舒文韜 郭長松 王軼楠
(吉林大學第一醫院臨床研究部生物樣本庫,長春 130000)
糖尿病、惡性腫瘤、感染等慢性疾病患者日益增多,全世界有650多萬慢性皮膚創面患者,治療慢性皮膚創面的總醫療費用每年超過250億美元[1-2]。然而,在過去的一個世紀里,臨床治療方法和創面護理的創新一直不夠[3]。在健康的生理條件下,皮膚創面愈合是一個高度有序的生物過程,由不同免疫細胞和基質細胞通過信號介質的溝通機制協調[4-5]。如果愈合過程不順利,急性皮膚創面將演變為慢性皮膚創面。一般來說,3個月內無法通過正常、有序、及時的修復過程達到解剖和功能上的完整性即被認定為慢性皮膚創面[6]。慢性皮膚創面的分類是多種多樣的,大量促炎細胞因子、蛋白酶和活性氧(reactive oxygen species,ROS)在慢性皮膚創面的形成中起關鍵作用[7]。在創面免疫微環境中,巨噬細胞和中性粒細胞對愈合進程產生的不利影響尤為突出[8-9]。而在細胞因子方面,慢性皮膚創面局部細胞因子IL-6、IL-17、IL-8、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)和TNF-α等相關因子的高水平表達是導致創面無法正常完成愈合階段的罪魁禍首[10]。在眾多針對改善慢性皮膚創面免疫微環境的手段中,生物材料的應用取得了較好的療效。本文將介紹慢性皮膚創面的成因、免疫微環境的形成機制,并對近年來國內外利用相關藥物及生物材料調控免疫微環境的研究加以綜述。
1.1皮膚創面的正常愈合過程 皮膚在損傷后會進入一個動態的、高度可控的恢復過程,該過程中涉及的不同類型的細胞及細胞內和細胞間的信號通路已得到廣泛研究[11]。這一過程包括4個連續的、部分交織的階段:止血、炎癥、增殖和組織重塑,代表了大多數組織的修復原則。止血期形成的纖維蛋白網絡不僅有助于增強屏障功能,還能促進細胞遷移和成纖維細胞增殖。局部中性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞的增加代表進入炎癥期,通常持續不到1周。在增殖期,角質形成,細胞遷移到受損真皮后,肉芽組織取代了止血期間形成的纖維蛋白網絡,這種新的基質有助于角質形成細胞的成熟,完成上皮化過程。損傷后2周可開始組織重塑,持續時間可達1年[11-12]。
1.2慢性皮膚創面的形成原因 影響慢性皮膚創面形成的因素是多樣化的。局部壞死組織的存在、各種病原體引起的感染增多、局部血管條件差和過度分泌的促炎細胞因子、蛋白酶和ROS等都可導致創面停滯在炎癥反應階段,無法正常愈合。此外,部分創面還可能在組織重塑階段形成嚴重的疤痕增生或瘢痕疙瘩而無法愈合[6,13]。
慢性皮膚創面形成的基礎疾病包括糖尿病、心腦血管疾病、惡性腫瘤和免疫抑制狀態,以及局部血管疾病、感染和重復性創傷。傷口愈合不良的特征包括慢性炎癥、細胞衰老、不良的細胞因子環境和嚴重的細菌定植[14]。根據病因,慢性皮膚創面發生率最高的類別是糖尿病性足潰瘍(diabetic foot ulcers,DFUs)、下肢靜脈潰瘍(venous leg ulcers,VLUs)和壓力性潰瘍(pressure ulcers,PUs)[15]。DFUs是糖尿病患者最常見的慢性并發癥之一,是導致患者下肢截肢的主要原因[16]。VLUs的主要病因是靜脈瓣膜功能不全和小腿肌肉泵功能不全,導致靜脈瘀血和高血壓,進而由于下肢靜脈壓力過大,導致靜脈血流量異常,最終在小腿皮膚上形成慢性潰瘍[17-18]。PUs是皮膚或皮下軟組織的局部損傷,表現為皮膚完整或開放性潰瘍,可能伴有疼痛,通常發生在骨突出的部位或醫療器械的壓迫部位[19]。損傷發生的主要因素包括應力因素(如抗壓強度和持續時間)和組織耐受性,主要受患者自身因素和外部微環境的影響[20-21]。
