免疫因素在瘢痕形成中的作用(综述)

【中图分类号】R392.1 【文献标识码】A 【文章编号】1008-6455（2012）01-0021-02

增生性瘢痕(hypertrophic scar,HS)和瘢痕疙瘩(keloid,K)是临床常见两种瘢痕组织,两者的临床特征的相互重叠,很难把它们明确地区分开,统称为病理性瘢痕.迄今为止病理性瘢痕的病因和发病机制仍不甚清楚, 愈来愈多临床及实验证明免疫因素在病理性瘢痕的形成上起着重要的作用.

增生性瘢痕,特别是瘢痕疙瘩被切除后迅速复发,并有继续增大的表现,这与机体的免疫反应十分相似,即机体暴露在某抗原下致敏产生免疫记忆,当再次与原抗原接触后就会激活体液免疫和细胞免疫,发生迟发型超敏免疫反应.瘢痕疙瘩具有持续增殖、浸润扩大的特征,但当将其切下后移植于无胸腺小鼠,则可见病灶逐渐缩小,说明瘢痕过度加速生长需要不断的免疫刺激.感染创面愈合后形成的瘢痕较为严重,而创伤早期的炎症细胞如巨噬细胞、 淋巴细胞、 肥大细胞和朗格罕氏细胞与感染的发生有密切关系,都反映出免疫因素对瘢痕形成与发展的影响.支持瘢痕形成的免疫学病因证据[1]还表现在瘢痕组织中的胶原纤维周围有大量免疫球蛋白（如IgG、IgA、IgM、IgE）沉积.局部免疫反应在病理性瘢痕的形成上起着重要的作用,细胞免疫反应系统是伤口愈合中调节细胞外基质合成的主要因素,瘢痕疙瘩组织中有大量的白细胞浸润,组织中α趋化因子(CXC) 的含量增加,树突状细胞表达趋化因子受体(CXCR2)增加, 表明细胞介导的MHC—Ⅱ类免疫应答在病理性瘢痕的发生发展中起了重要作用, 而细胞因子作为免疫递质参与瘢痕的形成过程,是免疫细胞发挥作用的重要中间媒介,这其中包括转化生长因子β(TGF-β）、结缔组织生长因子(CTGF)、干扰素（IFN）及白介素(IL）等,越来越多的研究表明它们在创伤愈合及瘢痕形成中发挥着非常重要的作用.

1.瘢痕形成与免疫细胞

参与创面愈合免疫反应的细胞有皮肤自身的郎格罕氏细胞（Langerhans Cell ）和肥大细胞（Mast Cell ） 以及创伤初期血液来源的巨噬细胞（ Macrophage Cell ）与淋巴细胞 （Lymphocyte） .免疫细胞近年来研究表明[2]:表皮郎格罕细胞和真皮肥大细胞表面具有相同的IgE -Fc受体.瘢痕疙瘩可能与郎格罕细胞和肥大细胞关系密切.

1.1 朗格罕细胞 (Langerhans Cell)

