巨噬細胞極化在增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中的作用

張思敏 亓發芝

(復旦大學附屬中山醫院整形外科,上海 200031)

病理性瘢痕是皮膚網狀真皮層損傷后，在愈合過程中以Ⅰ、Ⅲ型膠原為主的細胞外基質合成大于分解導致過度沉積的一種真皮纖維化疾病。病理性瘢痕區別于正常瘢痕(又稱成熟瘢痕)，它主要包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩。病理性瘢痕嚴重影響美觀、皮膚功能及患者心理體驗，然而其發病機制復雜，目前尚未闡釋清楚。

巨噬細胞是皮膚損傷時繼血小板和中性粒細胞后較早到達創傷處的免疫細胞，在創面愈合中發揮重要作用，日益受到研究者重視。創傷愈合的三個階段“炎癥反應、組織增生、修復重建”中，巨噬細胞不僅在炎癥過程中清除細胞碎片，而且在增殖過程中促進成纖維細胞增殖及新生血管形成，在重建過程中調節成纖維細胞完成修復后死亡和血管退化[1]。已有研究顯示，巨噬細胞與創傷愈合和病理性瘢痕有關。

1 巨噬細胞的極化分型

巨噬細胞主要分為M1型和M2型，M1型又稱經典活化巨噬細胞，M2型又稱選擇性活化巨噬細胞，M2型巨噬細胞又分為M2a、M2b、M2c，它們具有不同的細胞表面受體，胞內存在不同的酶，分泌不同的細胞因子。

根據巨噬細胞所處的微環境和疾病狀態不同，M1和M2可在環境因素的作用下相互轉化，未分型的單核細胞也可發生向M1或M2的極化[2]。巨噬細胞可在IFN-γ、損傷相關分子模式(Damage associated molecular pattern,DAMP)、病原相關分子模式(Pathogen-associated molecular pattern,PAMP)、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(Granulocyte macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)等刺激下極化為M1，其中脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)是最常見、最經典的一種PAMP。M1分泌高水平的TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12和IL-23[3,4]。巨噬細胞也可在一些條件刺激下極化為M2型，其中，在IL-4和IL-13的刺激下極化為M2a型，在IL-1和LPS的刺激下極化為M2b型，在IL-10和TGF-β的刺激下極化為M2c型。M2分泌高水平TGF-β、IL-10、結締組織生長因子和纖連蛋白[3,4]。

2 巨噬細胞與病理性瘢痕的關系

2.1巨噬細胞與病理性瘢痕的關系 病理性瘢痕在成人中出現，而不發生于胎兒。胎齡33周以前的胎兒皮膚組織中可觀察到，CD68+巨噬細胞數量少且功能尚未發育成熟，而成人皮膚組織中成熟的巨噬細胞明顯增多[5,6]。成人增生性與非病理性瘢痕對比研究顯示，增生性瘢痕中存在較多CD68+巨噬細胞，而非病理性瘢痕中巨噬細胞較少，說明巨噬細胞可促進增生性瘢痕形成[7]。

對正常皮膚、增生性瘢痕(<6個月)、增生性瘢痕(6～12個月)、瘢痕疙瘩和成熟性瘢痕(>8年)進行比較，增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中巨噬細胞明顯多于正常皮膚；增生性瘢痕(<6個月)與增生性瘢痕(6～12個月)沒有明顯差異，但均顯著多于成熟性瘢痕；瘢痕疙瘩與增生性瘢痕(<6個月)相比，巨噬細胞明顯較少，瘢痕疙瘩與增生性瘢痕(6～12個月)相比差異不大；瘢痕疙瘩與成熟性瘢痕相比明顯較多，以上結果提示巨噬細胞與增生性瘢痕的不同時期和瘢痕疙瘩的相關性不同[8]。

動物實驗顯示，缺乏中性粒細胞和巨噬細胞PU.1基因的敲除小鼠中，炎癥反應缺失，TGF-β減少，愈合加快，說明巨噬細胞的缺失可促進皮膚創傷愈合[6]。由此可見，人和動物中巨噬細胞與病理性瘢痕的形成密切相關。