1.3慢性皮膚創面局部免疫微環境的形成機制 固有免疫介導的初始監視在創面愈合進程中對病原體和壞死組織的清除至關重要[22]。在創面愈合前期,Toll樣受體識別來自壞死組織和受損細胞外基質的信號以激活組織中的巨噬細胞,并募集其他炎癥相關細胞,包括中性粒細胞和肥大細胞。中性粒細胞產生抗菌物質并分泌細胞因子,肥大細胞可繼續招募中性粒細胞到損傷部位,并分泌細胞因子激活組織駐留的巨噬細胞。細胞因子的分泌將進一步介導獲得性免疫反應的激活,T、B等淋巴細胞活化,促使炎癥反應持續,最終導致慢性皮膚創面形成[23]。
與正常創面相比,慢性皮膚創面中的趨化因子表達失調和延長導致中性粒細胞和巨噬細胞浸潤過度和持續。盡管免疫細胞的初始浸潤受到損害,但一旦激活,創面處會產生高炎癥反應,促使炎癥細胞因子過度產生并損害其他對愈合至關重要的事件和過程,例如成纖維細胞的遷移和增殖,膠原蛋白的合成,促進成纖維細胞和血管前體細胞的凋亡。NF-κB調節的基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)產生也會增加,導致細胞外過量基質破壞和肉芽組織形成嚴重受損[24]。特別是中性粒細胞通過在慢性皮膚創面中上調MMP-8和下調MMP抑制劑金屬蛋白酶組織抑制因子1(TIMP1)的釋放而導致這些破壞性創面的狀況[25]。其中糖尿病創面是慢性皮膚創面中的一種,這種病理性炎癥是通過過度的TLR激活介導的。會導致促炎細胞因子如IL-6、IL-8和MCP-1表達量相應增加。TLR介導的炎癥異常還會導致肥大性瘢痕形成,促使創面過度愈合。由于過度生產細胞外基質成分(如膠原蛋白),會在創傷后產生肥厚性疤痕[26]。
2.1天然免疫細胞
2.1.1巨噬細胞 巨噬細胞是被招募到創面部位最重要的細胞。在炎癥早期,巨噬細胞表現出促炎表型,釋放促炎介質,如TNF-α、NO和IL-6,并產生蛋白酶和ROS來對抗病原微生物。此外,巨噬細胞還會吞噬創面碎片和凋亡細胞[27]。對凋亡細胞的吞噬會將促炎巨噬細胞(M1型)轉變為抗炎巨噬細胞(M2型),以完成炎癥階段向ECM重塑階段的轉化,抗炎表型的巨噬細胞有助于再上皮化、膠原蛋白沉積、血管生成、肉芽組織形成和創面修復[28-29]。功能失調的巨噬細胞與慢性皮膚創面的延遲愈合有關。然而,在創面愈合進程中對巨噬細胞功能有決定性影響的因素尚不明確。有文獻報道,過氧化物酶體增殖激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)家族分子可能通過調節巨噬細胞的功能調控慢性皮膚創面愈合。PPARs屬于核受體超家族的配體激活轉錄因子,有3個同種型,PPARα、PPARβ/δ和PPARγ。其中,PPARγ是轉錄協調巨噬細胞功能的關鍵因素[30-31]。CHEN等[32]研究發現,慢性皮膚創面局部巨噬細胞表面PPARγ表達上調。為了探究PPARγ的表達對慢性皮膚創面局部巨噬細胞功能的影響,該團隊構建了巨噬細胞PPARγ敲除(PPARγ-KO)小鼠,發現與野生型小鼠相比,PPARγ-KO小鼠創面局部巨噬細胞釋放更多的TNF-α;且PPARγ的缺乏下調了CD36、Mertk、Mfge8、C1qb和C1qc在巨噬細胞中的表達,從而降低巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用。CD36和Mertk是細胞表面受體,是凋亡細胞正確結合和隨后內在化所必需的。