創(chuàng)傷愈合的機(jī)制

1、創(chuàng)傷愈合的機(jī)制關(guān)鍵詞:創(chuàng)傷愈合；細(xì)胞生物學(xué)Key words : Wound healing; cell biology創(chuàng)傷愈合是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。創(chuàng)傷不僅使生物體局部發(fā)生一系列 變化，同時(shí)還可引發(fā)不同程度的全身性反應(yīng)；在這一過(guò)程有許多細(xì)胞 參與，每種細(xì)胞又分泌多種因子，這些細(xì)胞之間、因子之間、細(xì)胞和 因子之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，因此它涉及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、粘附、通訊、 增殖和分化等細(xì)胞生物學(xué)的各個(gè)方面。然而創(chuàng)傷愈合又是一個(gè)十分有 序的過(guò)程。為敘述方便將其分為止血和炎性反應(yīng)、增殖、成熟和重塑 三個(gè)階段，三個(gè)階段互相交叉，難以截然分開(kāi)。大量研究結(jié)果表明， 創(chuàng)傷后機(jī)體出現(xiàn)非常協(xié)調(diào)的愈合過(guò)程，可分為炎癥反

2、應(yīng)期、增殖期和 組織改建期，包括多種細(xì)胞、細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò) 作用1，2?，F(xiàn)以皮膚創(chuàng)傷愈合為主綜述創(chuàng)傷愈合細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制 研究進(jìn)展。1止血和炎性反應(yīng)階段創(chuàng)傷后首先啟動(dòng)的是止血過(guò)程。當(dāng)血管損傷而內(nèi)皮細(xì)胞下結(jié)構(gòu)暴露 時(shí)，膠原纖維與血液中的血小板接觸，其外膜發(fā)生某些理化變化，從 而使兩者黏附在一起3。凝血塊不僅可起止血、防止細(xì)菌侵入的作 用，更重要的是其內(nèi)部激活的血小板不斷分泌各種趨化因子和生長(zhǎng)因 子，可引發(fā)進(jìn)一步的炎性反應(yīng)并影響參與創(chuàng)傷愈合的其它細(xì)胞。而互 相交叉、包裹血小板的纖維蛋白則可作為愈合過(guò)程中細(xì)胞移動(dòng)支架。中性粒細(xì)胞是最早進(jìn)入創(chuàng)傷區(qū)的炎性細(xì)胞，約在創(chuàng)傷后幾分鐘， 其分泌的

3、細(xì)胞因子可能是激活局部成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞的最早信 號(hào)。中性粒細(xì)胞積聚后，單核-巨噬細(xì)胞也開(kāi)始增多。它所釋放的生 物活性物質(zhì)比中性粒細(xì)胞更多，作用也更強(qiáng)。有實(shí)驗(yàn)表明沒(méi)有巨噬細(xì) 胞參與，傷口不能愈合。目前對(duì)這些活性物質(zhì)的作用，以及作用途徑 進(jìn)行了大量研究，如：一氧化氮等。巨噬細(xì)胞在傷口處保留幾天到幾 周后通過(guò)局部淋巴結(jié)排出，影響抗原遞呈4。2增殖階段細(xì)胞增殖階段主要表現(xiàn)為角質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的遷 移增殖分化，達(dá)到再上皮化，形成肉芽組織。2.1角質(zhì)細(xì)胞與再上皮化哺乳動(dòng)物表皮有多層細(xì)胞，在靜息狀態(tài)下細(xì)胞主要通過(guò)整合素 a2pi和a3pi互相連接，通稱(chēng)角質(zhì)細(xì)胞，最下層為基底細(xì)胞，基底細(xì) 胞通

