轉化生長因子β１對瘢痕形成的影響

劉　玲　陳敏亮

劉 玲1綜述 陳敏亮2審校

瘢痕形成是一個復雜的病理過程，細胞因子在這個過程中的作用是近年來的研究熱點。目前認為轉化生長因子β1 (transforming growth factor-β1，TGF-β1)與病理性瘢痕的發生發展關系非常密切[1]，可以趨化炎性細胞及組織修復細胞向創面聚集，誘導強烈的單核細胞炎癥反應、新生血管形成和促進成纖維細胞發生趨化性遷移、增生和合成細胞外基質(extracellular,ECM) ,因此幾乎影響到創面愈合和瘢痕形成過程中的所有階段[2]。現將其作用作一綜述。

1TGF-β1在細胞增殖中的作用

TGF-β1作為一種多功能細胞因子，調節成纖維細胞的生長和分化，刺激成纖維細胞增殖。正常狀態時主要儲存于血小板和成纖維細胞中,在創傷后濃度增加。早期TGF-β1可以誘導TGF-α、血小板衍生生長因子（PDGF）、重組堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）聚集到傷口,同時可以吸引單核細胞遷移到傷口并轉化為巨噬細胞,TGF-β1還通過抑制上皮細胞、內皮細胞和淋巴細胞來促進間質來源細胞的增殖。國內學者[3]通過觀察不同濃度及作用時間的TGF-β1刺激增生性瘢痕來源的成纖維細胞數量、細胞周期、增殖指數PI和細胞核內抗原（PCNA）的影響，發現TGF-β1濃度在100ng/ml時對細胞的促增殖作用達到飽和, PCNA表達明顯增強，說明TGF-β1使成纖維細胞DNA的合成明顯增加。Thinle[4]等在研究在病理性瘢痕中發現TGF-β1和TGF-β2水平顯著增高，他們認為Fas介導的成纖維細胞凋亡不僅由于對TGF-β1的過激反應，而且自分泌表達的TGF-β1加速了成纖維細胞的增殖和膠原合成速度，TGF-β1是瘢痕形成過程中抑制瘢痕疙瘩成纖維細胞凋亡過程的關鍵因素。

2TGF-β1在細胞外基質及纖維化形成中的作用

TGF-β1在創傷后期釋放直接作用于成纖維細胞胞膜上的TGF-β受體,刺激ECM中Ⅰ型前膠原合成, 抑制降解ECM的蛋白酶產生，擾亂了膠原合成與降解之間的平衡，引起ECM的沉積。Ardeshir[5]等通過病理性遺傳易感性研究，認為TGF-β1誘導ECM蛋白表達的差異性可能是病理性瘢痕的病因。Victor[6]等指出組織中TGF-β1不依賴于外源性的單核細胞和巨噬細胞以及內源性的肌成纖維細胞，而是通過細胞傳代和維持細胞表型的穩定性來維持組織中膠原的大量沉積。ECM內環境的穩定性維持在很大程度上依賴于基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPS）及其組織抑制因子（tissue inhibitors of MMP,TIMPS）的協調控制,MMPS-TIMPS是參與ECM降解和重建的主要蛋白酶系統。繆澤群[7]等認為在瘢痕形成早期TGF-β1調節基質金屬蛋白酶（MMPS）,使其分泌量顯著升高，通過降解上皮細胞和成纖維細胞的基底膜和ECM蛋白，促使ECM代謝增加，誘導瘢痕的形成。Kwak[8]等證實了TGF-β1可以抑制MMPS的表達和活化,上調TIMPS等蛋白酶抑制因子的表達,除此之外,可以通過自分泌和旁分泌的方式促進ECM成分如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原和纖維粘連蛋白的合成,從而阻礙ECM降解,產生沉積。Singh[9]等也認為TGF-β1過度表達導致器官纖維化發生,具體機制是通過影響ECM成分的變化來實現的。纖維化通過TGF-β1 持續高濃度的表達成正比增加,促進ECM成分的合成,抑制其降解,引起了ECM的大量沉積。Yong[10]等發現不同濃度TGF-β1誘導肌成纖維細胞以自分泌方式表達TGF-β1下調肌原蛋白的表達,在體外誘導纖維粘連蛋白生成。在肌肉損傷后，TGF-β1的濃度增高，不僅僅歸因于淋巴細胞浸潤而且還與局部的肌細胞有關，TGF-β1誘導肌細胞向成纖維細胞轉化，在骨骼肌受傷后纖維化機制中起到了至關重要的作用。在瘢痕纖維化形成機制方面,Colwell[11]等發現結締組織生長因子(connective tissue growth factor,CTGF) 在病理性瘢痕成纖維細胞中呈高水平表達,在TGF-β作用尤其是TGF-β1刺激下產生大量的CTGF,極大地促進了瘢痕的形成,在病理性瘢痕中尤為顯著。