随着免疫学、细胞生物学及分子生物学的发展,对表皮郎格罕细胞有了更新的认识. 郎格罕细胞又称树突状细胞(Dendritic Cell ,DC) 是一类重要的专职抗原提呈细胞(Antigen-presenting cells ,APC),具有活化幼稚T 淋巴细胞的功能,同时自身又高表达主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子.Kohn等[3]使用电子显微镜发现正常表皮内27 %的郎格罕细胞接近基底层,65 %位于表皮中部、8 %位于上部.郎格罕细胞是表皮细胞中唯一具有IgE - Fc 受体、IgG- Fc 受体、C3受体及Ia 抗原的免疫活性细胞,它能介导混合表皮细胞- 淋巴细胞培养反应(ME - CLR) ,诱导出杀伤性T 细胞,并具有抗原呈递作用,具有吞噬细胞的功能,故被称为表皮巨噬细胞 .表皮郎格罕细胞表面的IgE - Fc 受体是一种多聚复合体,其肽链结构与嗜碱性粒细胞及肥大细胞的IgE - Fc受体相同,这提示:郎格罕细胞与IgE 介导的变态反应有密切关系.1990年King[4]报道在皮肤迟发变态反应早期即有郎格罕细胞的聚集.1995年,Maurer[5]等报告表皮郎格罕细胞是皮肤抗原呈递细胞(Anti-gen - Presenting Cell),其表面具有IgE-Fc受体,当抗原与抗原呈递细胞的IgE - Fc受体接触后,将抗原呈递给T 淋巴细胞,使T 淋巴细胞发生抗原过敏、建立记忆,当相同抗原再次侵入机体时,抗原呈递机制发挥作用,在抗原穿入的部位发生炎症反应,这称为迟发型超敏反应( delayedhypersens) .白介素-1(IL-1)是巨噬细胞分泌的多肽类细胞因子,郎格罕细胞也可产生,IL-1与细胞表面的受体结合后,能趋化角质细胞、中性粒细胞及淋巴细胞,有报道[6]认为,应用IL-1后,成纤维细胞合成弹力纤维的数量明显增加,在创伤组织修复过程中起着重要作用,但当作用过度时,则会导致瘢痕的过度增生.因此,郎格罕细胞在瘢痕形成过程中起着重要作用.

1.2 肥大细胞

增生性瘢痕组织中肥大细胞数量显著增多,肥大细胞以脱颗粒方式分泌组织胺等多种生物活性物质,在其颗粒中还含有TGF-β、TNF-α、bFGF、IL-1、IL-4等细胞因子可刺激成纤维细胞增殖和胶原合成.肥大细胞中的丝氨酸蛋白酶使成纤维细胞失去接触性抑制作用.Yamamoto等[7]研究证实,成纤维细胞来源的干细胞因子(SCF)可呈剂量和时间依赖性上调单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)在肥大细胞中的合成和表达,后者又反过来增强成纤维细胞α(I)胶原mRNA表达.提示肥大细胞和成纤维细胞通过其分泌和释放生长因子的相互作用,在瘢痕过度增殖过程中发挥重要作用.IgE 介导肥大细胞释放的介质可致瘢痕疙瘩生长.不同种族、性别和年龄的瘢痕疙瘩的发生率与血清总IgE 水平呈正相关. 肥大细胞被IgE 激活释放出含有组胺、肝素、5 - 羟色胺、酸性水解酶、中性蛋白酶、促胰酶等的胞浆颗粒.瘢痕疙瘩中组胺水平增高,组胺能通过体内成纤维细胞增加胶原的合成.组胺也是赖胺酰氧化酶的竟争抑制剂,降低此酶活性可造成异常胶原联结并使瘢痕疙瘩中可溶性胶原量增加.

1.3 巨噬细胞

巨噬细胞作为皮肤免疫系统的主要成员,巨噬细胞在愈合纤维化的过程中作用明显.损伤后,血液中的单核细胞在多种炎症递质的趋化作用下转化成巨噬细胞,吞噬和清除损伤的细胞,同时释放多种细胞因子（TGF、IL、TNF、PDGF）和酶类（ 胶原酶、 弹性蛋白酶、 纤溶酶原激活物） .它们对成纤维细胞的增殖, 胶原的合成以及血管内皮细胞的分裂、迁移和血管化等多个方面起调节作用.瘢痕组织中含有大量的巨噬细胞,充分说明它在瘢痕形成过程中的重要作用,但由于目前对细胞因子的多样性及相互间的复杂关系的认识尚不够完善,使巨噬细胞在瘢痕形成中具体的生物学意义难以介定. 1.4 淋巴细胞

增生性瘢痕形成过程中,血管周围有大量的细胞外渗现象,而外渗的细胞多为T淋巴细胞,免疫细胞化学研究证实: 增生性瘢痕与外周血中的CD3阳性T细胞和CD25呈阳性表达的细胞有关.T淋巴细胞通过释放干扰素（IFN） 影响成纤维细胞增殖活性和胶原的沉积.并通过对局部组织中巨噬、单核等免疫细胞活性的影响,改变微环境中细胞因子的成份和含量,使愈合的结局发生变化.

