瘢痕疙瘩相關干細胞研究進展

殷旭峰 布文博 陳旭 周炳榮

[摘要]瘢痕疙瘩（Keloid）是一種發病機制不明的皮膚纖維增生性疾病，伴有極高的復發率。近年來，通過對干細胞特征表面抗原鑒定，發現瘢痕疙瘩中可能存在間充質干細胞（Mesenchymal-like stem cell）和造血干細胞（Hematopoietic stem cells）。后續的研究進一步發現各種刺激因素作用下，例如：炎癥反應、外界張力作用下，發生上皮-間充質改變，這就影響了正常的干細胞所處的一個由間充質細胞、細胞外基質、血管和炎性細胞等共同構成的微環境（Niche），從而形成一種獨特的病理微環境來促進瘢痕疙瘩干細胞的增殖。外源性干細胞用于瘢痕疙瘩的臨床治療尚處于實驗階段，對瘢痕疙瘩相關干細胞的深入研究，將為探索瘢痕疙瘩發病機制和臨床治療提供一個新方向。

[關鍵詞]瘢痕疙瘩;干細胞;微環境;表型標志物;生物學特性

[中圖分類號]R619+.6? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2021）03-0186-04

Research Progress of Keloid-related Stem Cells

YIN Xu-feng1，BU Wen-bo2，CHEN Xu2，ZHOU Bing-rong1

（1.Department of Dermatology， the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029，Jiangsu，China;

2.Dermatology Hospital， Chinese Academy of Medical Sciences，Nanjing 210042，Jiangsu，China）

Abstract： Keloid is a skin fibroproliferative disease of unknown pathogenesis， with an extremely high recurrence rate. In recent years， with antigen identification of surface of stem cell features， mesenchymal-like stem cells and hematopoietic stem cells that may be present in keloid have been discovered. Subsequent research further found： under the effects of various stimulating factors， for example the effects of inflammatory response and external tension， epithelial-mesenchymal will change. This effects the niche in which the normal stem cells are located， a niche composed of mesenchymal-like cells， extracellular matrix， blood vessels， inflammatory cells， etc.Thus forming a unique pathological niche to promote the proliferation of keloid stem cells. The clinical treatment of exogenous stem cells for keloid is still in experimental stage. Deep research on keloid-related stem cells will provide a new direction for exploring the pathogenesis and clinical treatment of keloid.

Key words：keloid;stem cells;niche;phenotypic markers;biological characteristics

瘢痕疙瘩是一種自發或繼發于皮膚損傷后產生的異常纖維增生性疾病，主要特征是成纖維細胞過度增殖、細胞外基質的過度沉積，并且持續性侵入周圍正常皮膚，具有一定的浸潤性特征，伴有極高復發率[1-2]。有研究者從瘢痕疙瘩組織中分離并鑒定一組成體干細胞，稱為瘢痕疙瘩源性干細胞，其表達明顯的干細胞胚胎和間充質干細胞標志物[3]。經誘導后，具有向脂肪細胞、成骨細胞和軟骨細胞方向分化的能力[4]。本文主要綜述了瘢痕疙瘩中干細胞樣成分及對其發病機制和治療的潛在意義。

1? 瘢痕疙瘩組織中存在干細胞樣成分

根據胚胎發生時期不同，可以將干細胞分為胚胎干細胞和成體干細胞。幾乎在人體的每一種組織類型中存在具有組織特異性的成體干細胞。成體干細胞通過分化或釋放旁分泌信號分子來聚集炎癥細胞和組織祖細胞，從而提供子細胞重新填充丟失或損傷的組織[5-6]，對瘢痕疙瘩組織中呈可能存在的干細胞樣成分的研究主要圍繞成體干細胞的重要組成成分造血干細胞及間充質樣干細胞展開。

當下對干細胞的鑒定主要是根據其形態、多向分化潛能和表面抗原標記物等多方面共同進行。對于間充質樣干細胞，由于缺乏特異性表面抗原標記物，成為目前進行干細胞相關研究的一個嚴重阻礙[7]。有研究表明骨髓來源間充質樣干細胞表面標記物（CD29、CD44、CD71、CD90、CD106和CD124等）陽性，而不表達造血細胞系的特征性標記物CD45、CD34和CD14等[8-9]。另外，波形蛋白作為一種中胚層來源的標志分子，是間充質細胞的標記之一，主要表達于細胞漿中。在成纖維細胞中波形蛋白呈陽性表達[10]。

