皮膚創面愈合中血管生成素樣蛋白4的作用及機制的研究進展

楊 元, 俞程浩, 左 睿, 劉 喆, 傅 奕, 侯瑞興

(1. 揚州大學醫學院教學醫院蘇州瑞華骨科醫院, 江蘇 蘇州, 215104;2. 蘇州大學蘇州醫學院, 江蘇 蘇州, 215123; 3. 蘇州大學基礎醫學與生物科學學院, 江蘇 蘇州, 215123)

血管生成素樣蛋白4(ANGPTL4)是一種多功能細胞因子, 在人體各組織中廣泛表達，在傷口愈合的過程中, ANGPTL4不僅可以影響炎癥反應的進程，而且能促進角質細胞的遷移和分化、內皮細胞的增生以及減少瘢痕相關膠原的表達，從而在皮膚愈合的炎癥期和增殖期發揮著重要的作用。本研究對ANGPTL4在皮膚創面愈合中的作用及機制綜述如下。

1 ANGPTL4

1.1 ANGPTL4的結構

ANGPTL4是一種分泌性糖蛋白，于2000年由研究學者在篩選PPAPα1的新標靶時被發現，屬于血管生成素樣蛋白家族的成員[1]。ANGPTLs家族的8個成員中，有7個在人和小鼠中表達, ANGPTL5僅在人體中表達[2]。人ANGPTL4基因位于染色體19p13.3上，由7個外顯子和6個內含子組成。ANGPTL4的cDNA全長1 943 bp, 編碼406個氨基酸，相對分子質量為50 kDa[3]。ANGPTL4與家族中的ANGPTL3、ANGPTL8具有高度同源性，其結構類似于血管生成素[4]。全長ANGPTL4蛋白在161～164位氨基酸處可被蛋白轉化酶酶解，得到1個N端卷曲螺旋四級結構域(CCD)和1個C端纖維蛋白原結構域(FLD)[5]。這2個結構域已被證實具有不同的生物學功能, N-端結構域負責抑制脂蛋白脂肪酶(LPL)的作用，可將LPL的活性形式轉化為非活性形式; C末端參與血管生成、傷口愈合等功能[6]。在人體中, ANGPTL4在許多組織中廣泛表達，包括心臟、肝臟、骨骼肌、脂肪和皮膚組織等[7-8]。

1.2 ANGPTL4的功能

近年來研究[9-10]表明, ANGPTL4在脂質代謝、腫瘤發生發展以及炎癥等方面都發揮了重要的調控作用。脂質水平被認為是冠狀動脈疾病的主要危險因素，作為一種脂質誘導因子, ANGPTL4可以通過抑制LPL的活性而導致甘油三酯蓄積，繼而引發動脈粥樣硬化。較多研究[11-12]發現, ANGPTL4的表達水平在多種腫瘤中上調，例如腎癌、舌鱗狀細胞癌、胃癌等，并且與腫瘤的不良愈后相關。缺氧是腫瘤發生發展的重要因素，在缺氧狀態下，低氧誘導因子-1(HIF-1)可介導ANGPTL4表達增加，并且與缺氧時間呈正相關，而高表達的ANGPTL4還能增強腫瘤的惡性表型，例如血管生成、侵襲、轉移以及耐藥性等。

ANGPTL4的異常表達與炎癥性疾病的發生及發展也相關。在急性肺損傷中，由中性粒細胞過度激活導致的氧化應激是其發病的關鍵因素。在急性肺損傷小鼠的肺組織內, ANGPTL4表達上調，轉染ANGPTL4 siRNA后，小鼠肺組織中的中性粒細胞浸潤減輕，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)含量減少，表明ANGPTL4的下調對急性肺損傷具有保護作用[13]。ZHANG X Y等[14]報道，炎癥性腸病(IBD)患者血漿中的ANGPTL4濃度高于健康對照組，對其機制進行研究發現，在ANGPTL4基因敲除的IBD模型小鼠的腸道中, CD8+T細胞和巨噬細胞浸潤增加; 加入重組ANGPTL4則可以減少CD8+T細胞和巨噬細胞的聚集，從而減輕炎癥; 該研究證實了在IBD模型小鼠中, ANGPTL4可通過下調CD8+T細胞的活性起補償性保護作用，可為IBD的臨床治療提供新的思路。

