王玉玲 综述，万德芬 审校 病理性瘢痕包括增生性瘢痕(Hypertrophic Scar，HS)和瘢痕疙瘩(Keloid，K)，是因成纤维细胞增殖，生长失控、胶原过度沉积导致真皮纤维化。K表现为侵袭性瘤样生长，而HS却随时间推移有自然软化趋势，可见在形成机制方面还有不同之处。虽然目前病理性瘢痕形成的机制还不太清楚，但这方面的研究却方兴未艾，本文就近年来对病理性瘢痕发生机制的研究综述如下。
1 病理性瘢痕形成的机制研究
1．1 肌成纤维细胞在瘢痕形成中的作用：正常创面愈合过程中的创面收缩或过度愈合引起的病理性瘢痕以及各种纤维化疾病中，肌成纤维细胞(Myofibroblast，MFB)的作用越来越受到学者们的广泛关注。MFB最主要的特征是胞质中出现完整的细胞骨架结构，包括微丝、微管系统。它除了表达胞浆肌动蛋白外，还可以与以下四种主要表型共同表达：①波型蛋白(vimentin)；②波型蛋白和结合蛋白(desmin)；③波型蛋白和a-平滑肌肌动蛋白(a-SMA)；④波型蛋白、结合蛋白和a-SMA。并且还证明MFB可以表达不同的平滑肌肌浆球蛋白重链(MHC)，表明MHC表型对进一步鉴别分化好的MFB不同表型意义较大。而a-SMA是体内MFB最常见的标志，其次是波型蛋白，因此可用a-SMA鉴定MFB。
在增生性瘢痕及纤维化病灶中，a-SMA阳性的MFB持续存在。免疫组化显示a-SMA阳性的MFB主要存在于HS结节状结构中，而K中则几乎不存在MFB。因为瘢痕疙瘩的特性为几乎不萎缩也不发生挛缩，内含粗大的胶原纤维，而增生性瘢痕则会发生萎缩也易挛缩，内含散乱的细胶原纤维，所以有理由认为瘢痕的挛缩与其中所含的MFB有关。另外，在证实了胎羊、胎鼠等在胎内前2／3的时间伤口不产生瘢痕，而到后1／3时间伤口会出现瘢痕愈合基础上，Estes等通过透射电镜及免疫组化方法研究了孕早期及孕晚期胎羊伤口MFB发生情况，发现孕75天制作的伤口中无a-SMA，而在100～120天制作的伤口中大量表达。电镜下可见细胞中微丝逐渐增多、排列也渐规则，并发现伴有连接纤维形成，说明MFB在瘢痕形成过程中可能起到一定作用。
1．2 病理性瘢痕形成和细胞凋亡的关系：细胞凋亡为细胞的一种主动性细胞自杀行为。在生理情况下，细胞凋亡起到调节细胞数量、便于形态发生、去除有害或异常细胞、清除已完成功能的细胞等作用；在病理情况下，凋亡不足或过度，均可导致疾病发生。最近有研究证实，人体的系统性硬化疾病中，存在成纤维细胞的凋亡增加及细胞外基质的增加。通过电子显微镜与原位末端DNA片断标记技术发现，肉芽组织向瘢痕组织转变期间，随着伤口的愈合，肌成纤维细胞和血管细胞的凋亡增加，并推测凋亡缺乏可能在病理性瘢痕的形成发展中发挥了重要作用。通过TUNEL及免疫组经技术发现，增生性瘢痕中存在细胞凋亡现象，增生性瘢痕消退过程中，成纤维细胞数量的减少与成纤维细胞的增加相一致。由此可认为，MFB凋亡不足和增加，是增生性瘢痕产生和消退的原因。Luo，Funayama等研究发现在瘢痕疙瘩组织中同时存在细胞增生、坏死和凋亡。Mcssadi等通过标记定量研究发现，正常皮肤成纤维细胞凋亡率比瘢痕疙瘩高2倍，凋亡相关基因表达也下降。Chen等通过基因芯片对8400条人基因研究检测发现，普通瘢痕与瘢痕疙瘩相比，有402条基因的表达有区别，其中有250条基因上调，152条基因下调，有8种凋亡基因表达过低。由此推断，瘢痕疙瘩不能正常凋亡并持续产生胶原，是其不断增生的原因之一。
1．3 Bcl-2对病理性瘢痕的影响：病理性瘢痕均是以细胞增殖所致的疾病。Bcl-2是参与细胞增殖与凋亡的重要调节基因，对细胞凋亡具有直接抑制作用，并能促进细胞的存活。我们的调查表明：Bcl-2可促进成纤维细胞的增殖，抑制成纤维细胞的凋亡。减少凋亡，延长存活的作用，必然导致胶原蛋白合成沉积增多，从而促使皮肤纤维化发生。