瘢痕疙瘩干細胞表型特點為高表達CD29、CD44、CD73、CD90等間充質樣干細胞表型，低表達或不表達CD45、CD34等造血干細胞表型，同時表達多能干細胞標志分子Oct4和波形蛋白，在非炎癥區域則不存在CD34陽性細胞[10-11]。但是有文獻指出，在瘢痕疙瘩的頂部和中部CD13、CD29、CD44、CD90陽性細胞明顯高于同一患者來源的正常皮膚，在瘢痕疙瘩中部則有CD34陽性細胞，并且隨著細胞的培養代數增加，間充質樣干細胞相關的表面標記物則逐漸下調，而造血干細胞相關的表面抗原標記物則是完全丟失[12]。Ola等[13]研究發現瘢痕疙瘩組織的CD34和C-KIT表達強度更高，其中CD34陽性細胞不僅僅存在于真皮血管周圍，由此推測造血干細胞可能參與瘢痕疙瘩的形成。目前的大多數研究表明，瘢痕疙瘩中可能同時有間充質樣干細胞和造血干細胞的存在，但是其分布并不是均一分布，這對瘢痕疙瘩源性的干細胞的提取純化提供了新思路，并且提示我們對于瘢痕疙瘩的治療可能需要針對這兩種不同的干細胞群體。

Moon等[14]報道在瘢痕疙瘩中發現了具有多分化潛能的間充質樣干細胞，這種瘢痕疙瘩衍生的間充質樣干細胞在細胞表面標記物方面，如：神經嵴干細胞標記物（如：Sox2、Nestin和CD133）和間充質樣干細胞標記物（如：CD13、CD29、CD44和CD90）與皮膚源性前體細胞極其相似。此外，將瘢痕疙瘩來源的成纖維細胞暴露于各種分化誘導培養基時，它們則可以分化成脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、平滑肌細胞和血管內皮細胞[8，10-11]。

對瘢痕疙瘩來源的成纖維細胞進行低密度克隆培養，發現瘢痕疙瘩成纖維細胞的克隆形成能力遠高于正常皮膚成纖維細胞，而正常皮膚來源的成纖維細胞則不能形成明顯的克隆集落[10，14]。推測瘢痕疙瘩來源成纖維細胞具有更強的自我更新能力，通過不斷的增殖來穩定自身并向外進行擴增，從而形成了浸潤生長的特性，這可能與瘢痕疙瘩組織中潛在存在的干細胞有關[14]。

2? 瘢痕疙瘩干細胞的病理生理學研究進展

2.1 腫瘤干細胞與瘢痕疙瘩：瘢痕疙瘩成纖維細胞的行為與腫瘤細胞相似，但與正常皮膚成纖維細胞相比，其過度表達一些腫瘤相關基因、抗腫瘤基因的失活以及生長因子和異常信號通路表達[15-16]。當正常干細胞暴露于病理微環境（Pathological niche）中時，它們很可能轉化成腫瘤干細胞[17]。有研究表明，血管內皮細胞標記物Oct4、Sox2、Pstat3和Nanog等間充質樣干細胞相關表面標記物在瘢痕疙瘩相關淋巴組織中高表達，顯示出瘢痕疙瘩能夠將正常皮膚干細胞轉化為特殊的“瘢痕疙瘩干細胞或瘢痕疙瘩祖細胞”病理微環境[18]。Notch信號通路是動物進化過程中高度保守的細胞間信號傳導通路，對于維持干細胞的未分化狀態，調控其增殖、分化和凋亡有著重要作用[4]。在正常皮膚創面愈合過程中，有研究人員發現隨著創面修復，Notch信號逐漸減弱[19]。在兔耳增生性瘢痕模型中，若阻斷Notch信號則可以抑制兔耳增生性瘢痕的形成[20]。而真皮成纖維細胞并不表達Notch信號，因此，抑制Notch信號很可能是通過調節表皮細胞的分化和增殖而起到抑制瘢痕增生的作用[20]。提示瘢痕疙瘩的病理微環境通過Notch信號通路不僅能維持瘢痕疙瘩中類似間充質樣干細胞的細胞自我更新，更能同時抑制其分化，并對其增殖進行調控[11，17]。

2.2 慢性炎癥反應與上皮-間充質轉換：上皮-間充質轉化在腫瘤的發生、發展及纖維化中起著重要作用[21]。不同類型的上皮細胞在不同因素的影響下，通過一系列生物學變化轉化為間充質細胞。此外，慢性炎癥也會引起結締組織纖維化，而瘢痕疙瘩的形成可能是炎癥在晚期不緩解，從而影響上皮-間充質轉換而導致持續性纖維化增生所致[22]。波形蛋白主要在間質細胞中表達，在多種上皮細胞來源的腫瘤中波形蛋白均高表達，涉及腫瘤的侵襲、轉移及預后[23]。有趣的是在瘢痕疙瘩表皮中波形蛋白陽性細胞明顯多于正常皮膚表皮，尤其以炎癥較為明顯的瘢痕疙瘩的邊緣區域為重。將永生化角質形成細胞系HaCat細胞與瘢痕疙瘩成纖維細胞共培養后，波形蛋白表達明顯增加，說明炎癥刺激可能誘導瘢痕疙瘩的上皮間充質轉換，并提示上皮-間充質轉換可能參與瘢痕疙瘩的發生或者加重[24]。

