瘢痕形成分子机制的最新进展

1. 引言
皮肤是人体最大的器官，作为抵御有害因素（如物理创伤、微生物或辐射）的主要防线。皮肤不仅能够通过特定的感觉受体感知压力、温度和疼痛，还能调节液体流失、维持身体水分和体温。和所有哺乳动物一样，人类皮肤由表皮层和分层的结缔组织构成，结缔组织包括上层的乳头层真皮、深层的网状层真皮以及皮下的皮下组织。人体的生理内稳态在很大程度上依赖于皮肤的完整性，而表皮和真皮的破坏会干扰这种内稳态。任何造成伤口的损伤之后，都会启动一个复杂而动态的皮肤愈合过程，涉及众多细胞间的相互作用和分子机制，以恢复皮肤的功能和完整性。
这个过程可分为四个相互重叠的阶段。第一阶段是止血，在血管受损后停止出血；随后是炎症阶段，负责抵御微生物；增殖阶段为第三阶段，包括新生血管形成、肉芽组织生成和上皮再生；最后是重塑阶段，负责瘢痕组织的形成。即使伤口表面完全愈合，重塑阶段仍会持续数月，直至瘢痕成熟，这一过程可能长达两年。通常情况下，瘢痕表现为一块扁平、苍白的皮肤区域，比周围健康组织更硬且弹性更差。然而，严重的损伤、感染和广泛的炎症反应等因素可能会损害伤口愈合过程，导致皮肤修复受损，进而形成肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩。这些病理性瘢痕与真皮深层损伤有关，如烧伤、手术、撕裂伤和擦伤。
肥厚性瘢痕是凸起、发红且坚硬的病变，局限于原始伤口区域；而瘢痕疙瘩则过度生长，超出原始损伤部位。肥厚性瘢痕在 6 个月内迅速发展，之后数年才会缓慢消退，而瘢痕疙瘩则不会自发消退。与这些大面积的瘢痕不同，还有一种纤维化程度较轻的瘢痕，称为萎缩性瘢痕。在临床上，这些瘢痕表现为低于周围皮肤表面的组织缺损。不同瘢痕类型的临床比较见表 1。成纤维细胞是真皮的主要细胞类型，在瘢痕形成过程中起着至关重要的作用。在这篇综述中，我们试图阐明各种瘢痕形成背后的细胞和分子机制，特别强调成纤维细胞的作用。

表1. 本表格旨在简要概述所介绍的各类瘢痕的特征。

2. 生理性瘢痕形成
皮肤受伤后，立即会出现血小板脱颗粒以及补体和凝血级联反应的激活。由于这种反应，会形成纤维蛋白凝块，这对于止血至关重要，同时也为后续的细胞和分子机制提供了支架。首先，血小板脱颗粒会调节多种细胞因子，包括血小板衍生生长因子（PDGF）和转化生长因子 -β（TGF-β），这些细胞因子反过来会吸引炎症细胞。此外，经历坏死的应激细胞会释放损伤相关分子模式（DAMPs）。如果伤口中存在病原体，它们也会释放病原体相关分子模式（PAMPs）。这两种模式都会被 toll 样受体（TLRs）识别，从而触发皮肤驻留细胞（如树突状细胞、朗格汉斯细胞、T 细胞、巨噬细胞和肥大细胞）的细胞间信号通路。这些细胞不仅会导致细胞因子的表达，还会产生趋化因子，进而吸引炎症细胞。白细胞，尤其是中性粒细胞，会迁移到伤口处，吞噬细菌，并分泌促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1β 和 IL-6。此外，单核细胞会被招募到伤口处，并在 DAMPs 和 PAMPs 的影响下分化为 M1 巨噬细胞。这种巨噬细胞亚型会吞噬微生物、中性粒细胞和细胞碎片，并分泌促炎介质，如 IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α 和一氧化氮。随后，M1 巨噬细胞会极化为 M2 表型，然后分泌抗炎介质，如 IL-1 受体拮抗剂、诱饵 IL-1 受体 II 型、IL-10、TGF-β 以及生长因子血管内皮生长因子（VEGF）和胰岛素样生长因子 - 1（IGF-1）。
这些介质和生长因子会促进向增殖阶段的转变。这个阶段包括新生血管形成，其特征是恢复血管网络；角质形成细胞形成新的上皮层覆盖伤口表面，即上皮再生；以及肉芽组织的形成，这些过程同时发生。增殖阶段的主要细胞之一是成纤维细胞，它们主要负责肉芽组织的形成。成纤维细胞会响应伤口中血小板和巨噬细胞产生的细胞因子和生长因子（如 PDGF、TGF-β 和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF））迁移到伤口处。在伤口内，成纤维细胞会降解在止血阶段早期形成的含有纤维蛋白的临时基质。
此外，这些细胞会沉积细胞外基质（ECM）成分，其中大部分包括胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白。这些成分随后与新形成的血管、巨噬细胞和成纤维细胞本身一起，成为新肉芽组织的主要成分。新形成的组织填充伤口间隙，为伤口愈合过程中的细胞黏附、迁移、生长和分化提供了支架，从而促进上皮再生。在肉芽组织形成过程中，成纤维细胞持续合成胶原蛋白，为新组织提供结构支持和强度。它在伤口愈合中起着关键作用，促进组织修复、伤口闭合，并最终形成瘢痕。TGF-β1 是一种多功能细胞因子，在伤口愈合过程中由多种细胞（如巨噬细胞、内皮细胞、角质形成细胞、成纤维细胞）产生。多项研究表明，TGF-β1 会触发成纤维细胞中胶原蛋白和其他 ECM 成分的合成。与所有 TGF-β 家族配体一样，TGF-β1 通过 TGF-β1/Smad 通路引发生物学效应。TGF-β1/SMAD 通路的简要描述见图 1。
TGF-β1 诱导的下游介质是结缔组织生长因子（CTGF），它在调节成纤维细胞功能和刺激 ECM 成分的产生方面发挥着重要作用。此外，IL-6 和 PDGF 能够刺激真皮成纤维细胞产生不同类型的胶原蛋白，并增加它们对 TGF-β1 的合成。

