济南106医院分享疤痕的国内外研究进展

济南106医院分享疤痕的国内外研究进展第1页/共54页目录一、瘢痕的定义二、瘢痕的形成过程三、瘢痕的组织学分类四、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的鉴别五、病理性瘢痕的国内外研究进展六、两种重要的病理性瘢痕研究方法七、病理性瘢痕的研究模型八、治疗九、展望十、我的科学问题第2页/共54页一、瘢痕的定义皮肤损伤愈合过程中，胶原合成代谢机能失去正常的约束控制，持续处于亢进状态，以致胶原纤维过度增生的结果，又称为结缔组织增生症，在中医上称为蟹足肿或巨痕症，它表现为隆出正常皮肤，形状不一，色红质硬的良性肿块。第3页/共54页二、瘢痕的形成过程瘢痕的形成过程也即是皮肤创伤愈合过程，以下以皮肤手术切口为例，叙述创伤愈合的基本过程：1.急性炎症期：数小时内便出现炎症反应，表现为充血、浆液渗出及白细胞游出。2.伤口收缩：2~3日后边缘的整层皮肤及皮下组织向中心移动，伤口迅速缩小，14天左右停止。伤口收缩是由伤口边缘新生的肌成纤维细胞的牵拉作用引起，与胶原无关。第4页/共54页二、瘢痕的形成过程（续）3.肉芽组织增生和瘢痕形成：大约从第3天开始从伤口底部及边缘长出肉芽组织填平伤口。毛细血管大约以每日延长0.1~0.6mm的速度增长。第5~6天起成纤维细胞产生胶原纤维，随着胶原纤维越来越多，出现瘢痕形成过程，大约在伤后一个月瘢痕完全形成。

