抗血管化在瘢痕治療中的研究進展

沈一蕊 丁飛雪 劉菲 楊軍

【提要】 皮膚傷口愈合過程中過度的炎癥反應導致異常的血管生成，或受損的血管退化阻礙了傷后愈合而形成瘢痕。瘢痕組織比正常皮膚真皮含有更多的微血管，大量研究證實了抗血管化療法抑制病理性瘢痕的有效性。本文對近年來血管生成在瘢痕形成中的作用以及抗血管化療法的機制進行綜述，以期為瘢痕治療提供新的靶點。

皮膚傷口愈合是一個復雜的病理生理過程，通常分為止血期、炎癥期、增生期和重塑期，受到多種細胞、細胞因子和生長因子的調控[1]。病理性瘢痕是皮膚傷口異常愈合的結果，其特點為成纖維細胞的異常增殖和細胞外基質的過度沉積[2]。研究顯示，過度的炎癥反應導致的異常血管生成或受損的血管退化都會阻礙傷口愈合，導致瘢痕的形成和功能障礙[3]。病理性瘢痕組織比正常皮膚真皮含有更多的微血管，臨床上也可觀察到增生期瘢痕有著更豐富的血供[4-5]。在皮膚以外的組織中，血管生成也與纖維化有關(如肝纖維化、肺纖維化)[6-7]。大量研究證實了抗血管化療法抑制增生性瘢痕的有效性[8-11]，本文旨在對近年來血管生成在瘢痕形成中的作用，以及抗血管化療法的機制研究進行綜述，以期為瘢痕治療提供新的治療思路及靶點。

1 血管生成在瘢痕形成中的作用

血管生成是皮膚傷口愈合的關鍵環節，新生血管(Neovascularisation)的形成對組織修復至關重要，血管床能夠為組織提供充足的氧氣、營養物質并保證代謝廢物的排泄[12]。血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)是最有效的促血管生成因子，一氧化氮(Nitric oxide，NO)與之相互作用。VEGF通過增加內皮一氧化氮合酶(Endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表達來增加NO的表達，并通過減少黏附和聚集來進一步影響內皮細胞的遷移。反之，NO也刺激角質形成細胞中VEGF的表達，導致VEGF和NO的快速積累。皮膚內皮細胞在VEGF的作用下生成毛細血管，隨著毛細血管的生成增多，內皮細胞表達eNOS并產生更多的NO[13-14]。此外，在傷口愈合早期，巨噬細胞通過釋放成纖維細胞生長因子2(Fibroblast growth factor-2，FGF-2)、血管生成素(Angiopoietin)、VEGF-A和轉化生長因子β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)促進傷口愈合。各種基質金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMP)在血管生成過程中也起著重要作用，促進細胞外基質的重塑[15]。但是，異常的促血管生成刺激水平也可能加劇瘢痕的形成，從而導致組織器官功能障礙和引發疼痛。異常的傷口愈合不僅表現為延遲愈合，還可以表現為過度愈合，其主要特征是大量細胞外基質沉積，異常的血管形成和細胞增殖。過去普遍認為傷口愈合需要強有力的血管生成反應，而近期的多個研究表明，血管生成減少并不影響傷口的良好愈合，甚至對傷口愈合的長期結果是有益的。例如，胎兒皮膚和口腔黏膜內的傷口愈合迅速且無瘢痕生成，與正常愈合的成人皮膚傷口相比，傷口內血管化、纖維化及炎癥反應都少得多[16-17]。通過部分阻止毛細血管生成不僅可以控制血管密度、減少水腫以及血管消退的需要，還能減少瘢痕的形成[18-21]。