2.瘢痕形成与免疫因子.

免疫因子包括免疫球蛋白、生长因子等

2.1 免疫球蛋白

免疫球蛋白包含IgG、IgA、IgM、IgE等,其中IgE与瘢痕发生关系密切.IgE与肥大细胞上的受体结合后,释放组织胺、肝素和蛋白酶等.组织胺能促进体内成纤维细胞的生长,胶原的合成,竞争抑制赖胺酰羟化酶,阻碍胶原分子内和分子间的醛胺缩合反应,使三螺旋结构的稳定性和胶原的溶解性发生改变,引起分子异常的交联,促进基质更新.Smith[8]研究发现,增生性瘢痕中免疫球蛋白IgE的表达水平明显高于正常皮肤,可能与IgE 介导肥大细胞释放递质使组织过度生长有关.

2.2 生长因子

生长因子都是由免疫活性细胞产生的与瘢痕关系密切的细胞因子,能上调或下调成纤维细胞及表皮细胞的活性.而且可以通过抑制纤维连接素的产生,间接增加真皮内成纤维细胞胶原酶的合成.除此之外,细胞因子作为免疫递质参与瘢痕的形成过程,是免疫细胞发挥作用的重要中间媒介 ,包括转化生长因子β（TGF-β）、结缔组织生长因子(CTGF)、血小板衍化生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、肿瘤坏死因子（TNF-α）、干扰素（IFN）、胰岛素样生长因子(IGF-1）及白介素（IL）等,越来越多的研究表明它们在创伤愈合及瘢痕形成中发挥着非常重要的作用 .

2.2.1 转化生长因子β(TGF-β)

TGF-β是一组具有多种生物活性的蛋白多肽,它广泛存在于机体正常组织细胞中.目前已经鉴定出5种不同分子类型的TGF-β,即TGF-β1-5.在哺乳动物中存在3种形式的TGF-β即TGF-β1,2,3.许多研究表明TGF-β能诱导肉芽组织的形成,促进创面的愈合,但TGF-β的过量表达和持续的高浓度可能成为瘢痕形成的重要原因 .TGF-β1 被认为是促进纤维化发展的最重要的生长因子,它既可促进细胞外基质的合成又可抑制其降解,在HS 组织中,成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA表达增强的同时,TGF-βmRNA阳性的成纤维细胞也明显增高,提示TGF-β可能通过旁分泌和自分泌方式上调HS成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA的表达.在培养成纤维细胞中加入TGF-β后,Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA表达明显增强,表明TGF-β的表达是诱导瘢痕形成的重要生长因子[9].

在胎儿创伤的无瘢痕愈合研究中发现,胎儿创伤愈合过程中缺乏TGF-β的表达,但在胎儿皮肤伤口中加入外源性TGF-β,则可产生瘢痕.有人通过观察TGF-β在不同阶段皮肤组织中的定位及表达量,进一步证实妊娠早期胎儿创面无瘢痕愈合可能与TGF-β低表达有关；在妊娠晚期胎儿和成肤中TGF-β量升高,可能通过激活α-平滑肌肌动蛋白表达、增大肌成纤维细胞的数量,使创面愈合后形成瘢痕. 实验表明[10]TGF-β及其下游物质均能促进瘢痕的形成.目前,TGF-β1,2 均为肯定的诱导纤维化的细胞因子.

已有研究证实应用TGF-β中和抗体,能减少皮肤创面的瘢痕形成,这为瘢痕的预防和治疗提供了一条途径.在皮肤受伤早期,将TGF-β中和抗体应用于创面可减少TGF-β的活性,从而阻止成纤维细胞的分裂增殖和胶原等ECM的合成与分泌,预防瘢痕的出现.进一步的研究还发现运用TGF-β1和TGF-β2复合抗体比单用其中一种效果好.TGF-β3的生物学特征与TGF-β1和TGF-β2完全不同,它对TGF-β1和TGF-β2具有负调节作用,因此可以利用TGF-β3的这一特性来预防和治疗HS .应用反义TGF-β寡核苷酸限制TGF-β基因表达也能减少瘢痕的形成,其他限制TGF-β分泌的药物可能对瘢痕的形成也有一定的抑制作用.