图1.SMAD信号转导通路作为TGF-β1作用的下游介质： TGF-β受体由I型和II型亚基组成，这些亚基是丝氨酸 - 苏氨酸激酶，通过SMAD家族蛋白进行信号传导。TGF-β1与受体II型结合，会导致受体I型磷酸化，进而使受体I型对R-SMAD蛋白进行磷酸化并激活。一旦被激活，这些SMAD蛋白会与共同介质Co-SMAD 4形成复合物。该SMAD复合物会转移到细胞核中，在细胞核内，被激活的SMAD复合物会招募其他转录因子（TFs），它们共同激活介导TGF-β1生物学效应的靶基因的表达。抑制性SMAD 7能够通过TGF-β的作用，经由负反馈机制阻止R-SMAD蛋白的磷酸化。

在机械张力和特定生长因子（主要是 TGF-β）的影响下，成纤维细胞会转分化为肌成纤维细胞。肌成纤维细胞通过表达收缩性的 α - 平滑肌肌动蛋白（α - SMA），对伤口收缩至关重要。肌成纤维细胞的特点是 ECM 成分分泌增加，在瘢痕成熟过程中起着关键作用。在生理性瘢痕形成中，肌成纤维细胞通常在完成重塑过程后发生凋亡，导致瘢痕细胞数量减少。在整个重塑过程中，基质金属蛋白酶（MMPs）通过对 ECM 成分的蛋白水解破坏，在减少瘢痕形成方面起着至关重要的作用。在人类生物学研究中，已鉴定出 23 种独特的 MMPs 同工型，其中胶原酶 MMP-1、-8 和 -13 可切割间质胶原蛋白 I、II 和 III，而明胶酶 MMP-2 和 -9 可消化变性的胶原蛋白。随后，最初的 III 型胶原蛋白会逐渐被成熟的 I 型胶原蛋白取代，I 型胶原蛋白具有更高的拉伸强度，并组织成小的平行束，与未受伤真皮中的篮状胶原蛋白不同。在重塑过程中，维持合成胶原蛋白的沉积和降解之间的平衡至关重要。胶原蛋白合成不足可能会抑制伤口闭合和组织修复，而胶原蛋白产生过多则会加速病理性瘢痕的形成。为了实现这种平衡，MMPs 会刺激它们的抑制剂，即金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）。在这个阶段，成纤维细胞在 MMPs 和 TIMPs 的合成中也起着关键作用。

