慢性難治性創(chuàng)面發(fā)病相關(guān)信號通路的研究進展▲

王茜茜 杜娟嬌 張 力 郭夏晴 曹 妍 陳仲件

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，廣西南寧市 530001； 2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院教學(xué)部，廣西南寧市 530023)

【提要】 慢性難治性創(chuàng)面是臨床上最常見的一種難治性損傷疾病，手術(shù)及藥物治療可在一定程度上緩解病情，但其恢復(fù)所需時間長，療效差異性較大。慢性難治性創(chuàng)面的發(fā)病機制復(fù)雜，涉及多種因素，且各因素相互影響。目前國內(nèi)外學(xué)者主要從創(chuàng)面局部的炎癥反應(yīng)、血管再生、細胞增殖與修復(fù)、細胞外基質(zhì)重構(gòu)等方面進行研究及藥物研發(fā)。本文以不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為切入點，針對不同的病理機制在慢性難治性創(chuàng)面中的作用進行綜述，以期為進一步開展深入的分子機制研究提供參考。

慢性難治性創(chuàng)面又稱難愈性皮膚潰瘍，主要包括由壓力性、缺血性、糖尿病性、靜脈回流不暢及外傷等引起的潰瘍創(chuàng)面，因其病程長，經(jīng)久不愈，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，給患者造成極大的心理壓力和經(jīng)濟負擔[1]。當前，慢性難治性創(chuàng)面的發(fā)病機制研究成為醫(yī)學(xué)界的研究熱點，其主要涉及炎癥反應(yīng)、血管再生、細胞增殖與修復(fù)、細胞外基質(zhì)重構(gòu)4個方面，與多條信號通路相關(guān)。本文就慢性難治性創(chuàng)面發(fā)病相關(guān)信號通路的研究進展進行綜述，以期為進一步研究慢性難治性創(chuàng)面的發(fā)病機制及新藥的研發(fā)提供參考。

1 炎癥反應(yīng)相關(guān)機制

炎癥反應(yīng)是創(chuàng)面修復(fù)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。皮膚受損后炎癥因子開始發(fā)揮作用，其通過激活和趨化眾多免疫細胞、抗體和補體等向局部創(chuàng)面破損處聚集來清除或抑制細菌，并激活機體對創(chuàng)傷組織的免疫應(yīng)答，促進皮膚創(chuàng)面組織的愈合。

1.1 絲裂原活化蛋白激酶相關(guān)信號通路 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一組能被細胞外刺激激活的絲氨酸/蘇氨酸激酶(serine/threonine kinase，AKT)，與細胞增殖、分化、應(yīng)激、凋亡等密切相關(guān)。MAPK家族包括p38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)等成員。

1.1.1 p38及其信號通路：p38是MAPK家族中調(diào)控炎癥反應(yīng)最重要的成員，以其命名的MAPK相關(guān)通路—p38信號通路與炎癥反應(yīng)、細胞凋亡等密切相關(guān)。有研究表明[3]，p38/MAPK2信號通路在創(chuàng)面修復(fù)過程中具有關(guān)鍵作用，可調(diào)節(jié)炎癥因子的表達，參與創(chuàng)面愈合。尹楠等[4]對口腔頜面部間隙感染患者的血液和引流液成分進行分析，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)面愈合良好的患者引流液中磷酸化p38/p38、MAPK2蛋白表達水平低于愈合不良患者，且與白細胞計數(shù)和血清腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白細胞介素6(interleukin 6，IL-6)、C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)、降鈣素原水平呈正相關(guān)，提示p38、磷酸化p38及p38/MAPK2信號通路可調(diào)節(jié)炎癥因子的釋放，影響感染性創(chuàng)面修復(fù)。

1.1.2 JNK及其信號通路：JNK是位于細胞質(zhì)內(nèi)的應(yīng)急活化蛋白激酶，作為多種應(yīng)激原信號傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵分子，在細胞的滲透壓變化及炎癥反應(yīng)中具有重要意義[5]。JNK信號通路是MAPK炎癥通路中的重要成員。有研究表明，JNK抑制劑可以降低感染組織內(nèi)相關(guān)炎癥因子的表達水平，從而減輕炎癥反應(yīng)[6]。韓強等[7]發(fā)現(xiàn)，紫朱軟膏可以使糖尿病足潰瘍大鼠血清中CRP、IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達水平降低，同時抑制JNK、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、P65、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)的磷酸化，從而減輕創(chuàng)面炎癥反應(yīng)。提示創(chuàng)面炎癥反應(yīng)的減輕可能與抑制JNK信號通路磷酸化有關(guān)。