1．4 氧自由基和病理性瘢痕的形成：氧自由基是体内各种代谢反应的中间产物，化学性质活跃，很容易与其他分子或自由基发生氧化还原反应，生成新的自由基，由此引发连锁反应，它具有重要的生理功能，同时也与人体多种疾病密切相关。丙二醛(MDA)是自由基与生物膜中的多价不饱和脂肪酸作用发生脂质过氧化反应生成的终产物，它的产生与脂质过氧化平行，测定其含量不仅可反映脂质过氧化的程度，同时也间接反映了机体细胞损伤的程度。李伟人等通过测定病理性瘢痕中丙二醛的含量，发现增生性瘢痕与瘢痕疙瘩中丙二醛含量均较正常人皮肤明显升高(ρ＜0．05)，增生性瘢痕和瘢痕疙瘩比较无差异(ρ＞0．05)，表明在病理性瘢痕中脂质过氧化程度加重，局部组织细胞由于遭受自由基攻击也可能发生了一定程度的损伤。而引起病理性瘢痕局部自由基产生和清除失衡的原因可能与生成增多有关。Wan等的研究也表明病理性瘢痕中与自由基生成有关的补体C3和游离铁含量明显高于正常皮肤。在成熟瘢痕中丙二醛含量与正常人皮肤比较无差异，则可能是因为自由基生成与清除已恢复平衡，从而脂质过氧化程度也趋于正常。同时我们也注意到，与成熟瘢痕相比增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中MDA含量非常显著升高(ρ＜0．01)，提示通过减轻脂质过氧化程度可能有助于防治病理性瘢痕的形成。
2 瘢痕疙瘩形成机制的研究
K是继发于皮肤损伤，如创伤、烧伤或手术后，以胶原过度沉积为特征的皮肤疾病。其形成机制的研究，目前在细胞、分子生物学及遗传学方面比较活跃。
2．1 抗瘢痕疙瘩成纤维细胞凋亡的研究：K组织中成纤维细胞(fibroblast，FB)过度增生，大量的细胞外基质沉积和向正常皮肤侵袭、生长从而形成K，其原因是瘢痕疙瘩成纤维细胞(Keloid derived fibroblast，KFB)凋亡受阻引起的。Saed等在所有KFB的p53exon4编码72位点，检测到精氨酸→脯氦酸的置换，而HS和K患者正常皮肤等标本未发现异常，提示p53基因为KFB后天获得性突变的高发区，并且该基因精氨酸／精氨酸纯合型患者耳部K的发生率明显增加，而脯氨酸／脯氨酸纯合型患者发生HS的几率增加。卓阳等认为，p53脯氨酸等位基因频率的检测，可作为K高危个体的判断标志。鲁峰在20％(2／10)的K标本中发现，fas exon9编码区的“A”碱基的移码突变，提示编码fas“死亡区”结构基因的突变，可导致fas蛋白功能丧失和K细胞凋亡障碍。Bel-2、c-jun和c-fos原癌基因与FB的增殖有关。在增生期，HS和K的基底细胞、散在的FB样细胞和血管周围纺锤形细胞强烈表达Bcl-2，而c-jun和c-fos mRNA及其蛋白分子，则主要分布于真皮FB样细胞和血管周围细胞， 正常皮肤未见上述异常表现，推测活跃的KFB增殖与Bcl-2蛋白和c-jun、c-fos转录和翻译水平增加有关。1999年有研究发现，K组织中有64种凋亡诱导相关基因表达下降。K基因表达的重新编程或真皮模式的病态分化，可能涉及K的发病机制，可作为K的病理诊断标志和治疗策略。KFB凋亡普遍依赖caspase-9的活性作用。KFB凋亡相关基因表达的失衡，表面为转化生长因子(Vansforming growth factor TGF)β1活化以及p53、fas及caspase-3、caspase-8、caspase-9表达缺失，表明KFB凋亡抗性基因位点位于caspases上游。
在K形成的过程中，局部生长因子非主要因素，起关键作用的是KFB对生长因子的敏感性，即通过上调KFB胞膜上生长因子受体的数量，提高外源性刺激信号的转导能力和效率，是其细胞增殖和凋亡抑制的主要原因之一。IGF和TGF-β1，通过促纤维化效应和丝裂原效应，刺激FB增殖和瘢痕形成，是与KFB凋亡抗性关系密切的细胞生长因子。此外，肿瘤坏死因子-α在上调KFB抗凋亡能力中也发挥重要作用。
