聶文婷，秦海燕，張連波

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 整形外科，吉林 長(zhǎng)春130033)

瘢痕疙瘩是一種皮膚纖維性良性腫瘤，主要表現(xiàn)為成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過(guò)量沉積[1]，是皮膚損傷和刺激后傷口異常愈合的結(jié)果[2，3]。在發(fā)達(dá)國(guó)家，每年約1億人不同程度受瘢痕的困擾[4]。在所有種族的個(gè)體中均可見(jiàn)瘢痕疙瘩的形成，但白化病患者中未見(jiàn)發(fā)病。根據(jù)瘢痕疙瘩的數(shù)量，大小和位置不同，其可不同程度影響患者的生活質(zhì)量，身體狀況和心理健康，如患者局部美觀改變、主觀感受異常(瘙癢、疼痛等)及瘢痕攣縮所導(dǎo)致的功能性障礙等[5]。瘢痕疙瘩組織學(xué)特征包括成纖維細(xì)胞的增生和ECM尤其是膠原蛋白的過(guò)度沉積和無(wú)序排列[3]。目前現(xiàn)有的預(yù)防和治療策略主要包括壓力治療、硅凝膠片治療、冷凍治療、放射治療、激光治療、藥物治療(曲安奈德、干擾素、5-氟尿嘧啶等)和手術(shù)切除[6]。由于瘢痕疙瘩的具體發(fā)病機(jī)制目前尚不完全明確，盡管以上治療方法目前可暫緩其發(fā)病進(jìn)程，但臨床仍缺乏有效的根治性手段。瘢痕疙瘩其高復(fù)發(fā)率對(duì)整形外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)[6,7]。

早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1(Egr1)也稱(chēng)為Zif268，NGFI-A，Krox 24或TIS8,被定義為59kDa的鋅指轉(zhuǎn)錄因子。作為一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，Egr1已被揭示在多種途徑中發(fā)揮重要作用，其表達(dá)與多種人類(lèi)疾病進(jìn)程相關(guān)，包括癌癥、炎癥、動(dòng)脈粥樣硬化和一些纖維化疾病[1,8]。 Egr1通過(guò)調(diào)節(jié)多種下游基因的轉(zhuǎn)錄，從而影響炎癥、基質(zhì)形成、血栓形成、細(xì)胞凋亡和重塑。其突出的下游基因靶點(diǎn)包括成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2、CD44、纖維連接蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、纖溶酶原激活物抑制劑-1、尿纖溶酶原激活物(uPA)、p53 、腫瘤壞死因子(TNF)等[6,9]。Egr1也是在纖維化中高度表達(dá)的一類(lèi)促纖維化基因[1]，其作用包括激活生長(zhǎng)和分化相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄；但當(dāng)Egr1過(guò)表達(dá)時(shí)則起到抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用，敲除Egr1基因時(shí)可促進(jìn)細(xì)胞增殖[10]。我們從ArrayExpress數(shù)據(jù)庫(kù)下載源自瘢痕疙瘩和增生性瘢痕的微陣列數(shù)據(jù)，通過(guò)功能和途徑分析研究瘢痕疙瘩和增生性瘢痕樣本中常見(jiàn)的差異表達(dá)基因(DEG)推測(cè)出Egr1是皮膚瘢痕形成的重要調(diào)控因子[11]。本文通過(guò)對(duì)創(chuàng)口愈合和瘢痕疙瘩形成機(jī)制多個(gè)方面的闡述，對(duì)Egr1可能參與瘢痕疙瘩形成的機(jī)制做一綜述。

1 創(chuàng)傷愈合概述

瘢痕疙瘩是由于傷口愈合異常引起的纖維增生性疾病，定義為某些傷口愈合過(guò)程的調(diào)節(jié)增加或減少。因此，為了明確瘢痕疙瘩的發(fā)病機(jī)制，了解創(chuàng)傷愈合的基本過(guò)程是必不可少的。