2 VEGF在傷口愈合及瘢痕形成中的作用

VEGF是一種40～45 kDa大小的異二聚體肝素結合蛋白，最初被發現可調節血管的通透性[22]，后被發現是一種有效的促血管生成介質。VEGF結合兩個高親和力酪氨酸激酶受體，即血管內皮生長因子受體1(Vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR-1)和VEGFR-2，以發揮其對血管內皮細胞的作用。VEGF通過這些受體發出信號調控內皮細胞的增殖、遷移及分化，強烈地促進了新生血管的萌發[23-24]。表皮中的角質形成細胞被認為是傷口愈合過程中VEGF的主要來源，但VEGF也可以由皮膚成纖維細胞和巨噬細胞產生[25]。Liu等[26]研究了重組人VEGF165蛋白對遺傳性糖尿病小鼠(db/db)全層皮膚傷口的影響。研究證明，經VEGF處理的傷口在12 d后會加速修復，隨著上皮化、基質沉積的增加，細胞增殖增強，肉芽組織中血小板源性生長因子B(Platelet derived growth factor B，PDGF-B)和FGF-2上調。由此認為VEGF可以通過局部上調組織修復關鍵生長因子，并系統地動員骨髓來源的干細胞(包括有助于血管形成的細胞群)來改善傷口愈合。Zacchigna等[27]研究了表達VEGF165的腺相關病毒(Adeno-associated virus，AAV)載體對傷口愈合的基因治療的效果，VEGF165在大鼠全層切除皮膚傷口中明顯誘導了新血管的形成，從而縮短了愈合時間并加速了表皮和真皮的重塑。

盡管已有大量研究表明VEGF-A在皮膚傷口愈合過程中起著關鍵作用，然而VEGF可能不僅僅起到新血管生成的介導作用，還很可能在傷口愈合過程中起著更加多樣化的作用，甚至會影響瘢痕組織的形成。多個研究證明，在增生性瘢痕組織、瘢痕疙瘩組織及成纖維細胞中，VEGF均有高水平表達[28-30]。針對成年小鼠皮膚傷口的實驗顯示，通過抗VEGF抗體治療可使傷口血管化峰值減少50%，并使傷口瘢痕寬度顯著減小[31]。Kwak[11]等利用增生性瘢痕的兔耳模型，局部注射貝伐珠單抗(Bevacizumab，一種用于治療各種惡性腫瘤的人源化抗VEGF抗體)進行干預，結果兔耳瘢痕血管減少，瘢痕體積減小，并且組織學顯示膠原蛋白排列較不緊密。上述研究表明，VEGF可能是減少增生性瘢痕形成的可行靶標。

3 VEGF促進瘢痕形成的可能機制

已有眾多研究證明了炎癥在傷口愈合過程中會影響瘢痕形成[32-34]。由于VEGF能夠促進炎癥細胞的募集[35]，皮膚中較高水平的VEGF會導致真皮中各種炎癥細胞的數量增加，包括肥大細胞和巨噬細胞[36]。用VEGF抗體治療后瘢痕形成的減少可能是炎癥減少的結果。但研究也顯示，抗VEGF抗體治療在改善急性炎癥方面沒有明顯作用，這也表明瘢痕形成的減少并非完全是炎癥減少的結果[31]。

VEGF可能是通過刺激內皮細胞來促進瘢痕組織形成。在血管新生的過程中，必須產生基質金屬蛋白酶和其他蛋白酶以降解原始血管周圍的細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)，以利于細胞遷移到組織中，并引導新血管的形成。ECM成分的降解可能會刺激鄰近的成纖維細胞產生代償性膠原蛋白，從而導致更多的瘢痕組織沉積[37]。

VEGF可能在傷口愈合過程中直接影響了成纖維細胞，從而增加瘢痕的形成。對胎兒傷口愈合的研究顯示，用VEGF干預傷口愈合后，傷口內總成纖維細胞和α平滑肌肌動蛋白(α-Smooth muscle actin，α-SMA)陽性成肌纖維細胞數量均顯著增加[31]。Wu等[38]也證明了VEGF誘導瘢痕疙瘩成纖維細胞增殖的能力，并暗示在成纖維細胞上存在功能性的VEGF受體。