1.1.3 ERK及其信號通路：ERK信號通路是經(jīng)典的MAPK信號傳導(dǎo)途徑，不僅參與細胞增殖與分化的調(diào)控，還通過磷酸化胞漿內(nèi)的細胞骨架成分，參與細胞形態(tài)的調(diào)節(jié)及骨架的重分布。李洋等[8]對糖尿病大鼠皮膚潰瘍創(chuàng)面及血清進行分析后發(fā)現(xiàn)，使用Z-沒藥甾酮治療的大鼠血清IL-8、TNF-α水平下降，創(chuàng)面組織中磷酸化ERK1/2、磷酸化MAPK蛋白表達水平升高，表皮明顯增厚，創(chuàng)面覆蓋有較厚痂皮，炎性細胞浸潤減少，毛細血管含量豐富，膠原纖維細少，提示激活ERK/MAPK通路可以抑制創(chuàng)面炎癥因子的表達，促進創(chuàng)面愈合。

1.2 核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2及其信號通路 核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是一種含有亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子，與靶基因中的抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合可調(diào)控抗氧化基因血紅素氧合酶(heme oxygenase 1，HO-1)的表達，Nrf2/HO-1信號通路是生物體內(nèi)重要的內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激信號通路，激活該通路能顯著減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，降低促炎因子(包括IL-1β、IL-6和單核細胞趨化蛋白-1)的表達，促進創(chuàng)面愈合[9]。此外，Nrf2還能抑制角質(zhì)細胞凋亡，促進其增殖和遷移，并上調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β1的表達，這均有利于創(chuàng)面的愈合。

1.3 NF-κB信號通路 NF-κB信號通路是引起機體炎癥反應(yīng)的重要通路，廣泛參與各種炎癥過程，在多種疾病的發(fā)生及治療過程中發(fā)揮重要作用[10]。活化的NF-κB轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，與靶基因的啟動子或增強因子區(qū)域結(jié)合，誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞產(chǎn)生黏附分子，增強白細胞炎癥反應(yīng)及成纖維細胞的增殖，從而發(fā)揮促炎作用[11]。段紫鈺等[12]發(fā)現(xiàn)放射性皮炎大鼠的創(chuàng)面組織中Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)-4、NF-κB mRNA表達水平及血清中的炎癥因子水平顯著降低，認為大鼠創(chuàng)面愈合可能與抑制NF-κB通路、降低炎癥水平有關(guān)。薛兵等[13]研究發(fā)現(xiàn)，采用清消法治療的痤瘡模型大鼠血清炎性因子TNF-α水平下降、γ干擾素水平升高，創(chuàng)面組織TLR-2、NF-κB水平下降，提示抑制NF-κB信號通路可減輕創(chuàng)面炎癥反應(yīng)。

2 血管再生相關(guān)機制

血管再生是創(chuàng)面修復(fù)過程中的重要環(huán)節(jié)之一，涉及血管生成因子的高表達和血管生成抑制因子的低表達等。該過程受到多種細胞因子、多條信號通路的調(diào)控。

2.1 血管內(nèi)皮生長因子 血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是血管內(nèi)皮細胞特異性的肝素結(jié)合生長因子。作為血管生成的主要調(diào)控因子，VEGF能有效促進血管內(nèi)皮細胞的分裂增生、增加血管通透性[14]，且對血管內(nèi)皮細胞具有獨特的親和性，在創(chuàng)面血管新生過程中扮演著重要角色。

2.2 MAPK信號通路 MAPK-ERK級聯(lián)通路屬于高度保守的三級激酶級聯(lián)的傳遞信號，是血管內(nèi)皮細胞信號傳導(dǎo)過程的重要途徑；也是VEGF發(fā)揮促進血管再生作用的主要途徑。Hou等[15]研究發(fā)現(xiàn)，采用牛痘素治療的皮膚開放性創(chuàng)傷大鼠創(chuàng)面微血管密度明顯增加，血管生成信號通路相關(guān)的淋巴結(jié)蛋白和受體被激活(磷酸化ERK表達增加)，證實該過程由 MAPK/ERK 信號通路介導(dǎo)。Geng等[16]分析人傷口細胞培養(yǎng)液后發(fā)現(xiàn)，激活MAPK/ERK信號通路可促進VEGF水平增加，提示MAPK/ERK信號通路的激活對傷口愈合有積極影響。