3TGF-β1與血管形成

TGF-β1可以對血管內皮細胞的趨化性遷移、增生和分化起調節作用。組織損傷早期內皮細胞肥大，TGF-β1刺激巨噬細胞分泌血管發生因子，這種因子對內皮細胞有趨化作用，使內皮細胞分裂增生、趨化、向無血管或血管較少的區域遷移，逐漸形成毛細血管芽，延伸并融合成網并逐漸管道化，通過對瘢痕組織進行CD34微血管染色發現管腔被部分或完全阻塞，隨著時間的推移血管通暢度增大，血管由新生態變為成熟態[12]。Volker[13]等通過對血小板來源TGF-β1的研究認為處于生長期的內皮細胞在TGF-β1的特殊調控下，以細胞周期依賴性的特殊方式調節凝血系統的微環境。TGF-β1可以抑制G1期的內皮細胞，調節維持內皮細胞穩態蛋白的表達，血栓調節素、t-PA、U-PA以及PAI-1在S/G2期的高表達是由于TGF-β1在不同條件下選擇作用的，包括創面愈合和血管形成階段。Giovanni[14]等認為創傷早期TGF-β1應激性釋放濃度增高，誘導細胞調亡，阻止畸形血管產生。另外促使內皮細胞表達成纖維生長因子-2,上調血管內皮生長因子合成，TGF-β1是有效的血管發生誘導劑，對創傷愈合和瘢痕形成的血管形成階段有重要的調控作用。

4TGF-β1在傷口收縮中的作用

創傷修復后期傷口開始收縮,傷口中富含肌動蛋白的肌成纖維細胞沿收縮方向排列, TGF-β1是直接誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化的重要細胞因子。肌成纖維細胞具有介于成纖維細胞和平滑肌細胞之間的超微結構特征，具有很強的收縮功能，其動力主要來自于α-平滑肌肌動蛋白，這種細胞骨架蛋白是成纖維細胞收縮的典型標志。有學者[15]應用不同濃度的TGF-β1誘導瘢痕肌成纖維細胞來表達α-平滑肌肌動蛋白的作用。在創面愈合過程中，TGF-β1可趨化肌成纖維細胞到受傷部位，并誘導肌成纖維細胞表達高水平的α-平滑肌肌動蛋白mRNA在成纖維細胞中的表達。當TGF-β1含量達到50uɡ/l時，瘢痕成纖維細胞表達最強。他們認為TGF-β1和病理性創面收縮和瘢痕形成密切相關，在瘢痕形成過程中減少TGF-β1的生成或應用抗體阻斷TGF-β1的作用有可能會抑制瘢痕增生。Victor[6]等發現TGF-β1在40～600pmol/l濃度之間誘導可促進α-平滑肌肌動蛋白增長，在600pmol/l時作用達到峰值。TGF-β1誘導的膠原合成和α-平滑肌肌動蛋白表達之間的關系提示細胞膠原合成活性和肌成纖維細胞數量存在必然的聯系。

5TGF-β1在瘢痕組織中的表達及其轉導信號

付小兵[16]等對增生性瘢痕標本進行免疫組化染色發現TGF-β1染色呈陽性，在瘢痕形成早期TGF-β1顯著增高,TGF-βmRNA表達上調Ⅰ、Ⅲ或Ⅳ型前膠原基因表達促進瘢痕的增生，隨著炎癥的消退，瘢痕形成后期TGF-β來源減少，TGF-β1作用呈遞減趨勢，他們認為在瘢痕后期，bFGF在瘢痕形成后期作用較TGF-β1重要。Wang[17]等采用逆轉錄聚合鏈式反應技術在瘢痕組織和正常皮膚中觀察TGF-βmRNA的含量，前者為后者的5倍,在病理性瘢痕TGF-βmRNA持續性高表達,證實TGF-β,尤其是TGF-β1的持續存在,對瘢痕形成中ECM沉積有很重要的調控作用。TGF-β1在傷后初期就可以提供正常愈合的信號物質,當這些信號受到抑制或過度表達時可以引起愈合不良或瘢痕形成。TGF-β1的信號傳遞主要是通過胞內介導子Smads家族實現的，通道限制性Smad2和Smad3，參與主動特異性信號傳遞，將胞外刺激傳遞到細胞核內，調節細胞內特異的基因表達和蛋白合成。有研究者[18]用逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)的方法檢測不同時期瘢痕和正常皮膚的TGF-β1、Smad2和Smad3和Smad4基因表達,證明在瘢痕增生期,成纖維細胞快速增殖, TGF-β1的下游分子信號分子基因表達增強可能激活信號通路,引起了胞外基質的大量分泌,而在瘢痕成熟期Smad2基因表達降低,介導的信號通路減弱可能引起瘢痕組織細胞增殖速度降低,ECM合成減少,使瘢痕進入穩定成熟的階段。