白細胞介素6（IL-6）除了其作為免疫調節劑的既定功能外，還可調節干細胞功能，維持造血干細胞的存在[25]。白細胞介素17（IL-17）則可增強由多種細胞因子介導的免疫反應，如：IL-6、腫瘤壞死因子等。有研究發現，IL-6不僅在IL-17的下游發揮作用，而且也是IL-17的關鍵上游靶點，從而形成一個促進自身免疫和過敏性疾病的旁分泌/自分泌反饋回路[26-27]。而在瘢痕疙瘩中IL-6和IL-17的表達均明顯高于周邊正常皮膚[3，28]。有研究發現阻斷IL-6可以抑制IL-17誘導的瘢痕疙瘩源性干細胞中Htert和Oct-4的表達上調，但阻斷lL-17不能抑制IL-6誘導的瘢痕疙瘩源性干細胞中Htert和Oct-4的表達上調[3]。猜測可能存在一個由IL-6和IL-17構成的正反饋環狀通路促進或維持瘢痕疙瘩的病理微環境，提供皮膚生長的增殖促進信號，導致腫瘤樣瘢痕疙瘩的生長[3]。

同時，Zhang等[3]將擴增的瘢痕疙瘩來源前體細胞（Keloid derived precursor cells），該細胞可能與瘢痕疙瘩間充質樣干細胞同源，并將其作為載體皮下移植到免疫功能低下的小鼠體內，再將IL-6結合到水凝膠載體中皮下移植到免疫功能低下的小鼠體內，構建了一個富含IL-6體外炎癥微環境。觀察到瘢痕疙瘩來源前體細胞移植小鼠中有豐富的類瘢痕疙瘩樣厚膠原纖維。而且在IL-6存在下產生的移植表達更高水平的Oct-4和Htert，以及更高的Htert酶活性。因此，研究者們認為瘢痕疙瘩所形成的特殊病理微環境促進瘢痕疙瘩來源前體細胞的增殖和分化。

2.3 張力因素與上皮-間充質轉換：瘢痕疙瘩通常發生機械張力較大的部位，如雙耳、前胸和肩胛骨區域，因此認為瘢痕疙瘩的形成與局部機械張力有關。張力傳導過程是將機械刺激轉化為生化信號，參與細胞反應過程[29]。宋海峰等[29-30]分析了整合素的表達，包括α2、α3、α5、αv、α8、α10、α11、β1和β3等數種分型，發現機械張力通過上調了整合素αv及整合素β3在瘢痕疙瘩相關性間充質樣干細胞中的表達從而上調細胞的增殖和膠原合成，而且整合素β3對機械張力更敏感，可作為瘢痕疙瘩的早期注射治療靶點。同時，與正常皮膚來源間充質樣干細胞相比，在瘢痕疙瘩來源間充質樣干細胞中整合素α8的表達下調，推測整合素α8可能是調節瘢痕疙瘩纖維化的負反饋機制，但對張力不敏感。但是Bouzeghrane等[31]報道了整合素α8和β1在正常大鼠心肌組織纖維化和瘢痕心肌的肌成纖維細胞中上調，推測整合素α8和β1在成纖維細胞和細胞外基質蛋白上具有協同作用，從而導致過度纖維化。

2.4 外源性間充質樣干細胞治療瘢痕疙瘩的實驗探索：近年來，一些研究都集中在利用間充質樣干細胞治療和預防瘢痕疙瘩。骨髓間充質樣干細胞條件培養基通過旁分泌信號抑制了瘢痕疙瘩中細胞外基質的合成，減弱了瘢痕疙瘩的細胞增殖和纖維化。而正常皮膚成纖維細胞條件培養基對瘢痕疙瘩成纖維細胞的增殖和遷移卻沒有抑制作用[32]。羊膜源性間充質樣干細胞條件培養基可顯著減弱α-平滑肌肌動蛋白表達的增加，從而抑制TGF-β誘導下形成的瘢痕疙瘩成纖維細胞的增殖和活化[33]。人脂肪組織源性間充質樣干細胞條件培養基能夠抑制細胞外基質相關基因的表達，同時降低蛋白的表達，使Akt、Erk1/2和Jnk的磷酸化水平均中度下降，且具有潛在旁分泌分子來治療瘢痕疙瘩[34]。胎兒真皮間充質樣干細胞下調瘢痕疙瘩抗凋亡蛋白bcl-2的表達，通過分泌可溶性物質上調瘢痕疙瘩促凋亡蛋白bax的表達，從而加速瘢痕疙瘩的凋亡[35]。

3? 展望

瘢痕疙瘩的形成過程是多基因、多位點、多因素及多通路等共同作用下所形成的。目前其發病機制尚不明確，治療方法多樣，還沒有一種理想的治療方法能治愈瘢痕疙瘩。而已有研究表明瘢痕疙瘩中存在多分化潛能的間充質樣干細胞，同時干細胞形成的一個獨特微環境再加之張力因素等外界機械因素及上皮-間充質之間的轉換來促進瘢痕疙瘩的生長，對這些可能機制的研究探索則可能使干細胞成為全新的瘢痕疙瘩潛在治療靶點。

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[收稿日期]2020-06-12

本文引用格式：殷旭峰，布文博，陳旭，等.瘢痕疙瘩相關干細胞研究進展[J].中國美容醫學，2021，30（3）：186-189.