Mfge8、Gas6和C1q亞基(C1qb和C1qc)是調理素,其與凋亡細胞表面結合以啟動吞噬作用。由此推測PPARγ對于創面局部巨噬細胞功能的發揮,如對凋亡細胞的吞噬、抑制促炎細胞因子的產生、促進抗炎細胞因子的產生等非常重要。巨噬細胞的表型隨著創面愈合過程中局部免疫微環境的變化而發生改變,在愈合早期,以CD11b+/F4/80+/Ly6Chi巨噬細胞為主,發揮M1型巨噬細胞的促炎作用;進入中期愈合后,CD11b+/F4/80+/Ly6Chi巨噬細胞比例下降,表達甘露糖受體(CD206)的M2型巨噬細胞比例增加,通過分泌產生IL-10、TGF-β和VEGF等細胞因子發揮抑制炎癥反應,促進創面修復。SHOOK等[33]的研究進一步探索了表達CD301b的巨噬細胞亞群在皮膚創面愈合中的作用。研究者通過白喉毒素介導的巨噬細胞耗竭小鼠模型表明,表達CD301b的中期巨噬細胞的選擇性清除與多種髓系細胞清除會產生表型一致的傷口愈合缺陷;此外,將流式分選的髓系細胞亞群移植到同基因小鼠的3D創面時,只有CD206+/CD301b+巨噬細胞顯著促進增殖和成纖維細胞群重建。這些數據表明,在皮膚修復中期,表達CD301b的巨噬細胞亞群對修復過程的激活至關重要。
在慢性皮膚創面修復的過程中,將巨噬細胞從M1表型切換到M2表型是一種具有應用潛力的治療策略。基于不同類型巨噬細胞發揮不同作用的特點,巨噬細胞原位活化或外源巨噬細胞添加的策略有助于巨噬細胞的表型轉變,從而改善創面修復[34-35]。然而,創面環境復雜,其中的多種蛋白水解酶會造成相關因子的半衰期縮短,限制其作用。補充的外源性M2或M1減毒可能會導致免疫失衡,并形成可能導致胰島素抵抗的促炎環境[36-37]。因此,GAN等[38]從安全角度出發,設計和開發了一種魔芋葡甘露聚糖修飾的SiO2納米顆粒,該納米粒子可通過誘導巨噬細胞表面CD206的納米簇的聚集,研究表明CD206分子的聚集不僅是巨噬細胞表型的變化,也改變了巨噬細胞的功能,促使炎癥性巨噬細胞極化為M2型巨噬細胞。流式細胞術分析顯示損傷后第7天,納米粒子組創面組織中F4/80+/CD206+巨噬細胞(M2型)數量明顯高于對照組,創面中F4/80+/CD86+巨噬細胞(M1型)數量減少。納米粒子組中創面炎癥細胞因子,包括TNF-α和IL-6的水平明顯降低,說明該材料本身具有抗炎作用并促進創面愈合。
2.1.2中性粒細胞 中性粒細胞是參與創面早期愈合的主要白細胞。細菌內毒素,例如脂多糖(LPS),會刺激中性粒細胞釋放由細胞毒性蛋白的濃縮染色質形成的胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs),NETs的宿主防御機制主要通過釋放其核和顆粒內含物以遏制和殺死病原體[39]。但過量的NETs也可引起組織損傷。WONG等[40]研究發現,從糖尿病患者和小鼠分離的中性粒細胞被引發釋放NETs,導致創面愈合進程延遲,其原因可能與肽染色質精氨酸脫亞氨酶4(PAD4,在小鼠中由Padi4編碼)在糖尿病患者的中性粒細胞中表達升高,以及糖尿病小鼠創面中瓜氨酸化組蛋白H3(H3Cit,一種NETs標記)的含量升高有關,而以脫氧核糖核酸酶Ⅰ破壞NETs可加速糖尿病患者和正常血糖小鼠的創面愈合。因此,NETs會損害創面的愈合,尤其是在糖尿病慢性皮膚創面中;而抑制NETs的產生或裂解NETs可以改善慢性皮膚創面炎癥,促進創面愈合。