图 2 展示了生理性伤口愈合不同阶段细胞组成的示意图，突出了参与生理性瘢痕形成的细胞。

图2. 以瘢痕形成为重点的伤口愈合过程简要总结。受伤后，由于血小板脱颗粒形成纤维蛋白凝块，这对止血至关重要。此外，血小板脱颗粒导致TGF-β1和PDGF增加，随后引发炎症细胞（如树突状细胞、朗格汉斯细胞、T细胞、白细胞、巨噬细胞和肥大细胞）的涌入。这些细胞释放促炎细胞因子。白细胞和由单核细胞分化而来的M1巨噬细胞吞噬有害微生物和细胞碎片。吞噬后，M1巨噬细胞极化为M2亚型，M2亚型分泌抗炎细胞因子（如IL-1Ra、IL-10、VEGF、IGF-1、TGF-β1和PDGF），启动向增殖期的转变。这些细胞因子和生长因子的存在诱导多种细胞类型迁移，包括角质形成细胞、内皮细胞和成纤维细胞。角质形成细胞参与上皮再生，内皮细胞参与血管再形成，而成纤维细胞负责肉芽组织的形成。为促进这一过程，成纤维细胞合成细胞外基质（ECM）成分，这些成分与巨噬细胞和新形成的血管一起，促进肉芽组织的形成。ECM的合成受生长因子调节，特别是TGF-β1和PDGF。随着过程的推进，成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，肌成纤维细胞对伤口收缩非常重要，并在重塑阶段结束后发生凋亡。同时，ECM的产生持续进行。与此同时，ECM通过基质金属蛋白酶（MMPs）降解，MMPs受金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）调节，而TIMPs的合成由MMPs自身诱导。这在瘢痕重塑过程中建立了ECM合成与降解之间的平衡。