文獻表明，病理性瘢痕與非病理性瘢痕中14種基因表達存在明顯差異：①促炎因子3種：TNF-α，IL-1α，IL-1RN；②炎性因子5種：C3，CCL2，CCL3，CXCL2，CXCR2；③抗炎因子2種：TGF-β3，IL-10；④血管生成相關1種：重組人血管生成素1；⑤細胞外基質沉積相關2種：Ⅲ型膠原，尿激酶型纖溶酶原激活物(PLAU)；⑥適配子1種：磷脂酶A2[7]。其中病理性瘢痕較非病理性瘢痕表達上升的為PLAU，TGF-β3，其余11種均表達下降。同時，病理性瘢痕中M2出現較晚(第4周)，且到第6周才下降，這種M2的趨化延遲可能與病理性瘢痕中上述炎性因子減少有關[7]。

2.2巨噬細胞極化與病理性瘢痕的關系 先前研究主要是關于巨噬細胞與病理性瘢痕的關系，而很少將巨噬細胞按不同分型予以討論。近些年來，開始有研究探討巨噬細胞的極化分型與創傷愈合或病理性瘢痕的關系。

研究顯示，與正常創傷愈合相比，增生性瘢痕中M2明顯增多[9]。與非病理性瘢痕相比，增生性瘢痕中存在較多CD163+M2，出現延遲但浸潤時間延長[10]。與正常皮膚相比，瘢痕疙瘩中CD14+M2明顯增多，且TGF-β、IL-10、IL-12、iNOS轉錄水平和蛋白水平均顯著升高，提示瘢痕疙瘩中M2相關基因表達明顯高于M1，說明增多的M2在瘢痕疙瘩形成中發揮主要作用[10]。

在皮膚創傷愈合和瘢痕形成的不同階段去除或敲除巨噬細胞，呈現出不同結果。運用兔耳瘢痕模型，術前1 d與術后1 d用氯膦酸二鈉脂質體早期去除全身單核巨噬細胞[11]。與對照組比較，去除組愈合總時間明顯縮短，細胞增殖更活躍，但愈合后去除組的增生性瘢痕更明顯，瘢痕增生指數更高，真皮組織細胞數量更多，說明早期去除巨噬細胞可減少創面愈合總時間、促進創面愈合，但增加瘢痕形成。

在愈合的不同階段用白喉毒素，運用LysMCre/iDTR小鼠制造皮膚創面模型：①早期(炎癥時期)敲除導致早期的愈合延遲。然而在后期，早期敲除組較對照組愈合更好，但血管化、上皮化減少，瘢痕組織范圍和收縮力更小。說明早期巨噬細胞在創傷發生后立即促進富含血管的肉芽組織、肌成纖維細胞形成以及創面收縮，發揮早期促愈合的積極作用；敲除后延遲早期愈合，但從愈合全過程來看，早期敲除促進創面愈合，與前述用氯膦酸二鈉脂質體去除早期巨噬細胞結果一致；而關于早期去除或敲除巨噬細胞對瘢痕形成的影響，與前述相反，反映出巨噬細胞在創面愈合與瘢痕形成中功能的復雜性。②中期(組織形成期)去除巨噬細胞導致創面出血，難以愈合。③晚期(組織成熟期)去除巨噬細胞不影響愈合與修復，說明晚期巨噬細胞對組織成熟與瘢痕形成的作用不大[12]。

CXCL12，對淋巴細胞與單核細胞具有強烈趨化作用，其特異性受體為CXCR4，存在于大部分組織和器官的細胞表面，其中包含單核-巨噬細胞。臨床研究顯示，在燒傷導致的病理性瘢痕中，CXCL12/CXCR4信號通路增強，皮下局部應用IFNα2b，該通路下調、瘢痕組織重建[13]。