4、過(guò)整合素a6p4使細(xì)胞內(nèi)角質(zhì)素細(xì)胞骨架與基底膜中的層粘蛋 白(laminin)，韁蛋白(nicein/kalinin)連接形成半橋粒。傷后約12小時(shí)， 創(chuàng)傷部位膠原酶、纖溶酶原激活物(PA)等蛋白水解酶分解細(xì)胞周?chē)?壞死組織和細(xì)胞外間質(zhì)，為細(xì)胞遷移清除障礙，便于細(xì)胞在創(chuàng)面遷移。 同時(shí)傷口邊緣的基底細(xì)胞形態(tài)及內(nèi)部成分開(kāi)始發(fā)生變化，一些在靜息 細(xì)胞中不表達(dá)的基因開(kāi)始表達(dá)。角質(zhì)細(xì)胞遷移的方式有多種，培養(yǎng)的 單個(gè)角質(zhì)細(xì)胞的遷移呈緩慢平移、快速多向運(yùn)動(dòng)和飄移。最近有研究 表明創(chuàng)傷后角質(zhì)細(xì)胞的遷移可能有兩種形式：滑動(dòng)方式和蛙跳方式。引起角質(zhì)細(xì)胞遷移的條件過(guò)去認(rèn)為是游離邊緣，但原代角質(zhì)細(xì)胞在剛培養(yǎng)時(shí)雖有游

5、離緣，而不遷移，說(shuō)明細(xì)胞需要被基質(zhì)活化的過(guò)程。 培養(yǎng)一段時(shí)間后表皮細(xì)胞在有游離端時(shí)就遷移，此時(shí)細(xì)胞遷移可以不 再依賴(lài)基質(zhì)，甚至在塑料上也能遷移，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明游離緣和基質(zhì) 都是啟動(dòng)遷移所必需的條件。但是遷移是通過(guò)什么機(jī)制啟動(dòng)的尚待進(jìn) 一步研究。目前對(duì)創(chuàng)傷如何啟動(dòng)角質(zhì)細(xì)胞遷移，細(xì)胞如何適時(shí)停止 遷移轉(zhuǎn)而增殖和分化5又適時(shí)停止增殖的機(jī)制尚不清楚。2.2內(nèi)皮細(xì)胞與新生血管化在創(chuàng)傷愈合過(guò)程中創(chuàng)傷部位可能產(chǎn)生新生血管，新生的血管為創(chuàng) 傷部位提供氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，因此對(duì)創(chuàng)傷修復(fù)起了重要 作用。創(chuàng)傷后皮膚中新生血管化的研究幾乎還是個(gè)空白，現(xiàn)有的結(jié)果 大多來(lái)自于無(wú)血管的角膜和胚胎發(fā)育的研究結(jié)果。創(chuàng)傷

6、后新生血管化 與胚胎中血管形成起源于成血管細(xì)胞不同，是直接由內(nèi)皮細(xì)胞形成， 但隨后內(nèi)皮細(xì)胞遷移，形成毛細(xì)血管的過(guò)程是類(lèi)似的。殘存的血管內(nèi)皮細(xì)胞在新生血管化剌激因子作用下伸出偽足，釋 放蛋白酶，如：膠原酶，PA降解基底膜，然后遷移，遷移前沿的細(xì) 胞不增殖，后面的細(xì)胞增殖不斷提供遷移的細(xì)胞，逐漸形成毛細(xì)血管 芽。阻斷內(nèi)皮細(xì)胞DNA復(fù)制后新生血管芽仍可形成，這表明血管芽 主要是由遷移而不是細(xì)胞增殖形成的?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)新生血管化除發(fā)芽形 式外還有一種非發(fā)芽形式，即內(nèi)吸收形式(intussusception) (6)，但在 皮膚創(chuàng)傷后的新生血管化過(guò)程中是否存在尚不清楚。血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)有同源雙