2.3 PI3K信號通路 PI3K是一種存在于細胞質(zhì)中的脂質(zhì)激酶，參與細胞膜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)運和代謝過程。PI3K可通過催化二磷酸磷脂酰基醇發(fā)生磷酸化，誘導(dǎo)AKT發(fā)生磷酸化，調(diào)控下游效應(yīng)內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的轉(zhuǎn)錄水平，刺激一氧化氮的合成與釋放[17]。而一氧化氮是一種強大的血管生成介質(zhì)，具有調(diào)節(jié)血管生成因子的作用，不僅能刺激新生血管形成，還參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞的增殖、侵襲、凋亡和管腔形成，在一定程度上控制血管疾病的發(fā)生和發(fā)展。Sun等[18]在人微血管內(nèi)皮細胞和正常皮膚成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)控PI3K/AKT信號通路，抑制血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移和管腔形成，可明顯延緩傷口愈合進程。張曉芬等[19]通過研究全層皮膚缺損小鼠發(fā)現(xiàn)，激活PI3K/AKT/eNOS信號通路可促進AKT的磷酸化，使VEGF-A、eNOS的蛋白表達增加，進而促進創(chuàng)面愈合。李利青等[20]分析了難治性創(chuàng)面大鼠的創(chuàng)面組織PI3K、AKT、血管內(nèi)皮生長因子受體2、eNOS的mRNA水平，認為激活PI3K/AKT/eNOS信號通路可促進創(chuàng)面血管生成，從而發(fā)揮促進創(chuàng)面愈合的效果。

2.4 缺氧誘導(dǎo)因子1α信號通路 缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)是在缺氧條件下應(yīng)答缺氧應(yīng)激的一種轉(zhuǎn)錄因子，也是目前發(fā)現(xiàn)的唯一一個在缺氧狀態(tài)下發(fā)揮活性的特異性轉(zhuǎn)錄因子，參與多條細胞信號通路，是介導(dǎo)缺氧信號傳導(dǎo)的中樞。缺氧環(huán)境中，HIF-1α/VEGF通路可上調(diào)VEGF等多種促血管生成因子的表達，從而誘導(dǎo)血管生成[21]。研究表明，在糖尿病創(chuàng)面中HIF-1α是調(diào)節(jié)VEGF表達的轉(zhuǎn)錄因子，能刺激血管內(nèi)皮細胞增殖，HIF-1α的表達對血管再生過程至關(guān)重要[22]。侯婧瑛等[23]將體外培養(yǎng)的骨髓間充質(zhì)干細胞缺氧處理24 h后發(fā)現(xiàn)，血管管腔樣結(jié)構(gòu)明顯增多，而在抑制HIF-1α表達的基礎(chǔ)上進行缺氧處理，發(fā)現(xiàn)VEGF-A表達明顯下降。提示細胞缺氧后，能夠通過激活HIF-1α/肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1/VEGF-A通路維持細胞存活和促進血管再生。李夏等[24]在人視網(wǎng)膜色素上皮細胞體外培養(yǎng)的實驗中也得到了相似的結(jié)論。

3 細胞增殖與修復(fù)相關(guān)機制

角質(zhì)形成細胞的增殖和遷移對創(chuàng)面的愈合與修復(fù)至關(guān)重要。表皮干細胞位于皮膚的基底層，是皮膚組織的特異性干細胞，具有無限增殖和分化的潛能，是創(chuàng)面再上皮化過程中各層表皮細胞分化的來源，表皮細胞的更新正是其通過增殖分化完成的[25]。干細胞的分化受細胞與細胞外基質(zhì)相互作用的影響，在該過程中多種細胞因子參與并發(fā)揮了傳遞信息的作用。