2.3M1/M2型巨噬細胞通過分泌細胞因子影響病理性瘢痕形成 M1主要分泌TNF-α。增生性瘢痕形成早期，瘢痕內TNF-α表達較正常皮膚組織低下，提示TNF-α含量降低與增生性瘢痕形成有關，隨著增生性瘢痕的組織成熟，TNF-α含量明顯逐漸升高，但仍低于正常皮膚[14]。結合前文所述用脂質體去除早期M1導致瘢痕形成增加的結果，提示去除M1引起的TNF-α分泌減少可能是影響瘢痕形成的重要因素。

M2a和M2c主要分泌TGF-β，M2a還可分泌CTGF。TGF-β在前2/3孕期的胎兒皮膚中表達水平較低，正常成人皮膚中幾乎不表達，瘢痕中明顯高表達，而在成熟瘢痕中低表達，這種TGF-β表達狀態的差異可能也與瘢痕形成有關，提示病理性瘢痕的形成可能與M2分泌的TGF-β增多有關[15,16]。TGF-β/Smad/CTGF信號通路是增生性瘢痕形成的經典信號通路之一，通過多種方式抑制該通路，可明顯減輕瘢痕形成[17,18]。同時，由巨噬細胞分泌或其他來源的TGF-β也可作用于巨噬細胞，從而影響瘢痕形成。TGF-β的趨化作用可促進巨噬細胞向創傷處移動[19]。

M2型還可分泌血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)[2]。VEGF在正常皮膚組織中低表達，而在瘢痕疙瘩中表達明顯持續性增高，提示VEGF升高可能與瘢痕疙瘩形成有關[19]。巨噬細胞分泌的TGF-β1和VEGF，可促進上皮細胞存活。敲除小鼠創傷愈合中期的巨噬細胞，由于缺乏TGF-β1和VEGF，可觀察到上皮細胞凋亡和血管失穩，說明創傷愈合中期的巨噬細胞可促進血管化、上皮化[12，20,21]。淋巴管形成在創傷愈合中具有重要作用，抑制COX-2或缺失EP3、EP4，導致M2的募集減少，M2產生VEGF-C/D減少，從而影響創傷愈合[22]。

血小板衍生生長因子(Platelet derived growth factor，PDGF)主要由血小板α顆粒貯存并分泌，當皮膚組織受損時，M2成為合成并分泌PDGF的主要細胞之一，同時，巨噬細胞表面存在PDGF受體，可受PDGF的影響和調節。研究顯示，增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中，PDGF-A和PDGF-B的含量明顯多于正常皮膚，通過誘導微血管生成從而促進病理性瘢痕形成[23]。由巨噬細胞分泌或其他來源的PDGF還可結合巨噬細胞的PDGF受體，激活并趨化巨噬細胞至損傷處，通過進一步促進成纖維細胞產生過多膠原，PDGF也可直接作用于成纖維細胞表面的PDGF受體，促進其活動[24]。PDGF也可通過促進金屬蛋白酶組織抑制劑-1表達，從而抑制基質金屬蛋白酶-1對多余膠原的降解作用，導致病理性瘢痕形成[25]。

成纖維細胞生長因子(Fibroblast growth factor，FGF)是M2分泌的細胞因子之一，酸性成纖維細胞生長因子(acidic GFG，aFGF)、堿性成纖維細胞生長因子(basic FGF，bFGF)和成纖維細胞生長因子-7(FGF-7)參與調控創傷愈合和瘢痕形成過程[26]。aFGF抑制瘢痕增殖期的成纖維細胞增殖，而bFGF、FGF-7促進增殖期的成纖維細胞增殖[27]。M2主要分泌bFGF，提示M2可通過分泌bFGF發揮促進愈合、促進瘢痕增殖期的雙刃劍作用。MFG-E8(Milk fat globule-epidermal growth factor-8)基因在組織愈合中發揮對巨噬細胞極化的調節作用，促使M1向M2轉化，促進bFGF(FGF-2)生成，進一步促進成纖維細胞的增殖與遷移，從而促進創面愈合[28]。研究顯示，M2a高表達fgf2基因，通過纖維母細胞生長因子-2(FGF-2)信號通路促進血管形成。M2c通過胎盤生長因子信號通路促進血管生成[29]。