2.2.2 结缔组织生长因子(CTGF)

结缔组织生长因子(CTGF)是一种在纤维化疾病中发挥重要作用的生长因子,人们发现除了TGF-β 是信号转导通路中的关键点外,CTGF 也是一种至关重要的致纤维化因子.1991年Bradham 等[11]通过应用抗血小板源生长因子抗体筛选人类脐静脉内皮细胞cDNA 文库时,首次发现了人类CTGF.它是一种富含半胱氨酸的长度为349 个氨基酸的多肽,分子量约为36～38KD ,是即刻早期基因(immediateearly gene) CCN (CTGF、Cef10/ cyr61 和Nov)表达的家族中的一个成员,主要由成纤维细胞等间质细胞分泌产生.它的作用主要表现为促进细胞增殖、介导细胞粘附、刺激细胞迁移、促进细胞存活、促进肉芽组织形成和纤维化、促进软骨及骨骼发育和促进新生血管形成等.在生理状态下,机体组织间质细胞可有基础量的CTGF 分泌,在病理状态下,CTGF的过度表达与某些增生性或纤维化性疾病的发生、发展密切相关.在间质细胞中CTGF可以快速选择性地被TGF-β1诱导.研究发现TGF-β1可以直接激活CTGF基因的转录,在CTGF的启动子序列128～162 的位置上存在着一个重要的TGF-β1调控元件,后者的点突变可以导致TGF-β1 活性的完全丧失.故认为CTGF是TGF-β1 致纤维化作用的下游效应介质,能够调节细胞外基质基因的表达[12] .Igarashi A 等[13]通过原位杂交方法发现在HS组织中部分成纤维细胞具有CTGFmRNA 阳性表达信号,从基因水平证实了HS形成过程中CTGF表达的增高.由此可以推测,在HS纤维化进程中存在着CTGF高转录水平的持续存在,进而翻译成CTGF 蛋白质,后者可能刺激组织中成纤维细胞的增殖和以胶原为主的细胞外基质的沉积,增殖的成纤维细胞又会产生更多的CTGF,如此反复循环,最终形成大量的纤维化病变组织.与TGF-β1 相比,在生理状态下CTGF的表达水平很低,而且主要在间质细胞中表达,其作用范围也主要局限于结缔组织,因此在创伤修复或者纤维化疾病过程中,CTGF可能是一种特异性更强的、选择性的干预结缔组织形成过程的、能够替代TGF-β1 治疗纤维化疾病的靶细胞生长因子.阻断CTGF的表达或者抑制其生物学活性可能是更特异、更有效的治疗纤维化疾病的方法 2.2.3 血小板衍化生长因子（PDGF）

PDGF主要由粘附于血管损伤部位的血小板α颗粒释放,是一种重要的促细胞分裂因子.包括三种亚型,即PDGF-AA、PDGF-AB和PDGF-BB.在机体损伤时,PDGF促进成纤维细胞分裂增殖,趋化,促进胶原合成,对胶原分解也有一定的调节作用.有研究发现在创面成纤维细胞及角朊细胞内有PDGFmRNA的表达,瘢痕成纤维细胞PDGF-BB的表达也增高,而且瘢痕成纤维细胞PDGF受体明显增高,是正常成纤维细胞PDGF受体的4-5 倍,并对PDGF敏感性增高,表明PDGF的表达在创伤愈合及瘢痕形成中具有较重要的作用 .