2 ANGPTL4與創面愈合的關系

皮膚創面愈合通過不同的重疊階段進行: 止血、炎癥、增殖和重塑。止血在組織損傷后立即發生，并通過募集多種免疫細胞引起炎癥[15], 進而破壞細菌、清除壞死組織[16]; 增殖期協調表皮再上皮化和真皮修復[17-18]; 創面愈合的重塑階段則是去除不再需要的細胞，并誘導細胞外基質重塑[19-20]。ANGPTL4主要參與皮膚創面愈合的炎癥期和增殖期。

2.1 ANGPTL4在創面愈合炎癥期的作用

炎癥期需要多種免疫細胞(例如中性粒細胞、巨噬細胞、淋巴細胞等)的共同參與。中性粒細胞是血液中最豐富的白細胞，其引導宿主對感染或組織損傷的第一波防御。中性粒細胞是強大的效應細胞，通過吞噬作用、脫顆粒、活性氧簇(ROS)和中性粒細胞胞外陷阱來抵御感染性威脅，快速清除病原體和組織碎片，以利于后續的組織修復[21]。隨后，凋亡的中性粒細胞可被巨噬細胞吞噬，這也預示著創面愈合開始從炎癥期轉變至增殖期[22]。巨噬細胞在炎癥中的作用較為復雜，不同的微環境可誘導巨噬細胞發生形態和功能的改變。M1巨噬細胞可以分泌多種促炎性因子，例如TNF-α、IL-6等，具有較強的抗微生物和抗腫瘤活性，但會損害組織再生和傷口愈合; M2巨噬細胞合成并分泌抗炎性因子，例如IL-10、TGF-β等，具有抗炎的作用[23]; 此外，巨噬細胞還可以介導成纖維細胞的增殖、血管再生和膠原生成等[24-25]。

ANGPTL4可調控中性粒細胞和巨噬細胞的功能。Wei等[26]發現,ANGPTL4基因敲除小鼠傷口炎癥時間延長，其原因是ANGPTL4的缺乏導致了傷口微環境中單核細胞來源的巨噬細胞減少，滯留在傷口處的中性粒細胞只有少量被巨噬細胞吞噬，從而使中性粒細胞的存在時間延長，表明ANGPTL4可通過加速巨噬細胞對中性粒細胞的吞噬作用，促進皮膚愈合過程從炎癥期轉變為增殖期，從而加快皮膚創面的愈合進程。此外，在人和小鼠結腸癌細胞中加入重組ANGPTL4蛋白后發現, ANGPTL4可促進M2型巨噬細胞的誘導分化，促進腫瘤細胞的生長和轉移[27]。JUNG K H等[28]研究發現, ANGPTL4在胰腺炎患者的血清和胰腺組織中的表達增加，高表達的ANGPTL4可促進M1型巨噬細胞活化和浸潤，并通過激活PI3K/AKT信號通路增加補體組分5a(C5a)的水平，而C5a受體的激活又可引起高細胞因子血癥，進一步加速腺泡細胞的損傷并加劇胰腺炎。上述研究表明，在不同的組織和細胞中, ANGPTL4調節巨噬細胞的機制不盡相同，既可以激活M1型巨噬細胞發揮促炎的作用，也可以活化M2型巨噬細胞起到抗炎的作用。

2.2 ANGPTL4在創面愈合增殖期的作用

在創面愈合過程中，增殖期主要包括再上皮化和真皮的修復。參與再上皮化的細胞主要是角質形成細胞。角質形成細胞是傷口完成再上皮化中最為關鍵的細胞，任何影響角質形成細胞遷移、增殖和分化的因素均能對傷口最后的愈合造成影響[29]。研究[30]發現，在野生型小鼠皮膚傷口造模后, ANGPTL4的表達迅速升高，第3天到達高峰; 隨著傷口的愈合, ANGPTL4的表達逐漸減弱，直至恢復到初始水平，傷口約在第7天完全愈合;ANGPTL4基因敲除的小鼠在第10天完成傷口的再上皮化，再上皮化過程中的表皮組織厚度和新生上皮的長度、面積均明顯低于野生型小鼠，并且表皮組織Ki67陽性細胞數也明顯降低，其機制與ANGPTL4調控整合素信號有關。整合素是一種細胞膜蛋白，由其介導的細胞外基質黏附在皮膚創傷愈合中起著重要而復雜的作用; 整合素在愈合的每個階段調節多種細胞并能激活眾多信號途徑，包括調控細胞周期、細胞遷移、細胞凋亡等，而且能在創傷愈合中與生長因子協同產生作用[31]。GOH Y Y等[30]發現ANGPTL4可以與整合素β1和β5相互作用，通過調節整合素-FAK-Src-PAK1信號通路的活性，促進角質形成細胞的遷移，進而促進皮膚傷口愈合。PAL M等[32]研究證實ANGPTL4可激活JunB和c-jun, 并分別與蛋白激酶C和轉谷氨酰胺酶1基因的啟動子區域結合，促進角質形成細胞的分化。上述證據表明, ANGPTL4可以通過促進角質形成細胞的遷移和分化，促進傷口的再上皮化。