2．2 角质形成细胞的异常作用：表皮-真皮相互作用是近年来创伤修复研究的热点。表皮角质形成细胞通过自分泌、旁分泌和内分泌作用，调节组织内环境稳定和细胞增殖、分化和凋亡。在增生期K和HS表皮-真皮交界区域Bcl-2阳性，FB增多，提示表皮-真皮之间的相互作用，参与了病理性瘢痕的形成。KFB凋亡障碍可能与K低氧环境有关，即K微血管闭塞和缺血缺氧环境能诱导KFB和血管内皮细胞等表达Tβ1和缺氧诱导因子-1。后者可诱导抗凋亡蛋白Bcl-2表达，并可经P13-激酶通路激活抗凋亡激酶(Akt／PKB)，以维持细胞的功能和低氧适应性。
2．3 瘢痕疙瘩与langerhans细胞：K及HS组织中S-100蛋白及Cala免疫反应阳性的Langerhans细胞明显增多。Langerhans细胞与K形成关系密切。瘢痕过度增生的原因之一可能是由于病变部位Langerhans细胞增多，造成成纤维细胞过度合成胶原和细胞外基质，最终结果造成了胶原的过量沉积。HS临床表现类似于K，两者表皮组织中的Langerhans细胞均明显多于正常皮肤，且无明显差异，说明两者在形成机制方面存在某些相同处。
2．4 瘢痕疙瘩与染色体2q23、7P11及易感基因：最近，Mameros等通过瘢痕日本家系和非洲裔美国人家系进行遗传学研究后发现，日本家系与染色体2q23连锁，非洲裔美国人家系与染色体7p11连锁，他们还报道了一个有10人发病的非洲裔美国人中等大小的瘢痕疙瘩家系进行同样的研究，却未发现与2q23和7p11存在连锁关系，说明瘢痕疙瘩易感基因位点存在异质性。虽然单个基因的突变可以导致对瘢痕疙瘩产生特异的易感性，但是不同人群瘢痕疙瘩的发病率不同，而且发病年龄、临床表型和对人不同治疗的反应，也存在差异，说明不仅是一对基因参与瘢痕疙瘩的发病。其发病机制可能是由于若干对微效基因(minor gene)。最近，张刚等采用比较基因组杂交方法检测了6例瘢痕疙瘩患者的染色体后发现染色体1q、16q、20q和22q存在部分缺失，推测这种缺失导致抑制性基因的丢失，造成瘢痕疙瘩的发生和发展，从而认为瘢痕疙瘩的发病可能与染色体的结构畸变有关。
3 增生性瘢痕形成机制的研究
3．1 TGF-β3对增生性瘢痕形成的生物学作用：增生性瘢痕是现代外科治疗难点，转化生长因子β(TGF-β)在组织纤维化中具有重要作用，TGF-β是明显的促瘢痕形成因子，而TGF-β3可减少TGF-β1、TGF-β2的产生，从而减少细胞外基质(ECM)合成，因此，TGF-β3，有可能是人体内在的抗瘢痕形成因子。TGF-β家族是细胞生长、分化、ECM合成与代谢的多功能调节因子。哺乳类动物TGF-β是三种异构体，即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，而这三种异构体在体内分别具有不同的功能以维持平衡，这种平衡被打破将会导致组织器官纤维化。TGF-β1是具特征性的促纤维化形成因子，通过自分泌和旁分泌机理，刺激成纤维细胞产生胶原及其基质成分并沉积。Shah等对成纤维细胞体外培养研究发现，TGF-β1和TGF-β2中和抗体有明显抑制成纤维细胞增殖，减少胶原蛋白等ECM合成，而无型别特异性的TGF-β多克隆抗体却无此作用。因此认为纤维化疾病可能是TGF-β异构体表达失衡所致。
3．2 Smad2、Smad7与增生性瘢痕：Smads蛋白家族是近年来发现的转化生长因子β1，受体下游信号蛋白，也是目前公认的介导TGF-13。胞内反应的主要通路。TGF-β1是与瘢痕形成最密切的细胞因子。Smads是TGF-β1的下游信号蛋白，Smad2和Smad7分别起正性和负性调节作用。已知在增生性瘢痕中TGF-βⅠ、Ⅱ型受体明显增加。因此我们推测，Smad2信号通路在细胞内异常持续地激活和(或)smad7抑制作用逐渐减弱，是增生性瘢痕形成的原因。Smads在细胞核内的正确定位是信号转导的前提。NSF组织有少量磷酸化Smad2表达且位于细胞质中；HSF组磷酸化Smad2表达量增多且位于细胞核中，表明其可持续激活靶基因转录，导致增生性瘢痕的形成。