有研究者針對中性粒細胞的調節和NETs的產生有另外的發現。與樹突狀細胞相關的C型凝集素2(dectin-2)識別α-甘露聚糖在內的真菌多糖后會引發先天免疫應答[41]。MIURA等[42]以dectin-2缺陷型小鼠為研究模型確定了dectin-2缺乏癥和α-甘露聚糖的施用如何影響創面愈合過程。NETs含有高濃度的中性粒細胞彈性蛋白酶,α-甘露聚糖給藥可加速中性粒細胞彈性蛋白酶的合成,用中性粒細胞彈性蛋白酶抑制劑進行治療可改善α-甘露聚糖導致的創面愈合延遲。中性粒細胞彈性蛋白酶不僅是NETs的成分之一,而且是NETs形成的誘導劑。給予甘露聚糖增加的中性粒細胞彈性蛋白酶可能通過誘導NETs的形成而損害皮膚創面的愈合。這項研究表明,dectin-2介導的信號傳導對創面愈合和中性粒細胞炎癥反應,包括NETs的形成具有深遠影響。NETs的抗菌防御及其蛋白質負載的機制仍是未知之數。LL-37是一種抗菌肽,由包括中性粒細胞在內的多種細胞類型分泌產生,在防御細菌和真菌感染中具有重要作用[43]。LL-37-DNA復合物與自身免疫和慢性炎癥性疾病的發病機制有關。ATHANASIOS等[44]證明了大環內酯類抗生素克拉霉素可誘導LL-37-DNA復合物的形成,特別是帶有LL-37的NETs,其具有有效的抗菌活性。克拉霉素可通過進一步提高NETs上的LL-37水平顯著改善LL-37介導的中性粒細胞的抗菌活性和皮膚成纖維細胞的愈合能力。
以上研究表明,改善糖尿病創面延遲愈合的最簡單直接的方法就是減少NETs產生。而抑制PAD4可通過控制組蛋白瓜氨酸化阻礙NETs產生,為推進糖尿病創面愈合過程提供了可行方法。KAUR等[45]在此思路上選用了Thr-Asp-F-amidine(TDFA)這種三肽(蘇氨酸,天冬氨酸和鳥氨酸),TDFA是第2代不可逆抑制劑,可修飾PAD4酶的活性位點殘基。隨后,該團隊以藻酸鹽和明膠作為基質,開發了一種包含TDFA的藻酸鹽-明膠甲基丙烯酰胺基支架。用糖尿病大鼠模型實驗證明,與對照組相比,該支架的使用可使創面處的瓜氨酸化減少并抑制創面處的PAD4酶,導致NETs釋放減少。這種抑制NETs的方法加速了高血糖大鼠的創面愈合進程。
2.1.3肥大細胞 肥大細胞(mast cells,MCs)有助于常規創面的愈合,在炎癥期,MCs招募中性粒細胞到損傷部位,并分泌細胞因子激活組織駐留的巨噬細胞。在創面愈合進程處于增殖階段時,MCs通過分泌IL-4、VEGF和堿性成纖維細胞生長因子刺激成纖維細胞增殖[46]。
TELLECHEA等[47]應用糖尿病小鼠皮膚損傷模型研究了MCs在糖尿病皮膚愈合中的作用及機制。研究發現,在糖尿病患者和糖尿病小鼠中,未受傷的皮膚中脫顆粒的MCs數量與正常人或非糖尿病小鼠相比明顯增加。皮膚損傷后,非糖尿病小鼠皮膚中的MCs會發生大量的脫顆粒,而糖尿病小鼠中沒有觀察到MCs脫顆粒現象,這可能與糖尿病小鼠對損傷發生急性炎癥反應的功能障礙有關。用MCs脫顆粒抑制劑色甘酸二鈉預處理糖尿病小鼠皮膚,阻斷創傷前MCs脫顆粒可改善糖尿病小鼠的創面愈合并促進巨噬細胞向M2型分化。然而,令研究者意想不到的是,MCs缺陷小鼠無論是否有糖尿病,其創面愈合都受到損害,提示創傷前MCs脫顆粒可能抑制之后的創面愈合,而創傷后MCs的脫顆粒促進創面的愈合,并且MCs分泌的某些調節因子,如VEGF對于創面達到最佳愈合效果是必需的。
TELLECHEA ANA研究團隊在以上研究結果的基礎上,應用藻酸鹽繃帶實現MCs脫顆粒抑制劑MCS-01在皮膚創面局部的持續可控性釋放、在糖尿病小鼠促進創面的愈合,其機制可能是通過改變巨噬細胞極化、促進急性炎癥反應和免疫細胞向創面的遷移及活化NK-κB信號通路實現的。因此,對于皮膚創面局部MCs功能的精準調控將有可能促進糖尿病足部潰瘍的修復效果[48]。
2.2獲得性免疫細胞
