TGF-β1對過渡的瘢痕增生是必需的，但不是足夠的，仍需要其他信號途徑來激活TGF-β1，延長細胞存活。在瘢痕疙瘩FB中，胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor－1，IGF-1)水平升高，而且可能與TGF-β之間有密切聯系。IGF-1與TGF-β1對瘢痕疙瘩形成有協同效應，IGF-1能通過p38 絲裂素激活蛋白激酶/轉錄激活因子-2途徑增強TGF-β1對瘢痕疙瘩形成的促進作用。PEG2的抗纖維化作用已經研究了多年，但其作用機制仍不清楚。最近研究認為， PGE2是通過EP2/EP4-cAMP對肌纖蛋白骨架動力學的破壞以及逆轉TGF-β1誘導的I型和III型膠原合成來減少瘢痕疙瘩形成的，并且發現IL-1β刺激能誘導NF-kB轉位到細胞核，啟動COX-2 和微粒體 PGE2 合成酶-1 轉錄合成，最終使PGE2水平上調[16]。

4信號調控分子基因與增生性瘢痕

細胞內對TGF-β信號轉導的反應目前備受關注和研究。Smad-3和Smad-2很可能就是TGF-β在細胞內的轉導信號分子。這兩種蛋白與Smad-4形成復合物后，轉位到細胞核內，調節TGF-β反應基因的啟動，如纖溶酶原激活抑制因子-1(PAP-1)和I型膠原α鏈基因的啟動。這兩種I型膠原是ECM的主要成分，和PAP-1都參與纖維化過程。因此干擾和阻斷TGF-β信號傳導通路被認為是一個有希望治療病理性瘢痕的手段。Liu[17]和Reid 等[18]在鼠模型中用病毒作載體轉染截斷的TGF-βII型受體基因到FB中，再將轉染的細胞注射到鼠真皮下，發現瘢痕的形成受到明顯抑制。Hernandez-Canaveral等[19]把缺乏絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的TGF-βII型受體基因轉染到FB中，發現細胞表達截斷的TGF-βII型受體，并且Smad-2和Smad-3對DNA結合域的激活作用下降了30%，細胞中I型膠原mRNA表達也下降了50%。與Smad-2/3作用相反，Smad-7能抑制Smad-2/3/4復合物的形成，從而阻斷TGF-β/Smads信號轉導途徑，抑制瘢痕形成。Smad-7高表達或Smad-2/3不表達都能完全抑制瘢痕來源和正常皮膚FB的收縮性，并且Smad-7高表達能抑制αI型膠原和α平滑肌肌纖維的表達[20]。Maire等[21]研究發現Samd7高表達伴隨著c-Jun基因的高表達，激活以及核轉位，從而導致前凋亡因子Fas-L轉錄增加，故認為Samd7 mRNA高表達可以誘導激活c-Jun氨基末端激酶。