4.表皮及其他组织再生：创伤发生24小时内，伤口边缘的基底细胞即开始增生，覆盖在肉芽组织表面，当这些细胞相遇时，则停止迁移，并增生、分化成为鳞状上皮。健康的肉芽组织对表皮再生十分重要，它可以提供上皮再生所需的营养及生长因子。第5页/共54页第6页/共54页三、瘢痕的组织学分类表浅性瘢痕：发生于表皮或真皮表层的瘢痕，局部平坦，一般无功能障碍。增生性瘢痕：发生于真皮深层的瘢痕，是突出于皮肤表面但局限于原有损伤范围的瘢痕。萎缩性瘢痕：发生于皮肤全层与皮下的瘢痕。具有很大的收缩性，可牵拉临近的组织、器官，造成严重的功能障碍。瘢痕疙瘩：大部分瘢痕疙瘩通常发生在局部损伤1年后，一般表现为高出周围正常皮肤的、超出原损伤部位的持续性生长的肿块，扪之较硬，弹性差，局部痒或痛。第7页/共54页四、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的鉴别两者统称为病理性瘢痕相同点：基本病理形式均以胶原纤维在真皮大量沉积为组织特征不同点：过去：增生病变局限于病损——增生性瘢痕增生病变超出病损区——瘢痕疙瘩现在：两者除了“量”的区别，还有“质”的区别瘢痕疙瘩可以归入皮肤良性肿瘤的范畴第8页/共54页四、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的鉴别（续）增生性瘢痕：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，增生往往持续数月或数年以后，才逐渐发生退行性变化。相关基因(9个)：转化生长因子-β1(TGFβ1）信号转导子和转录激活子3(STAT3)转录因子Sp1肿瘤蛋白p53肿瘤蛋白p63（TP63）白介素-6受体（IL6R)白介素-6（IL6）血管源生长因子(VEGFA)丝氨酸蛋白酶抑制剂E族（SERPINE1)第9页/共54页四、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的鉴别（续）瘢痕疙瘩：皮肤损伤后引发的以成纤维细胞过度增生和细胞外基质的异常积聚为特征的皮肤胶原性疾病。有好发部位，多见于有色人种，不发生退行性变化和单纯手术后极易复发等特点，因此有良性真皮肿瘤之称。相关基因(5个)：TP53TGFβ1磷脂酰肌醇3激酶（PI3K)血管紧张素Ⅱ受体2型（AGTR2）血管紧张素Ⅱ受体1型（AGTR1）第10页/共54页四、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的鉴别（续）第11页/共54页五、病理性瘢痕的国内外研究进展1.遗传学2.细胞3.细胞凋亡与凋亡相关基因4.细胞外基质5.细胞因子6.细胞连接及信号传导7.蛋白质组学8.细胞骨架基因相关蛋白9.血管因素10.免疫11.激素、热休克蛋白、微量元素12.物理环境（力学或机械因素）第12页/共54页（一）遗传1.人种：有色人种瘢痕疙瘩和增生性瘢痕的发病率明显高于白种人，其中黑色人种的发病率最高，故认为黑色素细胞激素异常可能与瘢痕的发生有关。2.遗传因素：瘢痕体质患者具有一定的家庭遗传倾向及家族聚集性，单卵双生的患者瘢痕疙瘩的发病具有较高的一致性，符合常染色体显性遗传疾病，伴外显不完全，表现度存在差异，并具有延迟显性特征。第13页/共54页（二）细胞1.肥大细胞（mastcell,MC)：在正常皮肤中,肥大细胞主要位于真皮乳头层的血管周围,病理性瘢痕中MC主要分布于胶原纤维束之间及血管周围,数量较正常皮肤明显增多,且MC相关的活性递质较正常皮肤亦显著增多。主要通过成纤维细胞（fibroblast,FB）和细胞因子发挥作用，能促进FB增生和胶原合成，MC脱颗粒可释放肝素和ECM合成的细胞因子。第14页/共54页（二）细胞2.成纤维细胞：成纤维细胞是创面愈合、瘢痕形成、增生和挛缩的功能性细胞，其增殖、活化和分化的异常可以导致病理性瘢痕的形成。皮肤病理性瘢痕的成纤维细胞比正常皮肤的成纤维细胞产生更高水平的胶原等细胞外基质。很多学者研究发现：成纤维细胞有不同的表现型，从而构成了成纤维细胞的异质性。由于成纤维细胞有不同的类型，从而在伤口愈合过程中，形成不同的愈合方式：增生性瘢痕、瘢痕疙瘩或正常的组织等。第15页/共54页（二）细胞2.成纤维细胞：病理性瘢痕中FB的ECM存在着明显的合成增加和降解不足。