6展望

TGF-β1作為一種多功能生長因子，在實驗研究方面, 由于它的誘導作用比較穩定,目前在許多實驗中作為主要誘導劑。在器官和組織間質纖維化中，TGF-β1的作用機制研究為其治療提供一個新的途徑。在創面愈合和瘢痕形成方面，對反義TGF-β1抑制瘢痕增生等基因技術的研究逐漸深入[19]，應用細胞因子調控已成為瘢痕治療的未來發展趨勢。目前TGF-β1生物制劑雖然在臨床應用方面還存在著作用短暫、來源受限、價格昂貴等限制，但是可以預期隨著TGF-β1在瘢痕形成中機理以及防治方面研究的不斷突破，將會有更廣闊的臨床應用前景。

[參考文獻]

[1]Niessen FB,Spauwen PH,Schalkwijk J,et al.On the nature of hypertrophic scars and keloids: A review[J]. Plast Reconstr Surg,1999,104(5):1435-1458.

[2]Niessen FB,Andriessen MP, Schalkwijk J,et al.Keratinocyt-derived growth factors play a role in the formation of hypertrophic scars[J].J Pathol,2001,194(2):207-216.

[3]謝舉臨,利天增,祁少海,等.轉化生長因子β1對培養的瘢痕成纖維細胞增殖的調控作用[J].中國組織化學與細胞化學雜志,2006,15(1):30-33.

[4]Chodon T, Sugihara T,Igawa HH, et al.Keloid-derived fibroblasts are refractory to Fas-mediatedapoptosis and neutralization of autocrine transforming growth factor-beta1 can abrogate this resistance[J].Am J Pathol,2000,157(5):1661-1669.

[5]Ardeshir Bayat,B.Oliver Bock,Uli Mrowitz,et al.Genetic susceptibility to keloid disease and hypertrophic scarring: Transforming growth factor-β1common polymorphisms andplasma levels[J].Plast ReconstrSurg,2003,111(2):539-542.

[6]Victor V,Petrov,Robert H,et al.Stimulation of collagen production by transforming growth factor-β1 during differentiation of cardiac fibroblasts to myofibroblasts[J].Hypertention,2002,39(10):258-263.

[7]繆澤群,李航. β1轉化生長因子對瘢痕疙瘩成纖維細胞分泌相關的基質金屬蛋白酶的影響[J].中華醫學美學美容雜志,2007,13(6):355-357.

[8]Kwak HJ,Park MJ.Transforming growth factor-beta1 induces inhibitor of metalloproteinase-1 expression via activation of extracellular signal-regulated kinase and sp1 in human fibrosarcoma cells[J].Mol cancer Res,2006,4(3):209-220.

[9]Singh NN,Ramji DP. The role of transforming growth factor-beta in atherosclerosis cytokine[J].Growth Factor Rev,2006,17(6):487-499.

[10]Li Y, Foster W,Deasy BM,et al.Transforming growth factor-β1 induces the differentiation of myogenic cells into fibrotic cells in injured skeletal muscle[J].Am J Pathol,2004,164(3):1007-1019.

[11]Colwell AS,Krummel TM,Longaker MT,et al.Fetal and adult fibroblasts have similar TGF-bata-midiated,Smad -dependent signaling pathways[J]. Plast Reconstr Surg,2006,117(7):2277-2283.

[12]李高峰,羅成群.瘢痕內微循環的變化[J].中華醫學美學美容雜志,2005,11(4):223-226.

[13]Stoldt VR,Schnorr O,Schulze-Osthoff K,et al.Transforming growth factor-β1 enhances the antifibrinolytic and prothrombotic state of growing endothelial cellsin a cell cycle-specific manner[J]. FASEB J,2006,20(5):965-973.

[14]Ferrari G,Pintucci G, Seghezzi G,et al. VEGF,a prosurvival factor,acts in concert with TGF-β1 to induce endothelial cell apoptosis[J]. PNAS,2006,103(14):17260-17265.

[15]謝舉臨,利天增,祁少海,等.轉化生長因子β1對培養的瘢痕成纖維細胞攣縮功能的作用.中國臨床康復[J].2004,29(8):6370-6371.

[16]付小兵,孫同柱,楊銀輝,等.堿性成纖維細胞生長因子和轉化生長因子β1在潰瘍與增生性瘢痕組織中的表達及其對創面修復的影響[J].中國修復重建外科雜志,2000,14(5):271-274.

[17]Wang R,Ghahary A,Shen Q,et al.Hypertrophic scar tissue and fibroblasts produce more TGF-β1 mRNA and protein than normal skin and cells[J].Wound Rep Reg,2000,8（2）:128-137.

[18]陳偉,付小兵,王海濱,等.增生性瘢痕形成和成熟過程中轉化生長因子β1及下游信號分子的基因表達變化[J].中華實驗外科雜志,2005,22(6):740-742.

[19]羅梅,姬永忠.反義TGF-β1抑制兔耳增生性瘢痕的實驗研究[J].中國美容醫學,2004,13(1):18-21.

[收稿日期]2008-11-12[修回日期]2009-1-6

編輯/張惠娟