3. 真皮成纤维细胞的异质性
尽管成纤维细胞存在于所有结缔组织中，但在理解它们在真皮中的特定作用方面已经取得了重大进展。如前所述，真皮成纤维细胞通过产生 ECM 成分和重塑酶，以及释放旁分泌和自分泌信号来调节 ECM 产生、细胞状态和伤口愈合过程中的信号通路，从而维持皮肤的完整性和内稳态。
虽然在学术论述中，成纤维细胞常被描述为同质的细胞实体，但现已确定存在多种类型的成纤维细胞，它们分布在皮肤的不同层。真皮成纤维细胞的第一个区别体现在胚胎起源上。小鼠研究表明，颅面成纤维细胞起源于神经嵴，而背部区域的成纤维细胞起源于体节真皮。相比之下，腹部和侧腹躯干以及肢体真皮的成纤维细胞起源于侧板中胚层。另一个差异不仅体现在位置上，还包括它们的形态和细胞特性。最近的研究表明，人类皮肤不同层的成纤维细胞表现出不同的形态特征。乳头层成纤维细胞呈细长的纺锤形，而网状层成纤维细胞呈方形且伸展。此外，与网状层真皮中的成纤维细胞相比，乳头层的成纤维细胞在培养中具有更高的增殖能力和更长的寿命。
在蛋白聚糖的产生方面也存在差异；乳头层成纤维细胞分泌更多的核心蛋白聚糖，而网状层的成纤维细胞则主要产生多功能蛋白聚糖。Bahar 等人的研究表明，从不同真皮层分离的成纤维细胞表现出 ECM 成分的差异表达。这些成分包括 I 型和 III 型前胶原和胶原酶，乳头层真皮成纤维细胞中胶原酶 mRNA 显著增加。相反，人类网状层成纤维细胞产生的胶原酶较少，但 α - SMA 基因表达和胶原蛋白合成较高。此外，Haydont 等人在人类皮肤的真皮 - 皮下连接处发现了特定的成纤维细胞，它们与 ECM 的组织和重塑有关。这与 Driskell 等人的研究结果一致，他们在小鼠模型中证明，网状层和皮下层的成纤维细胞在真皮修复中起主要作用。
皮肤成纤维细胞的异质性不仅限于乳头层和网状层成纤维细胞，还延伸到皮肤各层的不同细胞群体。对来自这些不同真皮层的外植体培养物的分析表明，成纤维细胞在培养中的行为和基因表达存在差异。近年来，多项使用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）的啮齿动物研究有助于描述真皮成纤维细胞的转录异质性。然而，迄今为止，只有少数研究专注于鉴定人类皮肤中不同的成纤维细胞亚群。
在 Tabib 等人的一项研究中，区分出了两种主要类型的真皮成纤维细胞。主要的成纤维细胞亚群的特征是分泌型卷曲相关蛋白 2（SFRP2）和二肽基肽酶 4（CD26）的共表达。这些类型的成纤维细胞呈细长的双极细胞形态，主要位于胶原束内，并表现出 ECM 成分（包括 I 型胶原蛋白、原纤维蛋白和纤连蛋白）的表达增加。或者，另一个亚群与 SFRP2 + CD26 + 成纤维细胞相比，细胞体积和细胞核更大，具有含黄素单加氧酶 1（FMO1）和淋巴细胞特异性蛋白 1（LSP1）标记，且 COL1A1 和 COL1A2 的表达水平较低。此外，作者还发现了五个次要的成纤维细胞群体。相比之下，Solé-Boldo 等人提出将成纤维细胞分为四个主要亚群，这些亚群可以在空间上定位，并具有不同的功能注释，包括分泌型乳头层、分泌型网状层、间充质和促炎型成纤维细胞。尽管分泌型乳头层和分泌型网状层成纤维细胞位于真皮的不同层，但这些亚群都强烈富集了经典的成纤维细胞功能，如胶原蛋白产生和 ECM 组织。尽管炎症型成纤维细胞位于网状层真皮，但它们在 ECM 产生和组织中的参与度较低，同时表现出强烈的促炎功能，包括调节炎症反应和趋化作用。
相比之下，间充质亚型表现出增强的间充质潜能，对软骨和骨发育的贡献更大，其成纤维细胞表达特定的胶原蛋白 COL11A1 和 COL24A1，主要位于网状层真皮。Deng 等人也报道了类似的结果。Korosec 等人鉴定了人类皮肤中乳头层（FAP + CD90 - ）和网状层（FAP + CD90 + ，FAP - CD90 + ）成纤维细胞的细胞表面标记。FAP + CD90 - 乳头层成纤维细胞表达足突蛋白（PDPN）、Netrin 1（NTN1）以及大量的 CD26 和 CD39。网状层成纤维细胞表达 α - SMA、基质 γ - 羧基谷氨酸蛋白（MGP）、过氧化物酶体增殖物激活受体 γ（PPARγ）和更多的 CD36。Philippeos 等人鉴定出了五种不同的成纤维细胞亚型，每种亚型都具有独特的表面标记。第一个群体是 CD90 + CD39 + CD26 - ，其特征是表达特定的胶原链，如 COL6A5，位于上层真皮。其他群体位于网状层真皮，分别标记为 CD90 + CD36 + PPARγ + 、CD90 + CD39 - RGS5 + 、CD90 + CD39 + CD26 + 或 CD90 + CD39 - RGS5 - 。
总之，这三项研究都将 CD26 确定为人类皮肤成纤维细胞一个亚群的关键表面标记。Worthen 等人认为，CD26 + 成纤维细胞是人类伤口愈合过程中胶原蛋白的主要产生者，并指出这些细胞在受伤后数量翻倍，占 COL1A1 基因表达的 85%。在涉及小鼠和杜洛克猪的动物研究中也观察到 CD26 + 成纤维细胞的胶原蛋白产生增加。最近使用人类真皮成纤维细胞的 scRNA-seq 研究表明，成纤维细胞的功能会随着年龄的增长而变化。关键 ECM 成分、弹性蛋白相关基因和胶原蛋白家族基因的表达受到年龄的负面影响，而 MMP 分泌水平以及参与炎症、脂质代谢和脂肪生成的基因表达则升高。ECM 成分的减少可能是老年人皮肤出现皱纹、失去弹性以及伤口愈合能力下降的原因。