傷口形成后，通過(guò)血小板脫顆粒，補(bǔ)體激活和凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)，形成用于止血的纖維蛋白凝塊，也可用作傷口修復(fù)的支架[6]。血小板脫顆粒負(fù)責(zé)釋放和激活一系列強(qiáng)效細(xì)胞因子，如表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF-I)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)，作為用于募集中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的趨化劑[5,6]。與來(lái)自正常組織的成纖維細(xì)胞相比，源自瘢痕疙瘩組織的成纖維細(xì)胞表現(xiàn)為以上生長(zhǎng)因子受體及受體反應(yīng)性的增加。在創(chuàng)口形成后48至72小時(shí)內(nèi)，愈合過(guò)程由炎癥期過(guò)渡為增殖期，增殖期可持續(xù)3至6周[5]。此時(shí)募集的成纖維細(xì)胞合成修復(fù)組織的支架，即ECM。ECM主要由原膠原，彈性蛋白，蛋白多糖和透明質(zhì)酸等組成，橋接傷口并允許血管向內(nèi)生長(zhǎng)[12]。在增殖后期，一部分成纖維細(xì)胞與巨噬細(xì)胞分化成肌成纖維細(xì)胞，肌成纖維細(xì)胞含有肌動(dòng)蛋白絲，有助于引發(fā)傷口收縮[6]。成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的ECM主要以膠原蛋白的形式存在。一旦傷口閉合，未成熟的瘢痕可以過(guò)渡到最后的成熟階段，豐富的ECM被降解，并且早期傷口的未成熟Ⅲ型膠原被修飾成成熟的Ⅰ型膠原[12]，這些積累的膠原蛋白是瘢痕的主要成分[5]。傷口凝塊向肉芽組織的轉(zhuǎn)化需要ECM蛋白沉積和降解之間的微妙平衡，當(dāng)該過(guò)程被破壞時(shí)可導(dǎo)致瘢痕疙瘩或肥厚性瘢痕形成[6]。

2 Egr1與瘢痕疙瘩

2.1 機(jī)械張力

在影響病理性瘢痕進(jìn)展的眾多局部因素中，最重要的是局部機(jī)械張力[3]。瘢痕疙瘩的生長(zhǎng)方向很大程度上取決于傷口部位周?chē)つw的張力方向，如胸大肌收縮時(shí)，胸廓外展，前胸壁皮膚的張力方向呈水平方向；因此，胸壁瘢痕疙瘩總是呈現(xiàn)水平方向生長(zhǎng)[3]。瘢痕疙瘩好發(fā)于前胸、肩和耳垂等張力較高的部位，而眼瞼、生殖器和足底等張力較小的位置通常受影響較小[6]。因此有人認(rèn)為瘢痕疙瘩可能是由于真皮細(xì)胞機(jī)械感受器或皮膚感覺(jué)纖維的機(jī)械敏感傷害感受器的過(guò)度反應(yīng)或功能性衰竭所致[13]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在瘢痕疙瘩組織中，編碼機(jī)械感受器的CXCR1基因，其 mRNA的表達(dá)顯著高于正常皮膚組織。該研究結(jié)果表明，CXCR1基因和蛋白表達(dá)改變與瘢痕疙瘩發(fā)展有關(guān)，強(qiáng)調(diào)了機(jī)械張力在瘢痕疙瘩發(fā)生發(fā)展中的重要性[13]。Egr1是一種機(jī)械敏感基因，Egr1上調(diào)以響應(yīng)組織損傷或機(jī)械應(yīng)力[14]。Egr1已被證明可作用于血管系統(tǒng)中機(jī)械信號(hào)的下游[15]，Egr1也可以感知肌腱中的機(jī)械信號(hào)并在變化時(shí)調(diào)節(jié)肌腱基因表達(dá)[16]。因此，Egr1可能作為瘢痕疙瘩的機(jī)械張力敏感位點(diǎn)，以影響瘢痕疙瘩的發(fā)生與發(fā)展。

