创伤愈合的机制

创伤愈合的机制

关键词：创伤愈合；细胞生物学

Key words: Wound healing; cell biology

创伤愈合是一个非常复杂的过程。创伤不仅使生物体局部发生一系列变化，同时还可引发不同程度的全身性反应；在这一过程有许多细胞参与，每种细胞又分泌多种因子，这些细胞之间、因子之间、细胞和因子之间存在错综复杂的关系，因此它涉及细胞运动、粘附、通讯、增殖和分化等细胞生物学的各个方面。然而创伤愈合又是一个十分有序的过程。为叙述方便将其分为止血和炎性反应、增殖、成熟和重塑三个阶段，三个阶段互相交叉，难以截然分开。大量研究结果表明，创伤后机体出现非常协调的愈合过程，可分为炎症反应期、增殖期和组织改建期，包括多种细胞、细胞因子和细胞外基质错综复杂的网络作用〔1，2〕。现以皮肤创伤愈合为主综述创伤愈合细胞生物学机制研究进展。

1止血和炎性反应阶段

创伤后首先启动的是止血过程。当血管损伤而内皮细胞下结构暴露时，胶原纤维与血液中的血小板接触，其外膜发生某些理化变化，从而使两者黏附在一起〔3〕。凝血块不仅可起止血、防止细菌侵入的作用，更重要的是其内部激活的血小板不断分泌各种趋化因子和生长因子，可引发进一步的炎性反应并影响参与创伤愈合的其它细胞。而互相交叉、包裹血小板的纤维蛋白则可作为愈合过程中细胞移动支架。

中性粒细胞是最早进入创伤区的炎性细胞，约在创伤后几分钟，其分泌的细胞因子可能是激活局部成纤维细胞和角质细胞的最早信号。中性粒细胞积聚后，单核-巨噬细胞也开始增多。它所释放的生物活性物质比中性粒细胞更多，作用也更强。有实验表明没有巨噬细胞参与，伤口不能愈合。目前对这些活性物质的作用，以及作用途径进行了大量研究，如：一氧化氮等。巨噬细胞在伤口处保留几天到几周后通过局部淋巴结排出，影响抗原递呈〔4〕。

2增殖阶段

细胞增殖阶段主要表现为角质细胞、内皮细胞、成纤维细胞的迁移增殖分化，达到再上皮化，形成肉芽组织。

2.1角质细胞与再上皮化

哺乳动物表皮有多层细胞，在静息状态下细胞主要通过整合素α2β1和α3β1互相连接，通称角质细胞，最下层为基底细胞，基底细胞通过整合素α6β4使细胞内角质素细胞骨架与基底膜中的层粘蛋白(laminin)，缰蛋白(nicein/kalinin)连接形成半桥粒。伤后约12小时，创伤部位胶原酶、纤溶酶原激活物(PA)等蛋白水解酶分解细胞周围的坏死组织和细胞外间质，为细胞迁移清除障碍，便于细胞在创面迁移。同时伤口边缘的基底细胞形态及内部成分开始发生变化，一些在静息细胞中不表达的基因开始表达。角质细胞迁移的方式有多种，培养的单个角质细胞的迁移呈缓慢平移、快速多向运动和飘移。最近有研究表明创伤后角质细胞的迁移可能有两种形式：滑动方式和蛙跳方式。

引起角质细胞迁移的条件过去认为是游离边缘，但原代角质细胞

在刚培养时虽有游离缘，而不迁移，说明细胞需要被基质活化的过程。培养一段时间后表皮细胞在有游离端时就迁移，此时细胞迁移可以不再依赖基质，甚至在塑料上也能迁移，这两个实验说明游离缘和基质都是启动迁移所必需的条件。但是迁移是通过什么机制启动的尚待进一步研究。目前对创伤如何启动角质细胞迁移，细胞如何适时停止迁移转而增殖和分化〔5〕又适时停止增殖的机制尚不清楚。

2.2内皮细胞与新生血管化

在创伤愈合过程中创伤部位可能产生新生血管，新生的血管为创伤部位提供氧、营养物质和生物活性物质，因此对创伤修复起了重要作用。创伤后皮肤中新生血管化的研究几乎还是个空白，现有的结果大多来自于无血管的角膜和胚胎发育的研究结果。创伤后新生血管化与胚胎中血管形成起源于成血管细胞不同，是直接由内皮细胞形成，但随后内皮细胞迁移，形成毛细血管的过程是类似的。