7、聚體(PDGF-AA，PDGF-BB)和異源雙聚體(PDGF-AB)等三種亞型，其中PDGF -BB促新生血管 化的作用最強(qiáng)。PDGF對(duì)不同細(xì)胞的作用不同，這可能與細(xì)胞上是否 有其受體有關(guān)。內(nèi)皮細(xì)胞分泌的PDGF不僅作用于自身，也可作用于 管壁其它細(xì)胞，如間質(zhì)細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的分化和分裂，從而形成完 整的血管。TGF-P在新生血管化過(guò)程中可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞上整合素表達(dá)和細(xì) 胞間質(zhì)的堆積，抑制內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移、誘導(dǎo)間質(zhì) 細(xì)胞分化成平滑肌細(xì)胞。其它如血小板衍生內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (PD-ECGF)，血管生成素(angiogenin)、血管營(yíng)養(yǎng)素(angiotropin)、IL-8、 TN

8、F-P7也可促使新生血管化。2.3成纖維細(xì)胞與肉芽組織形成成纖維細(xì)胞在肉芽組織形成和成熟過(guò)程中表現(xiàn)出不同的特性。第 一種特性是增殖、遷移。成纖維細(xì)胞的遷移、肉芽組織的產(chǎn)生一般在 創(chuàng)傷后需3天左右準(zhǔn)備期，在這期間，細(xì)胞外間質(zhì)發(fā)生變化(如纖維 蛋白凝塊形成等)，細(xì)胞激活，為肉芽組織形成創(chuàng)造了條件，這段時(shí) 間的長(zhǎng)短取決于成纖維細(xì)胞由靜息狀態(tài)進(jìn)入活化狀態(tài)的時(shí)間8。成 纖維細(xì)胞遷移到傷口后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體開(kāi)始擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞質(zhì)并 開(kāi)始釋放膠原、FN等細(xì)胞外間質(zhì)和TGF書(shū)等，表現(xiàn)為分泌特性。傷 后約1周，成纖維細(xì)胞幾乎占據(jù)整個(gè)傷口，其中有些開(kāi)始并持續(xù)表達(dá) a-平滑肌肌動(dòng)蛋白索，稱(chēng)張力纖維，呈現(xiàn)收縮特性，為

9、肌成纖維細(xì)胞。 傷后約4周，傷口處成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等發(fā)生凋亡而數(shù)量減少 9。目前尚不清楚成纖維細(xì)胞幾種特性之間的轉(zhuǎn)化機(jī)制。關(guān)于成纖維細(xì)胞運(yùn)動(dòng)機(jī)制最近有報(bào)道稱(chēng)可能與肌動(dòng)蛋白纖維的 聚合和重排有關(guān)。生長(zhǎng)因子（如PDGF, FGF）及胰島素等外界信號(hào)作 用于成纖維細(xì)胞膜上相應(yīng)受體，激活G蛋白R(shí)ac或Rho，Rac激活 凝血溶素（gelsolin） 10，凝血溶素對(duì)肌動(dòng)蛋白起切割和加帽作用， 此舉可使肌動(dòng)蛋白聚合和重排。通過(guò)轉(zhuǎn)基因作用基因剔除小鼠凝血溶 素基因，可使成纖維細(xì)胞 遷移能力減弱。Rho則可刺激張力纖維和 粘附平板的形成，張力纖維末端與胞膜連接形成粘附平板，粘附平板 含輔肌動(dòng)蛋白（aAc

10、tinin），粘著斑蛋白（Vinculin ，可通過(guò)膜上整合 素，鈣調(diào)素粘附于基質(zhì)或其它細(xì)胞，張力纖維收縮細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。3成熟和重塑階段創(chuàng)傷愈合的最后一個(gè)階段是基質(zhì)的成熟和重塑期，這一階段需經(jīng) 歷相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，傷口外觀可能出現(xiàn)疤痕。疤痕形成機(jī)理以及如何減 輕甚至無(wú)疤痕愈合是人們一直關(guān)心、不斷研究的問(wèn)題，至今的工作大 多圍繞在成人和胚胎（有疤痕愈合和無(wú)疤痕愈合），人和動(dòng)物（收縮少和 收縮多）、皮膚和其他器官（不能再生和能再生）創(chuàng)傷愈合時(shí)一些病理及 生化指標(biāo)的比較上。人們?cè)?jīng)猜測(cè)胎兒與成人傷口愈合不同的原因在于有溫暖、潮 濕、無(wú)細(xì)菌感染、相對(duì)低氧以及獨(dú)特內(nèi)分泌和細(xì)胞因子的子宮環(huán)境， 但已有證明，成人皮