2.2 炎癥

2.2.1創(chuàng)口愈合炎癥期 創(chuàng)口愈合期間，炎癥在對(duì)抗感染，清除碎片和誘導(dǎo)增殖期中起作用，它是愈合的必要部分。在這個(gè)階段，浸潤(rùn)的血小板、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和其他細(xì)胞產(chǎn)生和分泌各種細(xì)胞因子如IL-1、PDGF、EGF、TGF-β和TNF-α，它們積累在傷口部位，通過(guò)相互作用參與多種事件包括細(xì)胞遷移、增殖、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成和降解，影響愈合、重塑或纖維化。因此，炎癥程度和傷口局部的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子水平對(duì)于傷口愈合是重要的。然而，過(guò)度炎癥也可導(dǎo)致組織損傷和瘢痕過(guò)度形成[5]。迄今為止的證據(jù)顯示，與正常創(chuàng)傷愈合過(guò)程相比，瘢痕疙瘩組織中存在大量免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，炎癥期延長(zhǎng)；成纖維細(xì)胞活性增加，ECM沉積更多更久[15]。據(jù)報(bào)道，IL-6和TNF-α等促炎因子在瘢痕疙瘩組織中明顯增加[17]，由此推測(cè)瘢痕疙瘩患者皮膚中的促炎基因?qū)?chuàng)傷敏感性增加，即它們?cè)谡嫫p傷時(shí)更容易上調(diào)；并且比其他人的相同基因更容易維持這種上調(diào)。因此也有人認(rèn)為瘢痕疙瘩和增生性瘢痕不是皮膚腫瘤，而是皮膚炎癥性疾病[3]。與正常皮膚成纖維細(xì)胞相比，在體外培養(yǎng)的瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中，核因子kappaB(NF-κB)活性增加，并且瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞的存活和發(fā)育在很大程度上取決于NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此，也有學(xué)者認(rèn)為NF-κB信號(hào)通路在瘢痕疙瘩組織成纖維細(xì)胞中被異常激活，導(dǎo)致瘢痕疙瘩炎癥持續(xù)存在[17]。

Egr1可以在損傷部位通過(guò)各種急性刺激被長(zhǎng)期誘導(dǎo)，包括細(xì)胞因子、氧化脂質(zhì)、血管緊張素Ⅱ、缺氧、H2O2和機(jī)械損傷[12]。TNF-α是一種參與多種炎癥事件的促細(xì)胞因子，主要通過(guò)激活ERK1/2誘導(dǎo)Egr1的表達(dá)[18]。一些研究表明，由TNF-α誘導(dǎo)的Egr1與腎、肝及肺的纖維化和炎癥有關(guān)。Egr1通常與轉(zhuǎn)錄因子NF-κB協(xié)同作用，促進(jìn)炎癥介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致嚴(yán)重的組織損傷。Egr1本身也可調(diào)節(jié)NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性[19]。在Egr1缺失小鼠中，早期炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)減少以及隨后纖維化程度下降。因此，在瘢痕疙瘩形成過(guò)程中，Egr1與炎癥密切相關(guān)。

2.2.2炎癥因子TGF-β TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)的異?；罨邱：鄹泶竦钠鹗己瓦M(jìn)展所必需的。TGF-β1和TGF-β2是膠原蛋白和蛋白多糖合成中最重要的刺激因子，它們不僅通過(guò)刺激膠原蛋白合成，而且通過(guò)阻止其分解來(lái)影響ECM重塑。此外，已在瘢痕疙瘩衍生的成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)TGF-β1和TGF-β2的過(guò)表達(dá)[6]。在研究纖維化分子發(fā)病機(jī)制的過(guò)程中，有研究發(fā)現(xiàn)TGF-β可以作為誘導(dǎo)正常皮膚和肺成纖維細(xì)胞中Egr1表達(dá)的有效刺激[20]，并且TGF-β1基因的啟動(dòng)子含有至少兩個(gè)Egr1結(jié)合位點(diǎn)，因此自發(fā)的TGF-β活化也可以通過(guò)Egr1介導(dǎo)，并且缺乏Egr1能夠改善博來(lái)霉素誘導(dǎo)的皮膚和肺纖維化，減弱成纖維細(xì)胞對(duì)TGF-β的反應(yīng)[19]。這種Egr1反應(yīng)獨(dú)立于Smad2/3，并且通過(guò)激活涉及促分裂原活化蛋白激酶(Erk1/2)和三元復(fù)合因子(Elk-1.20)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)而發(fā)生[20]。Egr1通過(guò)TGF-β上調(diào)纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)和纖維連接蛋白的表達(dá)[14]。抑制Egr1活性也可以通過(guò)下調(diào)TGF-β，α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)和I型膠原來(lái)抑制腎間質(zhì)纖維化[8]。因此，Egr1是纖維化背景下TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)的重要介質(zhì)。