残存的血管内皮细胞在新生血管化剌激因子作用下伸出伪足，释放蛋白酶，如：胶原酶，PA降解基底膜，然后迁移，迁移前沿的细胞不增殖，后面的细胞增殖不断提供迁移的细胞，逐渐形成毛细血管芽。阻断内皮细胞DNA复制后新生血管芽仍可形成，这表明血管芽主要是由迁移而不是细胞增殖形成的。现在发现新生血管化除发芽形式外还有一种非发芽形式，即内吸收形式(intussusception)〔6〕，但在皮肤创伤后的新生血管化过程中是否存在尚不清楚。

血小板衍生生长因子(PDGF)有同源双聚体(PDGF-AA，PDGF-BB)和异源双聚体(PDGF-AB) 等三种亚型，其中PDGF -BB促新生血管

化的作用最强。PDGF对不同细胞的作用不同，这可能与细胞上是否有其受体有关。内皮细胞分泌的PDGF不仅作用于自身，也可作用于管壁其它细胞，如间质细胞和平滑肌细胞的分化和分裂，从而形成完整的血管。

TGF-β在新生血管化过程中可调节内皮细胞上整合素表达和细胞间质的堆积，抑制内皮细胞和平滑肌细胞的增殖和迁移、诱导间质细胞分化成平滑肌细胞。其它如血小板衍生内皮细胞生长因子(PD-ECGF)，血管生成素(angiogenin)、血管营养素(angiotropin)、IL-8、TNF-β〔7〕也可促使新生血管化。

2.3成纤维细胞与肉芽组织形成

成纤维细胞在肉芽组织形成和成熟过程中表现出不同的特性。第一种特性是增殖、迁移。成纤维细胞的迁移、肉芽组织的产生一般在创伤后需3天左右准备期，在这期间，细胞外间质发生变化(如纤维蛋白凝块形成等)，细胞激活，为肉芽组织形成创造了条件，这段时间的长短取决于成纤维细胞由静息状态进入活化状态的时间〔8〕。成纤维细胞迁移到伤口后，内质网和高尔基体开始扩散到整个细胞质并开始释放胶原、FN等细胞外间质和TGF -β等，表现为分泌特性。伤后约1周，成纤维细胞几乎占据整个伤口，其中有些开始并持续表达α-平滑肌肌动蛋白索，称张力纤维，呈现收缩特性，为肌成纤维细胞。伤后约4周，伤口处成纤维细胞和内皮细胞等发生凋亡而数量减少〔9〕。目前尚不清楚成纤维细胞几种特性之间的转化机制。

关于成纤维细胞运动机制最近有报道称可能与肌动蛋白纤维的

聚合和重排有关。生长因子(如PDGF，FGF)及胰岛素等外界信号作用于成纤维细胞膜上相应受体，激活G蛋白Rac或Rho，Rac激活凝血溶素(gelsolin) 〔10〕，凝血溶素对肌动蛋白起切割和加帽作用，此举可使肌动蛋白聚合和重排。通过转基因作用基因剔除小鼠凝血溶素基因，可使成纤维细胞迁移能力减弱。Rho则可刺激张力纤维和粘附平板的形成，张力纤维末端与胞膜连接形成粘附平板，粘附平板含辅肌动蛋白(α-Actinin)，粘着斑蛋白(Vinculin)等，可通过膜上整合素，钙调素粘附于基质或其它细胞，张力纤维收缩细胞运动。

3成熟和重塑阶段

创伤愈合的最后一个阶段是基质的成熟和重塑期，这一阶段需经历相当长的时间，伤口外观可能出现疤痕。疤痕形成机理以及如何减轻甚至无疤痕愈合是人们一直关心、不断研究的问题，至今的工作大多围绕在成人和胚胎(有疤痕愈合和无疤痕愈合)，人和动物(收缩少和收缩多)、皮肤和其他器官(不能再生和能再生)创伤愈合时一些病理及生化指标的比较上。

人们曾经猜测胎儿与成人伤口愈合不同的原因在于有温暖、潮湿、无细菌感染、相对低氧以及独特内分泌和细胞因子的子宫环境，但已有证明，成人皮肤移植到子宫内的胎儿中仍会引起疤痕，而有袋动物胎儿在无子宫环境下伤口愈合时也无疤痕产生，另外将人胎儿皮肤移植到成年裸鼠皮下也可无疤痕愈合〔11〕，更重要的是大部分动物妊娠早期是无疤痕愈合而晚期则是有疤痕愈合，这些实验充分说明子宫环境并不是无疤痕愈合的必要条件。