β-catenin是細胞內重要的信號調節蛋白，它來源于經典的Wnt/β-catenin信號途徑和非經典信號途徑。在未受到細胞外信號分子(如Wnt)的作用時，β-catenin與細胞內APC、CK-1、GSK-3β和Axin四種蛋白質分子結合形成降解復合物。這種復合物被F盒包含蛋白slimb/b-TrCP識別后，在一種26S蛋白酶體的作用下被水解。當細胞外信號分子作用細胞時， GSK-3β被磷酸化而失活，降解復合物不能形成，β-catenin不被降解而在細胞質內積累，并轉位到細胞核，激活Tcf/Lef轉錄因子，從而激活纖維連結蛋白、細胞周期蛋白D1、c-myc基因的轉錄。此外，整合素激活途徑、酪氨酸激酶受體途徑(如IGF受體-IGF、ECGF受體-ECGF)也能抑制GSK-3β活性，提高細胞內β-catenin水平，從而激活靶基因的轉錄[22-23]。纖維連結蛋白、細胞周期蛋白D1、c-myc在增生性瘢痕及瘢痕疙瘩形成過程中起重要作用，因此， Wnt和β-catenin與病理性瘢痕的形成之間存在密切的關系。Cheon等[24]研究發現β-catenin能同時抑制角質上皮細胞遷移和增強FB的增殖，對創傷愈合起雙重作用。 另外Teh 等[25]報道WNT16B也能促進FB增殖，但該作用通過一個獨立于β-catenin的非經典Wnt轉導途徑來完成的。 Colwell等[26]用TGF-β1分別刺激E17胎鼠和出生后小鼠成纖維細胞(Fibroblast，FB)，發現TGF-β1能使Wnt-4的水平明顯提高，但出生后小鼠FB中Wnt-4峰值出現時間和清除時間都明顯比胎鼠延遲。這與胎兒無瘢痕愈合而成人的瘢痕愈合有著密切的關系。有報道認為Wnt/β-catenin信號途徑很可能是TGF-β/Smads通路的下游通路[24]。TGF-β的生物學作用部分由β-catenin介導， 無β-catenin表達的FB對TGF-β的刺激不起作用，而Smad3-/-的FB不能使細胞中β-catenin水平上調。但兩者間如何相互作用仍不明確，具體機制尚需做進一步深入的研究。

5展望

增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是皮膚損傷后愈合異常所致的病理性瘢痕。黃種人和黑人中瘢痕疙瘩發病率達4%～16%，而白種人發病率則較低。近年來研究已經發現和證明基因參與瘢痕形成，其中原癌基因和抑癌基因，凋亡相關基因，生長因子基因，信號調控分子相關基因等在病理性瘢痕致病方面起了重大的作用。雖然很多確切的機理尚未完全明確，隨著基因研究的進一步深入以及細胞生物學，分子生物理論與技術的發展提高，基因在病理性瘢痕致病機理中的作用必定會被確切闡明，并為臨床預防和治療帶來新的突破。

[參考文獻]

[1]Satish L，Lyons-Weiler J，Hebda PA，et al.Gene expression patterns in isolated keloid fibroblasts [J].Wound Repair Regen，2006，14:463-470.

[2]Wu J，Ma B，Yi SX，et al.Gene expression of early hypertrophic scar tissue screened by means of cDNA microarrays [J].J Trauma，2004，57:1276-1286.

[3]Teofoli P，Barduagni S，Ribuffo BM，et al. Expression of Bcl-2， p53， c-jun and c-fos protooncogenes in keloids and hypertrophic scars [J].J Dermatol Sci，1999，22:31-37.

[4]Wilkinson DG，Bhatt S，Ryseck RP，et al. Tissue-specificexpression of c-jun and junB during organogenesis in the mouse [J].Development，1989，106:465-471.

[5]Fu XB，Jiang XL，Sun TZ，et al.Expression of prooncogene c-fos and c-jun in hypertrophic scar and chronic dermal ulcers and their regulation of basic fibroblast growth factor [J]. Chin Med J，2001，114(8):852-856.

[6]Saed G，Ladin D，Olson J，et al. P53 and apoptosis in the pathogenesis of keloids [J].J Invest Dermatol，1997，108:A580.

[7]Felice BD，Ciarmiello LF，Mondola P，et al.Differential p63 and p53 Expression in Human Keloid Fibroblasts and Hypertrophic Scar Fibroblasts [J]. DNA and cell Biol，2007，8(26):541-547.

[8]Sayah DN，Soo C，Shaw WW，et al. Downregulation of Apoptosis-Related Genes in Keloid Tissues[J]. J Surg Res， 1999，87:209-216.

[9]Felice BD，Wilson RR，Nacca M，et al.Molecular characterization and expression of p63 isoforms in human keloids [J]. Mol Gen Genomics，2004，272:28-34.

[10]Funayama E，Chodon T，Oyama A，et al.Keratinocytes promote proliferation and inhibit apoptosis of the underlying fibroblasts: an important role in the pathogenesis of keloid [J]. J Invest Dermatol，2003，121:1326-1331.

