碱性成纤维细胞生长因子促进皮肤创伤修复机制的研究进展

碱性成纤维细胞生长因子促进皮肤创伤修复机制的研究进展
作者：丁子文陈茜茜连燚沛唐倩男朱忠欣
来源：《健康周刊》2017年第29期
【摘要】碱性成纤维细胞生长因子（Basic Fibroblast Growth Factor， bFGF）是成纤维细胞生长因子家族（FGFs）的成员，其在创伤愈合及组织再生过程中发挥着重要作用。

本文从bFGF对于伤口愈合几个阶段的作用机理、信号通路入手，初步阐明bFGF促进皮肤创伤修复机制的研究进展。

【关键词】bFGF；创伤修复机制；信号通路
1 创伤愈合的过程
伤口愈合是一个复杂的生理过程，涉及各种相互作用的细胞，生长因子，细胞外基质（ECM）组分和蛋白酶0。

在正常伤口愈合过程中，主要有炎症期，增殖期和成熟期，三个阶段连续发生，有时会有重叠0。

1.1炎症期
创伤发生后，血小板第一时间到达伤口，许多生长因子从活化血小板中释放，包括表皮细胞生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子（IGF-1）、血小板源生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF-α、TGF-β）[2，3]。

这些生长因子扩散到周围组织，并趋化性地吸引嗜中性粒细胞和单核细胞到达伤口0。

同时，单核细胞分化成巨噬细胞，巨噬细胞吞噬并去除细菌和碎片，经吞噬作用后，释放出一系列能够刺激增殖期细胞分裂和迁移的细胞因子，促进胶原蛋白的合成0。

普通伤口炎症期一般持续1-2天0。

1.2增殖期
增殖期的特征是肉芽组织的形成和起始血管发生0。

肉芽组织由成纤维细胞、新生血管、巨噬细胞、纤连蛋白、透明质酸（HA）和松散的胶原基质组成，填补伤口区域0。

在这个阶段，炎症细胞的数量减少，PDGF和TGF-β从炎症细胞释放，趋化性地诱导成纤维细胞进入伤口区域0。

成纤维细胞迁移和扩散发生在损伤后2-3天。

然后成纤维细胞释放胶原蛋白和糖胺聚糖，如硫酸软骨素-4-硫酸盐，硫酸皮肤素，硫酸肝素和HA0，成无定形凝胶。

其中，胶原蛋白和纤连蛋白形成细胞外基质（ECM），对于形成肉芽组织是必需的0。

成纤维细胞增殖与血管生成同时发生，使得营养物质和促进伤口愈合的因子进入伤口区域0。

巨噬细胞提供持续的生长因子来源，包括血管内皮生长因子（VEGF）以及bFGF，主要负责调节血管生成0。

1.3成熟期
成熟期是伤口愈合的最后阶段，可以在伤后持续3周至2年0。

随着胶原沉积，成纤维细胞开始减少0。

完整的皮肤主要由I型和III型胶原蛋白组成0，而肉芽组织具有较高含量的III 型胶原蛋白，并且伤口中新形成的胶原纤维排列是无序、随机的0。

随着伤口愈合的进行，III 型胶原蛋白逐渐被I型胶原蛋白替代，同时胶原纤维被重新排列成更有组织的晶格结构，增加了组织的机械强度0。

2 bFGF促进伤口愈合的机制
上述伤口愈合过程需要一系列不同细胞的参与，比如角质细胞、成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞和血小板。

这些细胞通过增殖、迁移、炎症反应，与生长因子、信号通路共同作用重建皮肤[5，15]。

细胞迁移与增殖对于激发新的细胞外基质生成与促进创面修复十分重要0。

在这一过程中，特别是成纤维细胞的增殖和迁移，对肉芽组织和促创面修复非常重要0。

此外，血管再生在伤口愈合过程中是非常重要的环节，新生的毛细血管为肉芽组织提供营养物质、氧气等，为创面提供良好的微环境。

其中，bFGF是贯穿各个伤口愈合阶段的关键因子。

付小兵等0以28例33个慢性难愈合创面为样本，发现使用外源性bFGF的组别，治愈率明显升高。

聂开瑜等0以85例117个深Ⅱ度烧伤创面为样本，证实了bFGF对于创伤愈合的促进作用。

这些都强有力的表明bFGF在临床中对于促进创伤修复的重要作用。

2.1 bFGF促进成纤维细胞迁移的机制
2010年，Kanazawa等0首次发现bFGF可以通过激活PI3-Kinase-Rac1-JNK信号通路促进成纤维细胞迁移，并通过鬼笔环肽染色，观察到成纤维细胞在bFGF作用下伸出片状伪足，促进迁移0。

关于bFGF促进成纤维细胞迁移机制的相关研究并未停止。

Xuan等0通过RNA-Seq 方法确定了成纤维细胞中受bFGF调控的基因，并通过Pathway分析发现参与调控的信号通路。

最终NF-κB被确认参与成纤维细胞迁移过程。

NF-κB-JNK信号通路被认为是非依赖于
PI3K-Rac1-JNK通路的调节机制，NF-κB被视为一个关键的转录调控因子，受bFGF部分抑制进而激活JNK磷酸化最终促进细胞迁移（图1）。

随后，Wang等0发现在创伤条件下，bFGF激活Wnt/β-catenin信号通路，促进β-catenin 入核，从而激活下游转录因子TCF/LEF，促进FZD8和Wnt3a基因的转录，并能够正反馈地增加bFGF的表达，进一步促进成纤维细胞迁移。