11、膚移植到子宮內(nèi)的胎兒中仍會(huì)引起疤痕，而有袋 動(dòng)物胎兒在無(wú)子宮環(huán)境下傷口愈合時(shí)也無(wú)疤痕產(chǎn)生，另外將人胎兒皮 膚移植到成年裸鼠皮下也可無(wú)疤痕愈合11，更重要 的是大部分動(dòng) 物妊娠早期是無(wú)疤痕愈合而晚期則是有疤痕愈合，這些實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明 子宮環(huán)境并不是無(wú)疤痕愈合的必要條件。疤痕產(chǎn)生的機(jī)制可能很復(fù)雜，與許多因素有關(guān)。膠原與疤痕增生 有關(guān)已很早為人們所知，在疤痕組織中可見(jiàn)膠原不規(guī)則排列。過(guò)去一 直認(rèn)為疤痕是由于膠原，特別是I型膠原過(guò)量產(chǎn)生的結(jié)果。但問(wèn)題并 非如此簡(jiǎn)單，有報(bào)道在疤痕中I /III型膠原比例并不是增加而是減少 12；疤痕中膠原合成所需的脯氨酸羥化酶和交連所需的賴(lài)氨酰氧 化酶活性雖有所增加，但分

12、解膠原的膠原酶活性也增加，而且可溶性 膠原增加而交聯(lián)膠原卻較少；在胎兒創(chuàng)口中膠原合成比成人還快 13；因此膠原是否為疤痕增生的原因尚未肯定，但可以肯定的是 疤痕中膠原合成和代謝失調(diào)。氨基多糖和蛋白多糖也可能是疤痕形成的因素之一，它們可以與 膠原結(jié)合而調(diào)節(jié)膠原沉積和分解，也可影響細(xì)胞增殖、遷移和膠原的 合成。Hardingham等報(bào)道，在正常皮膚中硫酸軟骨素比疤痕中少， 尤其是4-硫酸軟骨素。胎兒傷中透明質(zhì)酸和透明質(zhì)酸刺激因子(HASA) 明顯多于成人14。人們還注意到在胚胎傷口愈合中不出現(xiàn)急性炎性反應(yīng)。炎性反應(yīng) 時(shí)巨噬細(xì)胞可以釋放大量細(xì)胞因子引起成纖維細(xì)胞增殖和膠原合成， 這可能是疤痕形成的另

13、一因素?？梢?jiàn)胎兒傷口愈合與成人不同的原因至今還是個(gè)謎，也許在了解 其中真正原因之際也正是徹底解決疤痕增生問(wèn)題之時(shí)。研究及展望創(chuàng)傷愈合的研究已取得了很大進(jìn)展，特別是近幾年來(lái)，隨著細(xì)胞 和分子生物學(xué)研究手段和方法的不斷改進(jìn)和完善，創(chuàng)傷愈合的研究也 已從單純對(duì)傷后形態(tài)學(xué)，生化變化的研究發(fā)展到對(duì)引起變化的機(jī)制研 究。相信今后的幾年創(chuàng)傷愈合的研究將更加激動(dòng)人心并更加深人們對(duì) 細(xì)胞和分子生物學(xué)的理解。參考文獻(xiàn)屈紀(jì)富，程天民，郝利.參與皮膚傷口愈合的細(xì)胞及其作用的研 究進(jìn)展J.中國(guó)臨床康復(fù)，2001,5(24):74-75.屈紀(jì)富，郝利，孫薇，等細(xì)胞因子在創(chuàng)傷愈合過(guò)程中的變化及 其意義的研究進(jìn)展J.創(chuàng)傷外科

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