病理性瘢痕中FB的胶原酶活性剂mRNA水平均明显降低。正常皮肤FB一旦相互接触后则停止增殖,进入抑制状态,即接触性抑制及密度抑制;而增生性瘢痕中部分FB与瘢痕疙瘩中的FB接触后细胞仍能继续增殖。提示增生性瘢痕中可能存在两种不同的FB细胞亚型,一种存在持续性抑制及密度抑制,另一种为失接触性抑制及密度抑制,二者在一定条件下可以相互转化,决定了增生性瘢痕的转归。第16页/共54页（二）细胞3.角质形成细胞：表皮角质形成细胞与皮肤成纤维细胞的相互作用,在调整组织内环境稳定与修复中发挥了重要作用。有研究发现，有瘢痕疙瘩的角质形成细胞存在时,成纤维细胞表达更多的TGF-β1、β2受体,Ⅰ型胶原纤维、结缔组织生长因子、胰岛素源生长因子、TGF-β的活性因KD角质形成细胞的存在而显著提高。第17页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因细胞凋亡是指机体为维持体内环境稳定,由基因控制细胞自主的、有序的死亡。多项实验研究证实,由于成纤维细胞凋亡减少继而细胞增殖过度,分泌过多的胶原和细胞外基质是导致病理性瘢痕发生的重要机制。第18页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因一、细胞凋亡FB凋亡：研究发现，肌成纤维细胞和血管细胞的凋亡数量在创面闭合期增加，证实凋亡是肉芽组织转化为瘢痕的机制之一。若肉芽组织中FB凋亡不足或中断，增殖相对过度，将导致病理性瘢痕的形成。研究发现来源于瘢痕疙瘩中心区域的FB群体倍增时间明显缩短，增殖旺盛，同时其FB凋亡数比例减少，说明瘢痕疙瘩来源地FB增殖与凋亡平衡受损有关。第19页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因二、凋亡基因正常细胞的增殖是由促进细胞增殖的原癌基因和抑制细胞增殖的抑癌基因之间的平衡以及凋亡调控基因的共同调节来维持的.基因芯片分析8400条基因——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——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。第20页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因1.p53基因2.Fas基因3.bcl-2家族4.survivin与caspase-35.NNP-1基因6.C-erbB-2基因7.其他第21页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因1.p53基因：细胞周期调节基因和凋亡基因。约3/4瘢痕疙瘩组织中存在野生型P53基因突变。突变的P53增强了自身的转录活性，增加了细胞的稳定性，延长了细胞活性，使瘢痕疙瘩FB增殖能力增强，而凋亡减少。基因突变可能是瘢痕疙瘩浸润性生长及治疗后复发的原因。第22页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因2.Fas基因：基因表达产物Fas蛋白与FasL结合后，诱导FasL蛋白所在的细胞在数小时内发生凋亡。银染PCR-SSCP检测发现瘢痕疙瘩成纤维细胞内编码Fas蛋白分子死亡域基因存在突变,致使瘢痕疙瘩成纤维细胞的Fas受体处于无功能状态,使在Fas-Mcab作用下造成成纤维细胞凋亡异常。第23页/共54页（三）细胞凋亡与凋亡相关基因3.survivin与caspase-3：survivin表达于细胞周期G2/M期，定位于细胞有丝分裂的纺锤体，广泛表达于人类肿瘤细胞系，可以促进细胞增殖，抑制凋亡并参与血管形成过程，主要通过抑制caspase-3活性而发挥抗凋亡作用。caspase-3是细胞凋亡过程中的关键酶,必须经过上游活化才能发挥作用。国内外许多学者构建不需上游活化的重构型caspase-3，可快速诱导肿瘤细胞发生凋亡，因而重构型caspase-3有可能成为瘢痕疙瘩治疗的新的靶标和效应分子。第24页/共54页（四）细胞外基质增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的形成主要是由于细胞外基质产生和降解平衡失调的结果。K和HS以胶原蛋白的合成显著增加为病理特征。