2.2.1調節性T細胞 表達Foxp3的調節性T細胞(regulatory cells,Tregs)駐留在組織中控制炎癥并介導組織特定的功能。小鼠和人類的皮膚含有大量Treg細胞。NOSBAUM等[49]研究表明Treg細胞促進皮膚創面愈合。創面處的Tregs減少了IFN-γ的產生和促炎性巨噬細胞的積累。此外,皮膚中的Tregs在創傷后早期誘導EGFR表達,并通過這一途徑減輕創傷相關炎癥反應,促進創傷的正常修復。而Tregs中EGFR的譜系特異性缺失會減少創面處Tregs的聚集和活化,從而導致創面延遲愈合和促炎巨噬細胞增加。
2.2.2B細胞 有文獻報道,B細胞可作為組織再生的強大調節劑[50]。其中創面ECM成分可誘導創面B細胞中CD19依賴性TLR信號傳導,進而誘導細胞因子IL-10、TGF-β產生,直接減少炎癥反應[51]。B細胞產生的IgG1免疫球蛋白有助于損傷部位死亡細胞的調理,促進巨噬細胞的清除功能。SIRBULESCU等[52]把分離得到的成熟天然B細胞應用到糖尿病鼠創面處,在治療后第4天發現創面處細胞凋亡明顯減少,成纖維細胞增殖增強。在肉芽組織中,主要的活化生長因子(如TGF-β)表達增加。同時,與鹽水對照組相比,在B細胞治療的傷口中MMP2(一種衡量慢性傷口的指標)表達降低。因此,B細胞的存在可降低傷口微環境的蛋白水解特性,防止組織降解,有效地改變創面微環境中成熟免疫細胞群體的平衡并加速愈合過程[52]。
3.1白介素類 慢性皮膚創面局部存在大量炎癥細胞因子IL-6。各種類型的細胞,包括巨噬細胞、T細胞、成纖維細胞、角質形成細胞和內皮細胞,都會產生IL-6[53-54]。IL-6是一種M1型巨噬細胞相關的炎癥因子,調節下丘腦-垂體-腎上腺軸,參與單核細胞趨化、血管生成和膠原積累[55]。創傷發生前和創面愈合早期,非糖尿病和糖尿病小鼠皮膚或創面處IL-6的表達情況存在顯著差異。創傷前糖尿病小鼠皮膚中IL-6已經上調,提示局部是一種持續炎癥狀態。創傷后早期階段,非糖尿病創面IL-6表達明顯高于糖尿病創面。因此,在創面愈合早期降低的IL-6水平可能會對隨后的創面愈合階段產生不利影響。此外,由于糖尿病創面長期暴露于高水平IL-6的環境中,IL-6受體(IL-6R)反應可能減弱,促使細胞對傷后IL-6水平的增加脫敏,導致創面愈合延遲[56]。在非糖尿病鼠創面處,IL-6通過激活p38 MAPK和PI3K/Akt信號通路來刺激成纖維細胞遷移;但在糖尿病小鼠成纖維細胞中,這些信號通路都是異常的[57]。
IL-8是一種趨化因子。多形核中性粒細胞(PMN)和炎癥性單核細胞/巨噬細胞不受控制的激活會導致創面組織破壞,進而導致包括趨化因子在內的炎癥性介質大量產生。這種主要基于MCP-1和IL-8的持久趨化因子梯度會促使創面持續受損,導致慢性皮膚創面形成[58-60]。Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)在慢性創傷的發病機制中起重要作用,TLR9是參與先天免疫調節的主要受體。TLR9主要在人類的B細胞和髓系細胞亞群中表達,參與系統和局部炎癥反應。TLR9的激活可誘導髓系細胞釋放促炎分子(如IL-8),IL-8通過氧化應激增加,該氧化應激導致炎癥細胞募集,從而進一步增加氧化應激,導致在高葡萄糖環境中發生局部炎癥,引起持續性傷口炎癥,最終導致糖尿病足潰瘍[61]。