3．3 增生性瘢痕相关蛋白p311：有学者曾利用基因芯片技术，对烧伤后同体早期HS与正常皮肤组织的差异表达基因进行筛选，找出97条相关基因并逐一分析，结果显示p311(Genebank ID：hsu36189)基因表达差异显著。同时，Pan等也报道了p311基因的编码蛋白p311能够促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，进而可能影响创伤修复甚至纤维化的发生发展过程。p311的编码蛋白由68个氨基酸组成，相对分子质量为8×103。p311在细胞分化过程中可能扮演着转录因子转录活性的角色。目前之所以关注P311，一则是因为p311基因在早期的HS中呈高表达，另则是因为它能够促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化。而肌成纤维细胞又是创伤不全愈合过程以及肿瘤间质反应中影响纤维化过程的重要靶细胞。这也暗示P311可能通过肌成纤维细胞影响创伤修复甚至纤维化与HS的发生发展过程。
3．4 组织缺氧与增生性瘢痕的关系：缺氧促使成纤维细胞合成大量的胶原，上调TGF-β的分泌，TGF-β能够进一步促 进胶原的合成，大量胶原纤维的存在势必导致氧弥散功能的下降；在创伤后早期肉芽组织内就有血管闭塞现象，在增生性瘢痕组织内可见大量闭塞、半闭塞性的毛细血管，与血管内壁增多的内皮细胞有关。缺氧导致胶原合成增加和血管闭塞，两者进一步加重缺氧，反复循环，最终导致增生性瘢痕的形成，但持续的缺氧使胶原合成受限使瘢痕转向成熟。用原位杂交技术对增生性瘢痕进行分析：成纤维细胞合成Ⅰ、Ⅲ胶原增加，尤其在靠近血管网的部位；TGF-β不但能为成纤维细胞而且能为血管内皮细胞所分泌。说明TGF-β能通过自分泌、旁分泌调节胶原的合成。增生期的增生性瘢痕的氧分压是降低的，随着瘢痕的成熟，组织氧分压才逐渐接近正常组织水平，增生性瘢痕外观颜色鲜红，表现为血液供应丰富，这与组织低氧分压表现并不一致，原因在于过度增生的胶原纤维结节阻碍了瘢痕组织的氧气交换，也可能是瘢痕组织增生活跃氧耗增加，使瘢痕组织貌似血供丰富，其实处在缺氧状态。
3．5 皮肤圆锥体结构损伤和增生性瘢痕：梁智等通过对雌性杜洛克猪(female red duroc pig，FRDP)的皮肤圆锥体结构损伤情况进行观察，发现浅创面组FRDP皮肤圆锥体结构的上半部分受损，但脂肪穹隆以及腺体完好，可见圆点状结构和均匀的出血点，愈合后无瘢痕形成。深创面组皮肤圆锥体结构的上半部分缺失、下半部分受损，伤及脂肪穹隆及腺体，未见圆点状结构和均匀的出血点，愈合后有瘢痕形成。创面愈合及瘢痕形成情况：浅创面组创面在伤后3周内愈合，较为平整，无瘢痕组织形成；深创面组创面愈合时间在伤后4周以上，较厚、无毛发、挛缩、质地坚硬、局部色素变浅或加深。深创面组伤后10、30天皮肤的变化与浅创面组相似，成纤维细胞和炎性细胞主要存在于圆锥体结构周围，脂肪穹隆逐渐变小，并被炎性细胞所填充；伤后150天愈合的创面明显增厚，有明显的瘢痕组织形成。深创面组伤后时间越长，瘢痕越厚；伤后150天瘢痕增生达高峰。圆锥体结构的深层部分受损可导致HS的产生。VVG染色计分显示，不同深度创面在不同时相点形成瘢痕的规律是创面越深，瘢痕越厚。由此说明，皮肤圆锥体结构受损与HS的形成有一定关系。
[收稿日期]2006-10-16 [修回日期]2006-12-19
编辑／李阳利
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