4 其他血管抑制劑在瘢痕治療中的作用

METH-1是凝血酶敏感蛋白1(Thrombin sensitive protein-1，TSP-1)的結構類似物，是一種新發現的血管形成抑制劑[39]。陳煜華[40]利用慢病毒介導的重組血管生成抑制劑 LV-METH-1作用于早期的兔耳增生性瘢痕，發現瘢痕組織體積減小，同時血管密度也減少，認為METH-1可能通過對內皮細胞的直接作用抑制了血管形成，從而減少了增生性瘢痕的形成。內皮抑素(Endostatin)是一種強大的內源性血管生成抑制劑，通過抑制血管內皮細胞增殖和血管生成，從而抑制腫瘤生長。一項使用Endostatin對人皮膚成纖維細胞進行干預的實驗表明，Endostatin通過抑制PDGFR/ERK通路明顯減少了Ⅰ型膠原、α-SMA的表達，抑制了由TGF-β1和PDGF-BB誘導的纖維化[41]。另有研究顯示，重組人血管內皮抑素(Endostar)通過下調VEGF和TIMP-1減少了增生性瘢痕的形成[10]。血管內皮細胞能夠釋放大量生長因子，如VEGF、PDGF、TGF-β1和內皮素 1(Endothelin 1，ET-1)等，后三者具有促進成纖維細胞增殖和膠原合成的作用[42-44]。還有研究發現，一些能夠抑制血管內皮細胞活性、遷移及成管能力的中藥，在治療增生性瘢痕的體內及體外試驗中均有效。例如，穗花杉雙黃酮(Amentoflavone)可以抑制內皮細胞誘導的血管新生，并可促進增生性瘢痕成纖維細胞的凋亡[45]；地衣酸(usnic acid)用于治療兔耳增生性瘢痕，可以明顯抑制瘢痕組織中CD31的表達，并使膠原組織的聚積及瘢痕指數(Scar elevation index，SEI)降低[46]。

5 瘢痕的臨床治療

目前，臨床上對增生性瘢痕及瘢痕疙瘩的治療主要包括加壓療法、瘢痕內皮質類固醇激素注射、放射療法、激光療法以及手術切除等[47]。 除了手術切除外，其余治療方法的有效性都部分通過了抑制血管生成而實現的。例如，放射療法可以有效地治療及預防瘢痕的形成及復發，血管內皮細胞相比成纖維細胞對輻射更敏感，所以有理由推測放射療法通過抑制血管形成而起作用[48]。皮質類固醇激素除了直接的抗炎作用外，還可以誘導血管收縮，從而能夠減少瘢痕中的血流量[49]。激素治療還可以迅速緩解由瘢痕引發的瘙癢與疼痛，這可能是由于血管收縮導致引起這些癥狀的炎癥因子在血管內的傳遞減少。脈沖染料激光(Pulsed dye laser)和長脈沖Nd∶YAG激光能減輕瘢痕的主觀及客觀癥狀，而激光的靶點正是病灶內的血管[50]。 因此，激光抑制病理性瘢痕的機制很有可能是通過減少瘢痕血管數量，從而抑制炎癥因子從血管內釋放。

6 總結與展望

傷口愈合是一個多方面的、嚴密調控的復雜過程。盡管血管生成是促進組織損傷修復必不可少的環節，但是如果血管生成不受控制，便會刺激瘢痕形成并促進其他病理過程，如纖維化或腫瘤等。皮膚軟組織受到創傷后的一系列炎癥反應、肉芽組織生成、組織重塑以及瘢痕形成過程中，血管及其相關生物活性物質都發揮了重要作用，許多生長因子參與并調控了創傷修復的過程。盡管我們對控制生理性和病理性血管生成之間的平衡過程的了解有所增加，但仍有許多機制有待闡明。我們需要進一步研究如何調節血管的形成和消退，以及炎癥、血管生成與瘢痕形成之間的相互影響，為瘢痕的治療提供新的治療思路及靶點。