4. 肥厚性瘢痕形成
肥大细胞的糜酶通过 TGF-β1/Smad 信号通路刺激 TGF-β1 的作用。肥大细胞的介质如组胺和类胰蛋白酶也能促进成纤维细胞的迁移和增殖。Artuc 等人认为，肥大细胞通过组胺和类胰蛋白酶诱导成纤维细胞分泌成纤维细胞生长因子（FGF）-7 和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF），从而促进成纤维细胞增殖。此外，这两种介质被认为与成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化有关。
与生理性瘢痕形成相反，在肥厚性瘢痕形成过程中，肌成纤维细胞不会发生凋亡，因此其数量增加，进而导致 α-SMA 浓度升高，通过增强的胶原蛋白合成产生大量细胞外基质。在这些瘢痕中，胶原蛋白的合成量估计比未受伤的健康皮肤高出七倍。与生理性瘢痕相比，肥厚性瘢痕中 III 型胶原蛋白的合成上调。此外，肥厚性瘢痕形成的过程其特点是细胞外基质合成和降解之间的不平衡，这是由 MMP-1 表达减少以及 TIMP-1 水平升高所导致的。这种不平衡导致胶原蛋白过度沉积。肥厚性瘢痕中的胶原束主要为 III 型，呈结节状形态，与表皮平行排列，这与未受伤皮肤中典型的篮状结构不同。
除了胶原蛋白，细胞外基质的其他成分，如蛋白聚糖和弹性蛋白，在肥厚性瘢痕中也会发生改变。与未受伤真皮来源的成纤维细胞相比，肥厚性瘢痕来源的成纤维细胞中，蛋白聚糖、核心蛋白聚糖和纤调蛋白的表达较低。核心蛋白聚糖和纤调蛋白都是富含亮氨酸的小分子蛋白聚糖，能够调节 TGF-β 的活性。这两种蛋白聚糖均能降低 TGF-β1 诱导的纤溶酶原激活物抑制剂 - 1（PAI-1）的表达，PAI-1 是一种促进胶原蛋白过度积累的分子。此外，有报道称核心蛋白聚糖可减弱 TGF-β 的某些作用，包括成纤维细胞增殖、肌成纤维细胞转分化以及成纤维细胞产生 TGF-β1。最近的研究结果表明，纤调蛋白通过 TGF-β1/Smad 通路支持成纤维细胞的早期迁移及其向肌成纤维细胞的转分化。
此外，它抑制 TGF-β1 的表达和自诱导，有助于形成更小、更具张力的瘢痕组织，且不会有大量的细胞外基质沉积。有趣的是，多项研究表明，从网状真皮分离的成纤维细胞比从乳头真皮分离的成纤维细胞合成的核心蛋白聚糖和纤调蛋白更少。相反，多功能蛋白聚糖（一种大分子蛋白聚糖）在网状成纤维细胞中的表达增强。在肥厚性瘢痕中，多功能蛋白聚糖的含量高出六倍，并且因其强亲水性共同导致瘢痕僵硬。
弹性纤维是细胞外基质的大分子，对组织的弹性至关重要，由弹性蛋白和周围的原纤维蛋白组成。Bhangoo 等人的研究表明，肥厚性瘢痕中的弹性纤维排列紊乱，主要集中在乳头层，分布不均，在一些网状区域明显缺失。对其主要成分的免疫组织化学分析显示，乳头真皮中的原纤维蛋白排列紊乱，没有未受伤皮肤中典型的烛台状结构。在网状真皮中，原纤维蛋白断裂，弹性蛋白仅在某些沉积物中被发现。此外，与未受伤皮肤和生理性瘢痕相比，肥厚性瘢痕中两者的含量均减少。图 3 展示了肥厚性瘢痕形成的分子机制示意图。

图3. 上述肥厚性瘢痕形成分子机制的示意图。损伤相关分子模式（DAMPs）和病原体相关分子模式（PAMPs）通过 toll 样受体（TLR）激活炎症细胞，进而诱导转化生长因子-β1（TGF-β1）、血小板衍生生长因子（PDGF）以及促炎细胞因子白细胞介素-6（IL-6）的分泌。TGF-β1和PDGF促进成纤维细胞增殖，而PDGF和IL-6进一步增强TGF-β1的分泌，从而导致成纤维细胞增殖加剧并激活其细胞功能。同时，DAMPs和PAMPs还通过TLR激活肥大细胞，肥大细胞通过组胺和类胰蛋白酶促使成纤维细胞分泌碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）和FGF-7。反过来，这些生长因子能够促进成纤维细胞增殖。随后，在PDGF、TGF-β1、IL-6和IL-11的作用下，成纤维细胞分化为肌成纤维细胞。成纤维细胞分化上调，且肌成纤维细胞不发生凋亡，导致肌成纤维细胞积累。大量的PDGF、TGF-β1、IL-6和IL-11促使细胞外基质（ECM）合成增加。TIMP-1（金属蛋白酶组织抑制剂-1）增加会抑制MMP-1（基质金属蛋白酶-1）的活性，从而使ECM降解下调，最终导致ECM大量沉积。