創面愈合增殖期真皮的修復包括肉芽組織的出現、瘢痕的形成等，參與修復的主要細胞是成纖維細胞。在細胞因子等因素的調控下，成纖維細胞發生增殖、遷移并合成分泌膠原蛋白、細胞外基質以及膠原酶等，參與肉芽組織的形成、傷口的收縮、瘢痕的形成及組織重建的過程[33]。JAMIL S等[34]觀察到在ANGPTL4基因敲除的小鼠中，肌腱的愈合速度減緩，隨后在分離的小鼠肌腱成纖維細胞中，通過MTS和細胞劃痕實驗證實了ANGPTL4可以促進肌腱成纖維細胞的增殖和遷移。癌相關成纖維細胞是近些年腫瘤研究的熱點，在癌細胞分泌的生長因子或細胞因子的刺激下，正常的成纖維細胞可以分化為癌相關成纖維細胞，后者轉而促進癌細胞的增殖和轉移。ANGPTL4可以誘導腫瘤微環境中癌癥相關成纖維細胞的活化，并通過ERK信號通路促進結腸癌(CRC)細胞發生上皮間質轉化，進而促進結腸癌細胞的侵襲和轉移[35]。

在皮膚創傷中，成纖維細胞生成的膠原蛋白可幫助重建皮膚屏障，但由此產生的瘢痕卻影響了功能和美觀。TEO Z等[36]發現ANGPTL4可與鈣黏蛋白-11結合，釋放膜結合的β-連環蛋白，后者轉位到細胞核，并在轉錄水平上調ID3的表達，從而抑制成纖維細胞生成瘢痕相關膠原蛋白1α2和3α1, 減少了瘢痕的形成，為瘢痕的預防性治療提供新思路。

新生血管的形成也是傷口愈合增殖過程中重要的階段之一。在表皮細胞、巨噬細胞和血管內皮生長因子信號等的作用下，血管前緣或尖端的內皮細胞可分支或萌發形成新的血管。在血管生成過程中，內皮細胞允許免疫細胞及其他循環細胞通過并滲入傷口，而ANGPTL4有顯著的促腫瘤血管增殖和增加血管滲透性的作用。有研究[37]發現，相比野生小鼠移植瘤模型，血管內皮細胞標記物CD31在ANGPTL4基因敲除的小鼠體內腫瘤中持續低表達，提示ANGPTL4可促進腫瘤血管生成。WU Y X等[38]報道, ANGPTL4在卵巢癌細胞中過表達，而敲減ANGPTL4則對腫瘤血管的生成、腫瘤細胞的生長和體內轉移表現出顯著的抑制作用。在傷口愈合方面, CHONG H C等[39]發現糖尿病小鼠的皮膚傷口處ANGPTL4表達減少，傷口愈合延遲; 局部應用重組ANGPTL4蛋白可使傷口愈合的速度加快。進一步研究發現，外源性ANGPTL4可增加糖尿病小鼠皮膚傷口中CD31的表達和CD31+內皮細胞的數量，此機制是通過ANGPTL4刺激STAT3介導的iNOS表達，進而促進血管生成來實現的。因此, ANGPTL4在創面愈合的增殖期發揮重要作用。

3 展 望

在皮膚組織中，有一類表皮干細胞具有自我更新和強大的增殖分化潛能，是皮膚發生和穩態維持的關鍵細胞，尤其是皮膚創傷愈合中的再上皮化過程，由表皮干細胞啟動和負責[38]。本課題組前期研究已發現ANGPTL4基因敲除小鼠與野生型小鼠相比，皮膚傷口愈合延遲，組織學實驗結果顯示皮膚表皮層厚度變薄，再上皮化受損，表皮干細胞數量減少，相關的機制正在進一步研究中。探討ANGPTL4對表皮干細胞的作用及機制，不僅能完善ANGPTL4的功能，還能加深對皮膚組織穩態維持機制的理解，為臨床治療皮膚創面提供有價值的策略。