2.3 免疫反應(yīng)類(lèi)型

最近的證據(jù)表明，不僅炎癥的嚴(yán)重程度影響個(gè)體肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩的易患性，免疫反應(yīng)的類(lèi)型也是病理性瘢痕形成的重要影響因素[15]。T-輔助(Th)CD41細(xì)胞被認(rèn)為是傷口愈合中的主要免疫調(diào)節(jié)劑[6]。Th2細(xì)胞因子假說(shuō)表明纖維化是Th2主導(dǎo)的組織炎癥的結(jié)果，其中IL-4、IL-5、IL-6和IL-13被認(rèn)為與促纖維化有關(guān)，IL-10則與抗纖維化有關(guān)[5]。有研究表明IL-13通過(guò)Egr1依賴(lài)性和非依賴(lài)性途徑調(diào)節(jié)下游基因轉(zhuǎn)錄，包括MMP-9、uPA、TSP-1和CD44在內(nèi)的眾多基因的表達(dá)；這也將增加活性TGF-β1的產(chǎn)生，并進(jìn)一步刺激Egr1的產(chǎn)生，其可能導(dǎo)致纖維化病癥的慢性進(jìn)展或增加其嚴(yán)重程度。當(dāng)Egr1基因被敲除后，IL-13的促纖維化作用顯著降低[9]。以上表明Egr1在纖維化進(jìn)程中起著至關(guān)重要的作用。

2.4 細(xì)胞增殖和凋亡

瘢痕疙瘩形成的生物學(xué)基礎(chǔ)在于成纖維細(xì)胞的顯著增殖和凋亡抑制；ECM尤其膠原的合成與降解之間的不平衡以及某些細(xì)胞因子的改變。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為成纖維細(xì)胞的異常增殖是病理性瘢痕增生和持續(xù)存在的主要原因[17]。有研究表明，與正常皮膚成纖維細(xì)胞相比，瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出顯著增加的細(xì)胞增殖和抗凋亡能力；Ladin等證實(shí)瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞的凋亡率相對(duì)較低，這與凋亡相關(guān)基因，如p53蛋白、bcl-2和fas基因表達(dá)下降有關(guān)[17,21]。Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路可能通過(guò)激活細(xì)胞周期蛋白D1、C-myc、e-fos的轉(zhuǎn)錄[6]或者通過(guò)與端粒酶的相互作用促進(jìn)瘢痕疙瘩細(xì)胞增殖并抑制瘢痕疙瘩細(xì)胞凋亡[22]。Wnt /β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路與TGF-β信號(hào)通路之間存在交叉對(duì)話，促進(jìn)纖維化和共調(diào)節(jié)[6]。Egr1已被證明參與各種細(xì)胞的增殖及凋亡過(guò)程。一方面，被激活的Egr1誘導(dǎo)細(xì)胞從G0進(jìn)入G1期，加快細(xì)胞增殖；另一方面，Egr1還可以通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子c-Jun結(jié)合并通過(guò)激活PTEN基因來(lái)上調(diào)p53的表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[14]。因此，Egr1的過(guò)表達(dá)可能引起瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞的異常增殖和凋亡。

2.5 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)