5. 瘢痕疙瘩形成
关于大面积瘢痕的最早记录可追溯到公元前 1700 年。在过去的 60 年里，肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩的形成之间的差异越来越受到关注。尽管肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩有一些共同特征，但也存在内在差异。这两种类型的瘢痕都高于正常皮肤表面，但瘢痕疙瘩还会超出初始伤口表面的范围，并且可以从临床、组织学和流行病学等方面进行区分。
对于瘢痕疙瘩的形成，轻微的损伤往往就足以导致随着时间推移出现过度的瘢痕形成。甚至有大量关于在没有任何已知创伤或损伤的情况下自发形成瘢痕疙瘩的描述。在组织学上，瘢痕疙瘩的瘢痕组织含有过量的真皮胶原蛋白，尤其是排列紊乱的 I 型和 III 型胶原蛋白。淡色的低细胞性胶原蛋白成束存在，没有结节或过多的肌成纤维细胞。与肥厚性瘢痕类似，瘢痕疙瘩显示出成纤维细胞蛋白的过度存在，这表明伤口愈合信号持续存在。
几项研究表明，激素在瘢痕疙瘩的形成中起着重要作用。这一点也可以从孕妇和青春期人群中瘢痕疙瘩发生率增加得到暗示。如前所述，伤口凝块向肉芽组织的转变需要细胞外基质蛋白的沉积和降解之间达到微妙的平衡。当这个过程被破坏时，就会出现瘢痕形成异常，导致瘢痕疙瘩或肥厚性瘢痕的形成。最近的证据强烈表明，瘢痕疙瘩的瘢痕组织中存在免疫细胞浸润的长时间炎症期，这可能会导致成纤维细胞活性增加。阐明这一过程有助于解释为什么瘢痕疙瘩会超出初始伤口的范围扩散，而随着时间推移免疫细胞浸润减少的肥厚性瘢痕则保持在初始伤口边界内，并且常常会随着时间消退。
与肥厚性瘢痕的一个显著对比是，在瘢痕疙瘩中，肌成纤维细胞会发生凋亡，但成纤维细胞的增殖率显著升高，导致这些细胞异常积累。据报道，CD26 + 成纤维细胞比 CD26 - 成纤维细胞具有更高的增殖率。这可能潜在地解释了以异常成纤维细胞增殖为特征的瘢痕疙瘩形成的病理机制。这一假设得到了 Xin 等人研究结果的支持，该研究表明瘢痕疙瘩来源的成纤维细胞相比正常瘢痕来源的成纤维细胞，CD26 的表达水平更高。
近年来，越来越多的证据表明，不仅炎症反应的强度和持续时间很重要，免疫反应的类型也很关键。CD4 + 细胞的特征性细胞因子表达谱为描述主要的辅助性 T 细胞（TH）-1 或 Th-2 免疫反应提供了基础。虽然增强的 Th-1 反应似乎通过干扰素 γ 和白细胞介素 12 减轻纤维化，但主要的 Th-2 反应通过 IL-4、IL-5、IL-10 和 IL-13 与过度的组织纤维化相关。这些介质随后驱动成纤维细胞的募集、增殖和基质沉积、血管生成和上皮再生等过程。成纤维细胞的活性以及对蛋白酶产生的抑制，对于维持产生和降解之间的平衡至关重要，主要由促纤维化生长因子 PDGF、IGF-I、FGF-β 和 TGF-β 控制。
然而，仅炎症反应似乎并不能解释瘢痕疙瘩的形成，因为多项研究表明，即使使用了免疫调节疗法，纤维化增生性疾病的病情也没有显著改善。瘢痕疙瘩瘢痕组织形成的核心是成纤维细胞表型的改变。瘢痕疙瘩来源的成纤维细胞（KDFs）与正常成纤维细胞相比，具有不同的基因表达谱。它们通常具有与纤维化相关基因的表达增加，如 I 型胶原蛋白、III 型胶原蛋白和纤连蛋白，这导致了细胞外基质的过度产生。此外，KDFs 中 MMPs 的表达减少，而 MMPs 通常支持细胞外基质的降解，这导致了有利于纤维化的不平衡。瘢痕疙瘩成纤维细胞具有更多的生长因子受体，并且对 PDGF 和 TGF-β 等生长因子的反应更快，这可能在伤口愈合开始时就上调这些异常细胞的活性。
在研究瘢痕疙瘩形成的关键途径时，研究发现与 IGF 及其结合相关的几种蛋白质表达增加。也有研究描述了 Wnt 信号抑制剂的一个子集和几种 IL-1 诱导基因的表达减少。这些发现表明，瘢痕疙瘩中改变的成纤维细胞存在一部分基因的表观遗传沉默。
TGF-β 与瘢痕疙瘩的形成存在多种关联。在瘢痕疙瘩和瘢痕疙瘩来源的成纤维细胞中发现 TGF-β1 和 TGF-β2 的过表达，而 TGF-β3 的表达则显著降低。通过单细胞测序，研究人员根据转录谱在人类真皮中鉴定出了不同的成纤维细胞群体。Serror 等人能够通过成纤维细胞的特征识别出两种瘢痕疙瘩实体。即使在瘢痕疙瘩内部，成纤维细胞也因其在伤口中心或周边以及真皮浅层或深层的位置不同而有所差异。这些成纤维细胞亚群之间的差异，包括乳头层和网状层细胞以及中心和周边的成纤维细胞，已经得到了验证。
Solé-Boldo 等人鉴定出了人类真皮成纤维细胞的四个亚群，包括分泌型乳头层、分泌型网状层、促炎型和间充质型成纤维细胞。最近的研究表明，间充质型成纤维细胞是对瘢痕疙瘩形成贡献最大的成纤维细胞。间充质型成纤维细胞的一个关键标记是骨膜蛋白（POSTN），在瘢痕疙瘩中观察到其高水平表达。在 Deng 等人的一项研究中，发现瘢痕疙瘩中内皮细胞和平滑肌细胞的数量增加，这与进一步的研究结果一致，这些研究表明瘢痕疙瘩中血管生成增加。最近，Liu 等人提出内皮细胞中 TGF-β 信号的激活在瘢痕疙瘩的广泛血管生成中起作用。
Zhou 等人证明，在人类真皮成纤维细胞中，POSTN 的表达水平可以由 TGF-β 调节，因此，TGF-β 可以启动内皮细胞的间充质激活。有趣的是，Shim 等人描述了在人类瘢痕疙瘩组织样本中，间充质型成纤维细胞和内皮细胞中 POSTN 的表达均增加。为了验证观察结果，作者对瘢痕疙瘩内皮细胞的数据进行了进一步分析，证实了 SMADs（TGF-β 的下游介质）的过表达。因此，可以推断失调的 TGF-β/SMAD 信号通过促进广泛的纤维化以及可能的新生血管形成，对瘢痕疙瘩的形成起到促进作用。
对成纤维细胞的转录分析显示，结节性和广泛性瘢痕疙瘩之间有 834 个差异表达基因。使用 RT-qPCR 对细胞外基质相关基因表达进行的定量分析表明，结节性瘢痕疙瘩中心的网状成纤维细胞与对照皮肤相比，产生更高水平的成熟胶原蛋白、TGF-β、HIF1α 和 αSMA。这表明结节性瘢痕疙瘩的中心深部区域是细胞外基质产生的主要部位，并在瘢痕疙瘩中离心式扩展。虽然在基础增殖方面没有观察到显著差异，但广泛性瘢痕疙瘩的周边成纤维细胞比中心成纤维细胞和结节性细胞表现出更强的迁移能力。此外，这些广泛性瘢痕疙瘩的周边成纤维细胞比中心细胞、对照成纤维细胞和结节性成纤维细胞表现出更强的牵引力。