[11]Xia W，Longaker MT，Yang GP. P38 MAP kinase mediates transforming growth factor-β2 transcription in human keloid fibroblasts [J].Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol，2006，290:501-508.

[12]Fettucciari K，Fetriconi I，Bartoli A，et al.Involvement of mitogen-activated protein kinases in Group B Streptococcus-induced macrophage apoptosis [J]. Pharmacol Res，2003，47:355-362.

[13]Kuo YR，Wu WS，Jeng SF，et al.Activation of ERK and p38 Kinase Mediated Keloid Fibroblast Apoptosis After Flashlamp Pulsed-Dye Laser Treatment [J].Lasers Surg Med，2005，36:31-37.

[14]Chin GS，Liu W，Peled Z，et al.Differential Expression of Transforming Growth Factor-b Receptors I and II and Activation of Smad 3 in Keloid Fibroblasts[J].Plast Reconstr Surg，2001，108(2):423-429.

[15]Campaner AB，Ferreira LM，Gragnani A，et al. Upregulation of TGF-b1 Expression May Be Necessary but Is Not Sufficient for Excessive Scarring [J].J Invest Dermatol，2006，126:1168-1176.

[16]Sandulache VC，Parekh A，HaSheng L，et al.Prostaglandin E2 inhibition of keloid fibroblast migration， contraction， and transforming growth factor(TGF)-b1-induced collagen synthesis [J].Wound Rep Reg，2007，15: 122-133.

[17]Liu W，Chua C，Wu XL，et al.Inhibiting Scar Formation in Rat Wounds by Adenovirus-Mediated Overexpression of Truncated TGF-βReceptor II [J].Plast Reconstr Surg，2005，115(3):860-870.

[18]Reid RR，Roy N，Mogford JE，et al.Reduction of hypertrophic scar via retroviral delivery of a dominant negative TGF-betareceptor II [J]. J Plast Reconstr Aesthet Surg，2007，60(1):64-72.

[19]Hernandez-Canaveral I，González J，López-Casillas F，et al.Amplified expression of dominant-negative transforming growth factor-beta type II receptor inhibits collagen type I production viareduced Smad-3 activity [J]. J Gastroenterol Hepatol，2004，19 (4):380-387.

[20]Jurgen K，Preis E，Said H，et al.Abrogation of Transforming Growth Factor-βsignaling by SMAD7 Inhibits Collagen Gel Contraction of Human Dermal Fibroblasts [J]. J Biol Chem，2005，280(22):21570-21576.

[21]Maire M，Florin A，Kaszas K，et al. Alteration of Transforming Growth Factor-βSignaling System Expression in Adult Rat Germ Cells with a Chronic Apoptotic Cell Death Process after Fetal Androgen Disruption [J]. Endocrinology，2005，146(12):5135-5143.

[22]Bowley E，O'Gorman DB，Gan BS.β-Catenin Signaling in Fibroproliferative Disease[J].J Surg Res，2007，138:141-150.

[23]Nusse R. Wnt signaling in disease and in development[J].Cell Research，2005，15(1):28-32.

[24]Cheon SS，Wei QX，Gurung A，et al. Beta-catenin regulates wound size and mediates the effect of TGF-beta in cutaneous healing [J].FASEB J，2006，20:692-701.

[25]Teh MT，Blaydon D，Ghali LR，et al.Role for WNT16B in human epidermal keratinocyte proliferation and differentiation [J]. J Cell Sci，2007，120(2):330-339.

[26]Daian T，Ohtsuru A，Rogounovitch T，et al.Insulin-Like Growth Factor-I Enhances Transforming Growth Factor-b-Induced Extracellular Matrix Protein Production Through the P38/Activating Transcription Factor-2 Signaling Pathway in Keloid Fibroblasts [J]. J Invest Dermatol，2003，12(6):956-962.

[收稿日期]2008-04-15 [修回日期]2008-06-19

編輯/李陽利

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>