3.1 Wnt信號通路 Wnt信號通路是一條高度保守的生長因子家族信號通路，是細胞間信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵通路之一，具有傳導(dǎo)生長刺激信號、參與不同發(fā)育機制、促進細胞增殖的作用。Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路是Wnt的一個關(guān)鍵分支通路，當Wnt/β-catenin通路被Wnt配體激活后，β-catenin不斷蓄積并達到一定水平，可使靶基因如細胞周期蛋白的表達上調(diào)，從而參與調(diào)控組織細胞的穩(wěn)態(tài)和再生。β-catenin在細胞質(zhì)中的含量直接影響表皮干細胞的增殖與分化，β-catenin含量越高，表皮細胞分化、增殖能力就越強，其可促進皮膚及其附屬器發(fā)育、創(chuàng)面血管新生和上皮重塑，從而加速創(chuàng)面愈合[26]。有研究報告，在糖尿病創(chuàng)面愈合過程中，隨著Wnt和β-catenin表達的增加，表皮細胞的分化和增殖能力增強，傷口愈合加快[27]。仇蓮胤等[28]通過觀察糖尿病大鼠的潰瘍創(chuàng)面組織發(fā)現(xiàn)，給予黃芪提取液治療的大鼠其創(chuàng)面組織中Wnt1、Wnt3a、β-catenin的mRNA表達水平明顯增加，創(chuàng)面愈合加快。說明潰瘍創(chuàng)面的愈合可能與Wnt/β-catenin信號通路的調(diào)節(jié)有關(guān)。

3.2 TGF-β信號通路 TGF-β家族是一類分泌型多肽信號分子，參與調(diào)節(jié)細胞增殖、分化、凋亡及創(chuàng)面愈合等多種過程。其中，TGF-β1與細胞外基質(zhì)沉著及纖維化疾病密切相關(guān)，是創(chuàng)面愈合及瘢痕形成的主要影響因子之一。Smad蛋白是將細胞外TGF-β信號經(jīng)細胞質(zhì)傳導(dǎo)到細胞核內(nèi)的中介分子。TGF-β1/Smad3信號途徑的活化，可刺激其他促纖維蛋白合成，促進成纖維細胞的增殖和表型轉(zhuǎn)化，抑制成纖維細胞凋亡，促進多種細胞外基質(zhì)的合成等，對于創(chuàng)面愈合具有重要意義。曾娟妮等[29]在全層皮膚缺損開放性創(chuàng)面大鼠中發(fā)現(xiàn)，上調(diào)TGF-β1的表達可促進創(chuàng)面愈合。此外，TGF-β1/Smad3信號通路還能趨化并作用于成纖維細胞，通過調(diào)節(jié)蛋白酶的表達抑制基質(zhì)降解，以及刺激成纖維細胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，來促進創(chuàng)口收縮。唐乾利等[30]通過研究大鼠糖尿病足創(chuàng)面發(fā)現(xiàn)，給予皮膚原位再生醫(yī)療技術(shù)治療的實驗組大鼠其TGF-β1/Smad3表達、肉芽組織中成纖維細胞形態(tài)、毛細血管新生情況均優(yōu)于無任何干預(yù)措施的模型組，提示在創(chuàng)面愈合早期激活TGF-β1/Smad3信號通路，可促進創(chuàng)面的損傷修復(fù)。

4 細胞外基質(zhì)重構(gòu)相關(guān)機制

細胞外基質(zhì)是細胞周圍由多種大分子組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，可為細胞提供適宜的微環(huán)境，其主要包含膠原蛋白、纖維蛋白、彈性蛋白、層粘連蛋白等物質(zhì)。其中，膠原蛋白是細胞外基質(zhì)的主要成分，遍布于各器官和組織。細胞外基質(zhì)重構(gòu)在創(chuàng)面愈合后期尤為重要，膠原合成和降解是影響創(chuàng)面愈合的重要因素。有研究顯示提高膠原蛋白的含量和穩(wěn)定性可加速創(chuàng)面愈合[31]。 Wang等[32]發(fā)現(xiàn)，激活ERK/MAPK信號通路可以增加真皮成纖維細胞基質(zhì)金屬蛋白酶的表達，調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)重構(gòu)，促進創(chuàng)面修復(fù)。Zhang等[33]通過研究皮膚全層切口小鼠傷口發(fā)現(xiàn)，激活PI3K/AKT信號通路可促進成纖維細胞的增殖和遷移、膠原沉積，加速創(chuàng)面修復(fù)。

5 小 結(jié)

慢性難治性創(chuàng)面的炎癥反應(yīng)、血管再生、細胞增殖與修復(fù)、細胞外基質(zhì)重構(gòu)等過程相互交錯、相互影響，其所涉及的信號通路構(gòu)成了創(chuàng)面修復(fù)復(fù)雜的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的研究多是某一條信號通路機制，鮮有涉及多條信號通路的研究，未來可圍繞該方向展開研究，以期研發(fā)出具有多靶點的高效藥物，為慢性難治性創(chuàng)面的治療奠定基礎(chǔ)。