第25页/共54页（四）细胞外基质无瘢痕愈合的细胞外基质研究：1.蛋白胶原纤维：早中期胚胎皮肤中，胶原蛋白以Ⅲ型为主，至中年逐渐转化为以Ⅰ型为主，Ⅲ型胶原蛋白组成的胶原纤维较细，排列较规则，形成松散疏松的网状结构，而I型胶原蛋白组成的胶原纤维较粗，排列紧密和不规则。伴侣素和线粒体蛋白P1前体：在胎兔皮肤伤口后表达增加，可协助蛋白折叠，维持正常的蛋白构象和细胞形态，促进伤口愈合。第26页/共54页（四）细胞外基质1.蛋白波形蛋白和微管蛋白β多肽：起细胞支架和网络的作用，在成年个体中能促进瘢痕的增殖，在胚胎时具有调整胶原纤维的排列，抑制瘢痕增生和愈合作用。核不均一蛋白H、腺病毒纤维调节蛋白、纤粘蛋白等2.酶

α-烯醇酶、丝氨酸蛋白酶类、基质金属蛋白酶、环氧合酶-23、肽降钙素基因相关肽、神经肽P物质等第27页/共54页（四）细胞外基质细胞外基质的降解系统:纤溶酶原激活剂(PA)是ECM降解酶中重要的组成部分,它能促进ECM重塑中的溶解反应。PA的作用是控制血纤维蛋白溶酶原活化为血纤维蛋白溶酶。血纤维蛋白溶酶不仅对纤维蛋白溶解起首要作用,而且也参与其他ECM蛋白的降解,并激活前胶原酶转变为胶原酶。KD成纤维细胞中纤溶酶原活化因子抑制剂-1显著增加,尿激酶型溶酶原激活剂(uPA)持续减少,随之而来的是KD成纤维细胞表现出纤维蛋白溶解能力、纤维凝块降解能力的降低,这一现象只在KD中出现。第28页/共54页（五）细胞因子1.TGF-β（转化生长因子-β）2.α-MSH（α-促黑素细胞雌激素）3.TNF-α（肿瘤坏死因子-α）4.PDGF（血小板衍生生长因子）5.IGF-Ⅰ（胰岛素样生长因子-Ⅰ）6.IL-8（白细胞介素-8）7.bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）8.CTGF（结缔组织生长因子）第29页/共54页（五）细胞因子1.TGF-β（转化生长因子-β）：是目前已知与病理性瘢痕关系最密切的细胞因子,目前在哺乳类动物中检测到TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1

和TGF-β2

生物活性相同,是促进ECM过度密集的最密切的正性调控因子之一,参与瘢痕形成;TGF-β3

则具有抗纤维化作用。瘢痕疙瘩中,FB的TGF-β1

和TGF-β2

水平明显增高,而TGF-β3

无变化。第30页/共54页（五）细胞因子2.α-MSH（α-促黑素细胞雌激素):国内学者通过免疫组织化学染色证实瘢痕疙瘩表皮层和瘢痕层中α-MSH表达增强,以表皮基底层最明显。一定剂量的α-MSH可明显促进FB的生长与增殖,一定浓度的α-MSH可促进FB分泌TGF-β1.国外学者通过实验发现给鼠注射TGF-β造成胶原沉积,再给已致纤维化的鼠注射α-MSH,能够抑制胶原沉积,推测α-MSH在瘢痕形成过程中可能起负调控作用。第31页/共54页（五）细胞因子3.TNF-α（肿瘤坏死因子-α）：在真皮纤维化中,TNF-α有明显促分解代谢作用,通过直接抑制纤维连结蛋白的产生和促进FB产生胶原蛋白酶,增强蛋白多糖酶活性而发生作用。TNF-α在增生性瘢痕中的表达明显少于正常瘢痕组织。TNF-α在创面愈合中起重要作用,异常的增殖性愈合可能与TNF-α表达水平降低有关。第32页/共54页（五）细胞因子4.PDGF（血小板衍生生长因子）：通过对FB促分裂增殖、趋化及刺激纤维粘连合成等作用参与创伤修复,对胶原合成、分解也有调节作用。多数研究认为,瘢痕疙瘩FB对PDGF的化学趋化和促有丝分裂较普通瘢痕明显提高,可能与细胞表面PDGF受体水平明显增高有关。有学者研究表明，两者PDGF-α受体mRNA表达均升高,且二者表达水平无统计学意义。第33页/共54页（五）细胞因子5.IGF-Ⅰ（胰岛素样生长因子-Ⅰ）：胰岛素样生长因子受体分为Ⅰ型和II型,I型受体与胰岛素受体同源,具有酪氨酸激酶活性,介导IGF-Ⅰ、II和胰岛素的有丝分裂功能。II型受体则与胰岛素受体不同,无信号转导功能。IGF-Ⅰ具有降低胶原酶和胶原酶mRNA表达、增加胶原蛋白mRNA表达和促进胶原蛋白合成的功能,并能使瘢痕组织中ECM胶原蛋白过度沉积。第34页/共54页（五）细胞因子6.IL-8（白细胞介素-8）：Chrunyk等在研究胎儿无瘢痕愈合时发现,创伤胎儿愈合过程中,体内炎性细胞因子包括IL-8明显减少,提示缺乏细胞增殖和炎症反应可能是胎儿无瘢痕愈合的原因。郑健生等研究也证实一定浓度的α-MSH促进体外培养的瘢痕疙瘩FB分泌IL-8。第35页/共54页（五）细胞因子7.bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）：是FGF家族中对血管内皮细胞有很强的促有丝分裂作用的形成因子,是FB趋化剂,能诱导角质细胞、真皮FB和血管内皮细胞发生有丝分裂,诱导肉芽组织的新生上皮组织和血管形成,从而加速伤口愈合过程。bFGF能刺激胶原酶产生,抑制胶原尤其是Ⅰ型胶原的合成与沉积,对胶原代谢起负性调节作用。与正常皮肤相比,增生性瘢痕中bFGF及bFGF受体阳性细胞在胶原纤维束间明显增高,这些细胞主要为FB和巨噬细胞。第36页/共54页（五）细胞因子