2.2.4 成纤维细胞生长因子（FGF）

FGF又分为酸性成纤维细胞生长因子（eFGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF） 其中bFGF的表达与创面愈合及瘢痕密切相关.bFGF 对血管内皮细胞有很强的促有丝分裂作用,是最活跃进的促血管形成因子.体外研究发现在培养的毛细血管内皮加入bFGF,不仅可以促进细胞增殖、分裂和生长,而且还能诱导毛细血管样管腔的形成,且对血管内皮细胞有强烈的趋势化作用,趋化血管内皮细胞迁移到胶原基质中.一些研究报道增生性瘢痕组织中bFGF表达较正常皮肤明显增高,而且成纤维细胞bFGF受体表达也明显增高,提示bFGF的表达与瘢痕形成密切相关[14] .

2.2.5 肿瘤坏死因子（TNF-α）

TNF-α有促进或抑制皮肤成纤维细胞生长的双重作用.低浓度时它可剌激成纤维细胞增殖和胶原等基质的合成；在高浓度时则抑制成纤维细胞增殖.许多研究发现HS成纤维细胞中TNF-α阳性细胞百分率明显低于正常皮肤成纤维细胞.有人证实是由于成纤维细胞中TNF-αmRNA含量下降所致.在培养的瘢痕成纤维细胞中加入TNF-α后,胶原的沉积减少,其作用可能与通过减少成纤维细胞胶原合成与促进胶原降解有关[15].也有研究认为TNF-α对瘢痕的治疗作用与其抑制PDGF表达有关.应用裸鼠移植HS模型,在局部注射TNF-α后瘢痕组织变小变软,瘢痕组织中的胶原沉积明显减少,胶原纤维重新排列,提示TNF-α对HS 具有一定的治疗作用.此外在培养增生性瘢痕成纤维细胞中加入TNF-α后,成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA表达及胶原合成均明显降低.

2.2.6 干扰素（IFN）

IFN是由激活的巨噬细胞所分泌的一种糖蛋白,是一类重要的抗肿瘤、抗病毒的细胞因子, 包括IFN-α 和IFN-γ.在体外培养的增生性瘢痕成纤维细胞中加入IFN-α和IFN-γ后,成纤维细胞的增殖和胶原合成能力受到明显抑制,斑点杂交亦显示Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA表达分别减少了55%和36% ,其作用可能与它们抑制TGF-β表达及合成有关 .在裸鼠移植HS 中注射IFN-α后,可使瘢痕减小,质地变软,胶原纤维重排列,瘢痕组织的胶原沉积及羟脯氨酶含量减少.IFN-α还能减少瘢痕成纤维细胞 α-平滑肌肌动蛋白的表达,可能具有抗瘢痕挛缩的作用.

2.2.7 胰岛素样生长因子(IGF-1）

IGF-1促进成纤维细胞分裂增殖和胶原的合成,是重要的致纤维化因子.研究发现增生性瘢痕中IGF-1mRNA表达和蛋白较正常皮肤明显增高.在培养的瘢痕成纤维细胞中加入IGF-1 后,成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型前胶原mRNA表达也明显增加.另一方面,IGF-1抑制成纤维细胞胶原酶基因的表达,抑制胶原的降解.进一步的研究还发现IGF-1与PDGF有协同作用,在培养的成纤维细胞中加入IGF-1和PDGF后,胶原的合成明显增加.这些结果表明IGF-1 在瘢痕的形成中可能具有非常重要的作用[16].

2.2.8 白介素(IL)

IL为淋巴因子家族中的一类,主要来源于单核/巨噬细胞,现已发现有10多种IL.IL属于化学趋化性细胞因子,它与细胞表面的受体结合后,能趋化角质细胞、中性粒细胞和淋巴细胞,剌激成纤维细胞合成和分泌胶原.有研究发现增生性瘢痕IL-1, IL-8,IL-13和IL-15表达增高提示它们在瘢痕的形成中可能具有较为重要的作用 ,其中IL-8趋化角质细胞、中性粒细胞和T淋巴细胞,促进上皮细胞及白细胞增生,但若其表达增高,则会导致创面进行性加重,IL-13 能够提高胶原纤维的反应性,；相反IL-4 ,IL-6和IL-10则对瘢痕成纤维细胞呈负性调节作用,抑制成纤维细胞增殖及合成能力.