輔助性T細胞17(Th17)通過釋放IL-17促進中性粒細胞的募集和活化,促進炎癥發生。局部和全身性Th-17免疫反應也會導致IL-22水平升高。IL-22通過ERK/MAPK信號傳導增強緊密連接的形成,并在黏膜界面上調緊密連接蛋白,增強皮膚、肺和腸的屏障功能,從而幫助維持黏膜免疫。Th-17通過這種方式細胞調節免疫和宿主上皮穩態,尤其是在宿主/環境界面。雖然Th-17反應降低可能會減少細菌清除并增加上皮細胞的脆弱性,但不受控制的Th-17效應可能會誘發自身免疫性疾病[62]。有研究者應用IL-17缺陷小鼠觀察IL-17在糖尿病小鼠創面愈合中的作用,研究發現IL-17缺陷小鼠體內表達促愈合分子CD206的炎癥性巨噬細胞減少,創面愈合明顯加速,表明糖尿病小鼠體內IL-17的抑制可能通過改變巨噬細胞的極化促進創面的愈合[63]。
IL-33作為Th-2型免疫應答的誘導劑,在激活Th-2相關反應、加速中性粒細胞和巨噬細胞募集、誘導嗜酸性粒細胞和MCs脫顆粒等方面具有廣泛的免疫調節功能,IL-33治療的糖尿病小鼠再上皮化和新生血管顯著改善,膠原沉積增強,創面愈合明顯加快,同時,創面部位的白細胞浸潤明顯增加,特別是M2型極化的巨噬細胞。此外,應用IL-33體外擴增的M2型巨噬細胞明顯有助于成纖維細胞增殖和ECM產生。這些現象表明IL-33在促進糖尿病創面愈合中起至關重要的作用[64]。
針對炎癥相關因子的相關治療手段很多,生物材料的應用成為一大熱門。新型水細胞泡沫敷料(hydrocellular foam dressings,HCFs)是新開發的適用于中重度創面的敷料,可為創面提供較豐富的創傷相關組織液的濕潤的微環境。HCFs與創面的接觸層是非黏附性的,因此不會黏附于創面處;防水外層有助于防止細菌污染。YAMANE等[65]研究表明,HCFs除了作為敷料自身對創面的保護作用以外,還能顯著降低大鼠創面周圍皮膚和肉芽組織中炎癥因子IL-1、IL-6和IL-10的基因表達水平,防止過度炎癥對組織的損傷,并促進局部的再上皮化,促進了創面的愈合。AMIN等[66]比較了中藥蜂毒與雙氯芬酸水凝膠對慢性皮膚創面的抗炎作用。該團隊利用冷凍融化的方法將蜂毒加入聚乙烯醇(PVA)/殼聚糖(CS)基水凝膠中。體內實驗表明,該蜂毒PVA/CS水凝膠提高了羥脯氨酸和谷胱甘肽的基因表達水平,降低了IL-6水平,其抗炎作用可與雙氯芬酸水凝膠相媲美。
3.2MCP-1 MCP-1/CCL2是調節單核細胞/巨噬細胞遷移的關鍵趨化因子之一。早期炎癥反應主要由外周血中募集的單核細胞衍生的巨噬細胞(MoMφs)調控,而單核細胞到創面的早期招募依賴于各種受體和信號分子的產生[67]。趨化因子受體2(CCR2)是主要存在于MoMφ上的趨化因子受體,該趨化因子的作用是維持循環中單核細胞的穩態水平,并引導MoMφs募集到組織損傷部位,對于全身性炎癥期間單核細胞從骨髓中趨化到外周的過程至關重要[68]。在初始組織損傷時,CCR2的主要配體之一,趨化因子受體配體2(CCL2),又名MCP-1,在創面局部產生增加,該配體與存在于Ly6Chi單核細胞上的CCR2受體結合,將單核細胞招募到創面局部,標志著巨噬細胞介導的傷口愈合炎癥階段的開始[69]。高脂飲食誘導的肥胖狀態中,肥大脂肪細胞表面MCP-1/CCL2和受體CCR2表達增高,MCP-1產生增加,促進單核細胞大量募集,并在局部分化為M1巨噬細胞,單核細胞在炎癥狀態下,90%以上分化為M1巨噬細胞,并能影響T細胞免疫。CCL2表達與Th2細胞極化反應的發展相關,CCL2是Th0細胞向Th2表型極化的有利因素[70]。于是,有研究者提出了一種通過靜電紡絲將姜黃素/明膠混合成納米纖維氈,以充分提高疏水性姜黃素用于創面修復的生物利用度的方法,在愈合過程中釋放出的姜黃素具有協同信號傳導作用:①通過激活Wnt信號通路動員創面成纖維細胞;②通過降低成纖維細胞MCP-1的表達持續抑制炎癥反應[71]。