8.CTGF（结缔组织生长因子）：CTGF能促进HS成纤维细胞的增殖、分化及免于凋亡，促进以胶原为主的细胞外基质的沉积近来的研究发现，TGF-β1独立致纤维化作用仅呈一过性，而在加入CTGF联合刺激后，其致纤维化的效应才得到增强和延长，故推断TGF-β1仅仅是纤维化进程的启动因素，而CTGF才是维持纤维化进程并最终导致病理性瘢痕的关键。另有研究阻抑CTGF后发现，I型胶原mRNA水平显著降低，瘢痕疙瘩的增殖速度降低至接近正常水平。提示CTGF有希望成为瘢痕疙瘩治疗的新靶点。第37页/共54页（六）细胞连接及信号传导

1.缝隙连接细胞间通讯：相邻细胞间通过缝隙连接所介导的细胞间连接通讯进行着信息、能量和物质的交换,对细胞的新陈代谢、内环境稳定、增殖和分化等生理过程起着重要的调控作用。鲁峰等应用交互式激光细胞仪对FB间的细胞间通讯进行了观察,发现正常皮肤FB的细胞间通讯正常,增生性瘢痕FB的细胞间通讯受到抑制,瘢痕疙瘩FB的细胞间通讯被阻断。其后,Moyer等发现透明质酸促进了连接蛋白43和β-actin聚集于细胞表面,形成了更多的缝隙连接,从而提高了胶原的形成,促进了肉芽组织的成熟。第38页/共54页（六）细胞连接及信号传导2.细胞信号转导系统中转化生长因子β信号通道异常：细胞信号转导是指细胞感受刺激后,以特定的方式通过细胞膜,诱导酶活性与构象改变,激发磷酸化或去磷酸化过程,活化转录因子,导致基因表达,进而影响细胞的增殖、分化、凋亡、黏附及物质合成功能等生物学效应的一系列生物活性反应过程。经研究证实,转化生长因子β信号通道在瘢痕形成中具有重要作用。第39页/共54页（六）细胞连接及信号传导Smads蛋白家族是近年来发现的转化生长因子β1(TGF-β1)受体下游信号蛋白，也是目前公认的介导TGF-β1胞内反应的主要通路。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HS中TGF-βI、1I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HS形成的原因。第40页/共54页（七）蛋白组学用蛋白质组学的方法,进行增生性瘢痕、瘢痕疙瘩组织及其成纤维细胞中的差异蛋白表达的研究,通过分别比较取自同一人的正常真皮组织与增生性瘢痕真皮组织;培养的正常成纤维细胞与增生性瘢痕成纤维细胞和取自另一人的正常真皮组织与瘢痕疙瘩真皮组织;培养的正常成纤维细胞与瘢痕疙瘩成纤维细胞蛋白质表达的差异,找出组织中增生性瘢痕与瘢痕疙瘩的差异蛋白质,及来自成纤细胞中的差异蛋白质,并对其作出分析比较,揭示这一类疾病发生过度纤维化的分子病理学原因,为增生性瘢痕、瘢痕疙瘩的治疗提供新思路。第41页/共54页（八）细胞骨架基因相关蛋白1.波形蛋白：波形蛋白是中等纤维的主要成分之一,在FB中起到细胞支架与网络作用,在创伤愈合及瘢痕愈合过程中起重要作用。Ribotta等认为增生性瘢痕中波形蛋白的表达信号强、分布广,在FB爬片中阳性率高,而非增生性瘢痕中表达很快降至低水平,正常皮肤中则难以看到。第42页/共54页（八）细胞骨架基因相关蛋白2.α-平滑肌肌动蛋白：只有在增生性瘢痕中才含有α-平滑肌肌动蛋白表达阳性的肌成纤维细胞,α-SMA是一种同时具有FB和平滑肌细胞结构和功能特点的间充质细胞,与增殖性瘢痕的发展有本质联系,其表达与持续存在是形成病理性损害的原因之一。第43页/共54页（九）血管因素病理性瘢痕研究中两种独立存在而又相互矛盾的血管生成观点：病理性瘢痕形成过程中，由于瘢痕组织血管生成过多、血供丰富支撑了瘢痕的过度增生瘢痕组织中供血不足、组织缺氧诱发了病理性瘢痕的发生发展