6. 萎缩性瘢痕形成
与肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩不同，萎缩性瘢痕形成过程中的纤维化较少，导致瘢痕低于周围皮肤表面。这些瘢痕可进一步分为亚型，包括冰锥样瘢痕（占 60 - 70%）、厢车样瘢痕（占 20 - 30%）和滚轮样瘢痕（占 15 - 25%）。萎缩性瘢痕的形成与痤疮尤其相关，所有痤疮瘢痕中 80 - 90% 为萎缩性瘢痕。1994 年 Layton 等人的一项研究表明，95% 的痤疮患者会形成瘢痕，其中 30% 为严重类型。与其他病理性瘢痕一样，炎症在萎缩性瘢痕的发展中起着关键作用。
在形成萎缩性瘢痕的痤疮患者中，观察到最初炎症反应较弱但持续存在，没有下调且逐渐增强。痤疮丙酸杆菌主要通过 TLRs 诱导先天免疫反应，刺激促炎细胞因子 IL-1、IL-6、IL-8、IL-12 和 TNF-α 的表达。与健康皮肤相比，在痤疮病变中发现 IL-1β（增加 16 倍）、TNF-α（增加 2.6 倍）和 IL-8（增加 3015 倍）的水平显著升高。IL-1β 是 IL-6 和 IL-8 的强效诱导剂。IL-8 作为中性粒细胞的强效趋化剂，中性粒细胞释放溶酶体酶，随后导致毛囊上皮破裂和进一步的炎症。相反，IL-12 通过信号转导和转录激活因子 4（STAT4）的磷酸化促进 Th1 细胞分化及其 IFN-γ 的产生。
IFN-γ 被认为具有抗纤维化作用，因为它抑制成纤维细胞中的胶原蛋白合成。在这个炎症阶段，会观察到以胶原蛋白分解形式出现的真皮基质丧失，这是萎缩性瘢痕的典型特征。此外，与健康皮肤相比，在痤疮病变中发现 IL-10 显著增加。IL-10 是一种抗纤维化细胞因子，是纤维化过程的关键调节因子。在组织学上，萎缩性瘢痕可观察到以下变化：毛囊和皮脂腺缺失、表皮厚度减少、包括成纤维细胞和肌成纤维细胞在内的细胞数量增加、胶原纤维密度和取向异常且部分排列松散，以及轻度炎症浸润。
萎缩性瘢痕的特点是与健康皮肤相比，胶原蛋白和弹性纤维较少。TNF-α 是真皮中 MMP 活性的重要调节剂，在痤疮病变中发现其水平比健康皮肤高五倍。在痤疮病变中已显示出 MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9 和 MMP-12 的水平升高。最近的一项研究表明，在萎缩性瘢痕发展过程中，MMP-1、MMP-2 和 MMP-12 的水平升高，同时 TIMP-1 和 TIMP-2 的水平降低。这最终导致弹性纤维以及 I 型和 II 型胶原蛋白的水平降低。波形蛋白是一种细胞骨架蛋白，对成纤维细胞的功能很重要。在小鼠模型中，波形蛋白的过度降解导致成纤维细胞活性降低，从而抑制纤维化，这可能是萎缩性瘢痕形成的一个原因。