3.3TNF-α TNF-α是一種由脂多糖刺激巨噬細胞分泌的炎癥細胞因子,被認為是慢性皮膚創面愈合延遲的主要致病因素。抗TNF-α的治療對創面修復表現出積極作用[72]。TNF-α通過增加黏附分子表達促進中性粒細胞黏附于血管內皮細胞,使其從血管間隙遷移到炎癥部位[73]。在慢性皮膚創面如糖尿病創面高糖環境中,大量M1型巨噬細胞浸潤,導致過量的TNF-α表達。而TNF-α的表達上調角質形成細胞中TIMP1表達,并促使角質形成細胞遷移受損,最終導致糖尿病狀況下創面愈合受損。因此,靶向TNF-α是促進糖尿病創面愈合的重要治療方法[74]。TNF-α介導的巨噬細胞極化對慢性皮膚創面的形成具有重要意義,KUSNADI等[75]應用人源原代巨噬細胞進行TNF反應的轉錄組學和表觀基因組分析,研究表明TNF刺激激活SREBP2(膽固醇生物合成基因的主要調節劑),并擴展了SREBP2的基因譜,包括結合并激活炎癥和干擾素反應的基因組。在腹膜炎和皮膚創傷愈合模型中,SREBP功能的遺傳阻斷可使巨噬細胞極化平衡從炎癥轉變為修復表型。髓系細胞中SREBP活性的基因阻斷或皮膚局部SREBP抑制劑的應用可以改善炎癥狀況下慢性皮膚創面的愈合。
慢性皮膚創面因原發疾病的不同具有多種特點,但在皮膚局部免疫微環境上具有許多共同特征。本文從構成慢性皮膚創面獨特免疫微環境的免疫細胞入手,闡述了創面愈合不同階段免疫細胞及相關效應分子的動態變化、相互作用及機制。進而對以免疫細胞功能調控和效應分子分泌調節為治療靶點,各種新型生物材料、生物制劑,如納米粒子、抗菌肽、生物敷料、體外活化或誘導分化的免疫細胞在慢性皮膚創面愈合中的應用效果及前景進行了綜述。
盡管臨床應用及基礎研究的敷料多種多樣,但針對慢性皮膚創面復雜的局部微環境,敷料功能化和個性化的研究還略顯不足。慢性皮膚創面的發生常常源于患者的原發性基礎疾病,對于原發病因的明確以及局部創面情況的把握有助于慢性皮膚創面的精準治療。因此,同時具有診斷和治療功能敷料的開發是本領域重要的研究方向。具有診斷功能的新型敷料能夠實時分析創面的病理狀態,特別是針對暫時性皮膚完整的皮下組織的早期病理性改變這種情況,該敷料的應用可以為治療提供即時準確的依據。
再者,因為組織工程研究中所遇到的問題及所使用的研究方法都有很多相似之處,所以用于組織修復中的新興技術也可在慢性皮膚創面的治療中加以利用。由于皮膚創面的愈合過程代表了大部分組織的修復過程,廣泛應用于骨科和神經外科修復的技術,如3D打印,也適用于慢性皮膚創面的修復。根據患者創面的個性化特征,如創面的位置、大小、深度、周圍組織等情況,利用計算機輔助設計可以制作出針對性強、個性化的功能性敷料。
除了材料與方法的創新之外,將針對慢性皮膚創面免疫微環境的新型藥物一并使用,起到協同的效果,這樣的設計與研究將會大大提高慢性皮膚創面治療的效率。如前所述,糖尿病潰瘍是慢性皮膚創面的主要類別,目前針對糖尿病潰瘍等慢性皮膚創面的新藥層出不窮,如二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制劑和胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)受體激動劑等,這些藥物通過不同降糖機制達到促進創面愈合的效果。將針對慢性皮膚創面免疫微環境的藥物包載于功能性生物敷料中,協同治療慢性皮膚創面將有效提高慢性皮膚創面的治療效果,并將取代更多的臨床侵入性手術療法。
總之,對于慢性皮膚創面局部免疫微環境動態變化的進一步精準和時空全景描繪,以及具有生物活性的無機或有機醫用材料在生物相容性、功能可控性方面的進步必將促進慢性皮膚創面愈合領域治療難點的逐一攻破,降低治療風險和成本,大大提高患者的生存質量。