微血管构筑表型第44页/共54页（十）免疫参与创面愈合与组织重塑的免疫细胞主要有淋巴细胞、巨噬细胞等,通过释放细胞因子,既可促进创面愈合,亦可导致病理性瘢痕形成。研究表明,瘢痕组织中存在着大量淋巴细胞、树突状细胞及免疫球蛋白,表明瘢痕过度增殖与免疫因素有密切关系。第45页/共54页（十一）激素、热休克蛋白、微量元素雌激素能够促进创面愈合,而且增生性瘢痕组织中孕激素和雄激素的含量都较高,提示病理性瘢痕的产生可能和性激素有关。

热休克蛋白47(HSP47)对快速、强烈的胶原合成过程有一定的影响,瘢痕疙瘩组织中HSP47的表达在mRNA水平上调了8倍,在蛋白质水平上调超过了16倍。另外,增生性瘢痕与自身正常皮肤比较,钙、镁、锌、铁、铜等微量元素含量下降;而扁平瘢痕与自身正常皮肤比较无差异,说明微量元素含量变化与病理性瘢痕产生有关。第46页/共54页（十二）物理环境（力学或机械因素）许多皮肤中的细胞对于它们机械性的物理环境是具有反应的。特别是整合素家族的细胞表面分子通过机械力的作用具有活性，导致成纤维细胞的激活增殖，产生胶原和纤维蛋白对组织进行重塑的作用。虽然涉及细胞内信号传导的相关过程是复杂而不完全清楚的，但已发现一些如FAK等转录的调节是关键因素。氧供情况是物理环境的另一个因素，低氧可增强成纤维细胞分裂增殖,延长成纤维细胞寿命。另外,氧张力能影响成纤维细胞的合成分泌功能。第47页/共54页六、两种重要的病理性瘢痕研究方法（一）胚胎创面无瘢痕愈合的比较性研究比较胚胎创面的无瘢痕愈合及成体创面瘢痕愈合之间细胞和分子形成机制的差异，一直是瘢痕研究的重点和热点。自胎儿离开母体羊水环境，其皮肤对创伤的反应以及修复机制发生了显著变化。研究认为，细胞因子在这一过程中扮演着关键性角色。第48页/共54页（二）瘢痕疙瘩发生的肿瘤源性学说：瘢痕疙瘩与肿瘤具有相似的生物学特性。1.发