7. 结论
总之，成纤维细胞在生理性伤口愈合以及肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩的发病机制中都起着核心作用。在生理性伤口愈合中，成纤维细胞在细胞外基质沉积、重塑和伤口收缩中起着关键作用，促进组织修复和组织完整性的恢复。然而，成纤维细胞活性的失调会导致肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩的形成，其特征是胶原蛋白过度沉积和细胞外基质重塑异常。瘢痕组织中的成纤维细胞表现出表型变化，包括增殖增加、胶原蛋白合成增加以及向肌成纤维细胞的分化，使纤维化表型持续存在。
许多分子介质，如 TGF-β、PDGF 和 FGF，精细地调节成纤维细胞的行为，并对瘢痕的发病机制产生影响。了解成纤维细胞与微环境之间的复杂相互作用，对于阐明瘢痕形成的潜在机制以及确定潜在的治疗靶点至关重要。旨在调节成纤维细胞活性和恢复细胞外基质稳态的靶向干预措施，有望改善肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩患者的临床结果。进一步研究调控成纤维细胞行为的分子通路，对于推进瘢痕管理策略和加深我们对伤口愈合过程的理解是必要的。通过揭示成纤维细胞的复杂作用，我们可以为更有效的治疗和干预措施铺平道路，以应对肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩带来的挑战。了解病理性伤口愈合和瘢痕形成过程中成纤维细胞的异质性，为治疗干预开辟了新的可能性。目前的治疗方法，如皮质类固醇注射、手术切除和激光治疗，往往产生不一致的结果，多项研究表明部分原因与成纤维细胞的复杂性质和异质性有关。针对特定的成纤维细胞亚群或其信号通路进行治疗，可能会带来更有效和个性化的治疗方案。

SRT-100

瘢痕形成分子机制的最新进展

SRT的优势