眾所周知，角質(zhì)形成細(xì)胞參與傷口愈合多個(gè)進(jìn)程。近期大量研究表明，角質(zhì)形成細(xì)胞在異常瘢痕形成過(guò)程中具有重要作用。瘢痕疙瘩角質(zhì)形成細(xì)胞在體外表現(xiàn)出更高的遷移率，因此有人提出角質(zhì)形成細(xì)胞可以通過(guò)EMT過(guò)程直接促成纖維化[7]。有研究描述了瘢痕疙瘩角質(zhì)形成細(xì)胞的基因表達(dá)譜，其揭示了涉及EMT的眾多基因的異常表達(dá)，表明EMT參與瘢痕疙瘩病理過(guò)程[7]。EMT是上皮細(xì)胞失去其細(xì)胞極性和細(xì)胞-細(xì)胞粘附，侵入和遷移特性形成，并最終成為間充質(zhì)細(xì)胞的過(guò)程。在EMT中，上皮細(xì)胞失去其上皮特征獲得間充質(zhì)性狀[7]。EMT已被證實(shí)可在傷口愈合、器官纖維化和癌癥發(fā)展中發(fā)揮重要作用[23]，并且EMT被認(rèn)為多與疾病的侵襲、復(fù)發(fā)和耐藥性有關(guān)[24]。其中Ⅱ型EMT作為修復(fù)過(guò)程的一部分在組織損傷的情況下發(fā)生，并且與炎癥相關(guān)；能夠在傷口愈合和炎癥消退后停止或逆轉(zhuǎn)。然而，在存在慢性炎癥的情況下，修復(fù)過(guò)程可能會(huì)延長(zhǎng)，導(dǎo)致ECM過(guò)量沉積并形成纖維化。因此，Ⅱ型EMT與組織纖維化有關(guān)[7]。TGF-β1是EMT的主要誘導(dǎo)因子，在EMT期間，TGF-β1信號(hào)傳導(dǎo)通過(guò)經(jīng)典途徑和非經(jīng)典的Smad非依賴(lài)性途徑發(fā)生。例如，有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的成員，如ERK1/2和p38 MAPKs?？傊Y(jié)果表明TGF-β1/ Smad2/3和ERK1/2信號(hào)傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)部分重疊，以調(diào)節(jié)瘢痕疙瘩中角質(zhì)形成細(xì)胞的遷移和粘附[7]。Ma等證明EMT現(xiàn)象存在于瘢痕疙瘩組織中，并且在低氧條件下，HIF-1α上調(diào)波形蛋白和纖維連接蛋白的表達(dá)，下調(diào)瘢痕疙瘩角質(zhì)形成細(xì)胞中E-鈣粘蛋白和ZO-1的表達(dá)。也就是說(shuō)，低氧促進(jìn)EMT現(xiàn)象并增強(qiáng)瘢痕疙瘩角質(zhì)形成細(xì)胞的侵襲能力[23]。

最近研究表明，缺乏Egr1的皮膚成纖維細(xì)胞在體外表現(xiàn)為遷移減少和肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化；相反，成纖維細(xì)胞特異性Egr1過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出極強(qiáng)的組織修復(fù)能力、膠原蛋白積聚增加和傷口的拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)[20]。這些研究結(jié)果證明，Egr1參與皮膚成纖維細(xì)胞EMT過(guò)程。有研究表明Egr1參與腎小管EMT ，影響腎纖維化[15]。 也有人提出miR-301b通過(guò)靶向調(diào)節(jié)膀胱癌中Egr1，從而增強(qiáng)EMT信號(hào)傳導(dǎo)途徑，抑制BLCA細(xì)胞遷移和侵襲[25]。因此，我們認(rèn)為，Egr1可能通過(guò)影響TGF-β1，參與瘢痕疙瘩的EMT過(guò)程，進(jìn)而影響瘢痕疙瘩的纖維化進(jìn)程。

3 展望

Egr1已被證明參與多種纖維化疾病進(jìn)程，但在瘢痕疙瘩形成中的作用機(jī)制還知之甚少。本文已從多個(gè)方面論述了Egr1可能參與瘢痕疙瘩發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，但還需要進(jìn)一步證實(shí)。總之，Egr1有望成為瘢痕疙瘩治療的新靶點(diǎn)，可以為瘢痕疙瘩的治療提供新思路。