除此之外，Wang X等0还发现bFGF调控Wnt 信号通路与上述PI3K/JNK通路有关，Wnt信号通路位于PI3K/JNK通路下游。

最近，Zhu等0发现Hedgehog（Hh）通路与上述PI3K-Rac1-JNK通路、Wnt通路也有着相互作用的关系。

具体机制如下，Hh配体结合Ptch1，有助于激活Smo（Smo激活象征着Hh通路的的激活）。

由bFGF激活的Smo激活PI3K-Rac1-JNK途径，然后促进β-catenin易位进入细胞核（Wnt信号通路）。

在细胞核内积累的β-catenin通过调节Hh通路相关基因，包括Smo，Gli1，Gli2，Gli3和Ptch1从而促进成纤维细胞迁移0（图2）。

2.2 bFGF促进血管生成机制
血管生成是创面修复的关键环节之一，局部血管生成不足被认为是糖尿病足（DFU）愈合受限的原因之一0。

以往研究提示，血管化困难是难愈性创面发生的重要原因。

以往实验表明bFGF可以促进血管内皮细胞生成。

杨婷等0建立大鼠后肢动脉闭塞模型，VEGF和bFGF联合应用后发现，VEGF+bFGF组与VEGF组、bFGF组相比，形成了更加密集、规则的新生血管；张冬梅等0通过建立大鼠血管性痴呆模型发现，bFGF能够透过血脑屏障，促进VEGF生成，促进血管再生。

Yan 等0在肿瘤血管生成研究中发现，bFGF促进血管生成的机制与VEGF并不相同，具体表现为：bFGF通过诱导integrin αvβ3和FGF受体作用，引发下游级联，包括FAK，c-Abl和MAPK（如图3）。

除了能够作用于内皮细胞，bFGF还可以作用于内皮祖细胞（Endothelial Progenitor Cells，EPCs），从而达到促进血管生成作用。

EPCs是血管内皮细胞的前体细胞，在成人体内修复损伤的血管内皮细胞，是用于血管生成极其重要的细胞0。

大量实验结果显示，bFGF可明显促进EPCs体外增殖、迁移。

糖尿病EPCs的生物学功能受损，而Tateishi-Yuyama等0在对糖尿病小鼠进行EPCs体外培养时发现，一定浓度的bFGF可部分恢复糖尿病EPCs的増殖及迁移功能，但具体机制尚不清楚。

2.3 bFGF减少瘢痕生成机制
瘢痕形成是伤口愈合的主要病理现象之一。

人类皮肤有两种类型：增生性瘢痕和瘢痕疙瘩0。

两种瘢痕类型都是由重塑期间未成熟胶原蛋白的过量产生引起的。

然而，增生性瘢痕在原始伤口区域形成红色隆起，可随着时间的推移部分退化；而瘢痕疙瘩（更严重的过度瘢痕形成）延伸超出原始伤口区域，有较厚的胶原束，不会自发退化0。

对于增生性瘢痕，bFGF主要是通过增加MMP-1合成、促进胶原蛋白降解作用而避免ECM过度沉积的发生0，具体机制尚不清楚。

而对于瘢痕疙瘩，目前已经广泛证实，产生的主要原因是缺乏表皮干细胞（ESC）和肌成纤维细胞（MFB）过度增生[31，32]。

其中ESC位于表皮和头发基底层毛囊，具有强大的增殖和分化潜力。

在生理条件下，ESC保持皮肤的正常结构和功能，并通过增殖，迁移和分化来修复损伤。

Charruyer等提出，理论上，所有皮肤病变都可以通过ESC修复0。

最近，Wang等0发现bFGF可以激活Notch1 / Jagged1通路，从而促进增殖并抑制ESC分化为MFB，进而减少瘢痕形成。

具体机制如下，Jagged1与Notch1受体结合，Notch1细胞内结构域（NICD）可被释放并易位于细胞核，并可诱导目标基因Hairy和Hes1的激活（Hairy
和Hes1在促进干细胞的增殖和抑制其分化中起重要作用），从而对ESC产生作用。

3 FGF家族
FGFs是能够促进成纤维细胞生长的一类活性物质。

目前发现FGF家族中共有23种因子，除了bFGF（FGF-2）外，能够在创伤修复发挥作用的主要有：aFGF（FGF-1）、FGF-9、FGF-10、FGF-21。

aFGF在血管生成和组织修复中起到重要的作用。

丹参是治疗外伤和心血管疾病的一种中药，有研究表明，丹参可以显著增加治疗组体内aFGF的生成，然后作用于FGFR-3，从而加速成纤维细胞的增殖和分化，加快创口的愈合0。

FGF-9在伤口愈合过程中，通过Wnt /β-catenin信号通路发挥重要作用。

研究表明，小鼠皮肤和人的皮肤在激光烧蚀后，FGF-9和FGF-9基因mRNA的表达显著增强，FGF-9特异性结合FGFR-2，使β-catenin入核增加，促进创口愈合，并且在创伤愈合的过程中与bFGF具有协同的作用0。

FGF-21通过促进葡萄糖代谢，间接加速创伤愈合。

主要机制为加速伤口愈合期各种细胞和因子的代谢，从而使创伤愈合加快并且对炎症有抑制作用。

FGF家族在创伤愈合过程中的作用不是孤立的，而是通过相辅相成，互相影响的综合性机制来发挥生物学效应。

4 总结与展望
bFGF对于皮肤创伤修复的促进作用已经毋庸置疑，它与创伤愈合各个阶段的细胞迁移，增殖，血管再生以及瘢痕形成密切相关，相关信号通路也已经逐步被揭示，bFGF相关的衍生产品已经应用到临床。

bFGF相关通路更深入的研究，仍然是创伤修复领域的热点，随着技术的进步，将不断改善各种疗法的甚至新疗法的产生，缩短伤患者的治疗时间，提高预后效果。

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基金项目：
浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划创新项目（2017R413012）
通讯作者：
朱忠欣，助理研究员。