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  1. 医生

免疫细胞在增生性瘢痕形成中免疫调控机制的研究进展



免疫细胞在增生性瘢痕形成中免疫调控机制的研究进展

赵文 崔荣涛

本文来源:《中华整形外科杂志》2023年8月 第39卷 第8期

DOI:10. 3760 / cma.j.cn114453-20210425-00181

作者单位:山东第一医科大学附属省立医院烧伤整形外科, 济南250021

通信作者:崔荣涛, Email: cuirt1986@outlook.com

引用本文

赵文,崔荣涛. 免疫细胞在增生性瘢痕形成中免疫调控机制的研究进展[J]. 中华整形外科杂志,2023,39(08):907-915.DOI:10.3760/cma.j.cn114453-20211101-00428
 


【摘要】 

增生性瘢痕(HS)是创伤后局部组织修复异常增生的结果,其易增生、复发,不仅影响美观,还可能导致功能障碍,是临床上的一大难题。该文总结了不同免疫细胞及其免疫分子在创面修复、愈合及瘢痕形成过程中发挥的不同作用机制,对现有的HS的免疫疗法进行了概述,以为学者们进一步研究HS提供参考。

【关键词】瘢痕;增生性瘢痕;免疫细胞;免疫分子;自然杀伤细胞;免疫疗法

基金项目:  国家自然科学基金(81901968);山东省自然科学基金(ZR2019BH051);中国博士后科学基金(2018M642667)

The research progress of immunoregulatory mechanism of immune cells in hypertrophic scar formation

Zhao  Wen, Cui  Rongtao

Department of Burn and Plastic Surgery, Provincial Hospital Affiliated to Shandong First Medical University, Jinan 250021, China

Corresponding author: Cui Rongtao, Email: cuirt1986@outlook.com

  【Abstract

Hypertrophic scar(HS) is the result of abnormal hyperplasia of local tissue repair after trauma, which commonly proliferates and relapses. The scars affect the beauty or lead to dysfunction. It has always been a major problem for clinical doctors. This review summarized the mechanisms of different immune cells and their immune molecules in the process of wound healing and scar formation, and sketched the existing hypertrophic scar immunotherapies to provide references for researchers to further study HS.

【Key words】Cicatrix; Hypertrophic scar; Immune cells; Immune molecules; Natural killer cells; Immunotherapy

Fund program: National Natural Science Foundation of China (81901968); Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2019BH051); Postdoctoral Science Foundation of China (2018M642667)

Disclosure of Conflicts of Interest: The authors have no financial interest to declare in relation to the content of this article.

 

    增生性瘢痕(hypertrophic scar,HS)是由各种原因导致皮肤损伤达真皮网状层时组织异常修复的结果,临床特征表现为异常隆起高出于正常皮肤表面的瘢痕组织[ 1 ]。创面愈合分为止血期、炎症期、增生期、重塑期4个阶段,该过程依赖复杂的细胞内、细胞间分子的相互作用[ 2 ]。创面愈合始于炎症反应,机体免疫细胞在对抗病原微生物的同时还分泌多种细胞因子,调节其他免疫细胞及成纤维细胞的生物学行为[ 3 ]。正常情况下,这一修复过程将形成正常的瘢痕愈合,一旦免疫调控机制发生紊乱,炎症反应时间延长,在各种免疫细胞、细胞因子的作用下,细胞外基质(extracellular matrix,ECM)生成过多,降解受抑制,将导致病理性瘢痕的形成[ 4 ]。因此,研究HS形成过程中的免疫调控机制具有极为重要的意义。本文就目前研究发现的有关免疫细胞对HS形成、发展的免疫调控机制,以及现有的免疫抑制剂、细胞因子等相关免疫疗法进行综述,以为学者们进一步研究HS提供参考。

 

     一、免疫细胞在HS形成中的作用

    HS的一大特征为局部持续的炎症反应,这提示免疫细胞及其炎性细胞因子在HS发生、发展过程中发挥重要作用[ 4 , 5 ]。临床发现感染创面愈合比清洁创面愈合所需时间更长,形成的瘢痕也更严重,且会发展为病理性瘢痕,这提示延长并增强的炎症反应是HS形成的主要原因之一[ 6 ]。以下着重探讨不同免疫细胞及其免疫分子在HS形成过程中的免疫调控机制。

     (一)巨噬细胞

     1.巨噬细胞的起源、类型和极化

    巨噬细胞通常由外周血骨髓源性单核细胞进入组织后转化而来,早期也可来源于胚胎卵黄囊,同时可自我更新或由单核细胞补充[ 7 ]。巨噬细胞有多种类型,主要分为经典活化的M1型巨噬细胞(促炎巨噬细胞,主要存在创面愈合早期),以及替代性活化的M2型巨噬细胞(抗炎巨噬细胞,主要存在创面愈合后期)。根据局部微环境的不同,巨噬细胞可以发生表型的改变,在不同类型间相互转化并发挥不同作用,这一过程称为巨噬细胞的极化,与疾病的发生和进展密切相关[ 8 ]。

     2.M2型巨噬细胞在HS形成中的作用

    参与组织增生和HS形成以M2型巨噬细胞为主,且有研究证实HS组织中M2型巨噬细胞的含量明显高于普通瘢痕组织[ 9 ]。M2型巨噬细胞在不同的刺激条件下又可进一步分化为4个亚型,即M2a、M2b、M2c和M2d。M2a型巨噬细胞,又称创伤愈合巨噬细胞,其在组织修复和HS形成过程中促使胶原前体的产生,刺激成纤维细胞生成ECM,并参与血管再生过程;M2b型巨噬细胞也被称为调节性巨噬细胞,其在HS形成过程中发挥一定的负性调节作用;M2c型巨噬细胞(在创面愈合中起主要作用)具有基质重塑能力,也被称为促分解巨噬细胞,其对HS的影响最终取决于分泌的各种细胞因子量的平衡;M2d型巨噬细胞可产生高水平白介素(interleukin, IL)-10、转化生长因子(transforming growth factor, TGF)-β和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF),通过下调肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α和IL-12抑制M1型巨噬细胞的促炎作用[ 8 , 10 ]。巨噬细胞的极化是多因素相互作用的复杂过程,受多种信号分子和通路的调控,但其中的分子和细胞学机制尚不完全清楚。

    巨噬细胞在创面愈合及HS形成过程中发挥多种作用,可以归纳为以下3大功能[ 11 ]:(1)监视识别病原体和损伤坏死物并清除病原体和坏死物。M1型巨噬细胞是继中性粒细胞后参与炎症反应的免疫细胞。在创面愈合的早期,受感染因素刺激,组织中处于休眠状态的巨噬细胞(M0)在巨噬细胞炎症蛋白(macrophage inflammatory protein, MIP)-1的作用下向损伤部位聚集,在脂多糖、干扰素(interferon,IFN)-γ、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)等的作用下转化为M1型巨噬细胞[ 9 ]。活化后的M1型巨噬细胞,产生大量炎性细胞因子,主要包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23、一氧化氮合酶(nitrox oxide synthetase, NOS)等,识别并吞噬、杀灭、消化病原微生物,清除坏死组织碎片、凋亡细胞和残余中性粒细胞[ 10 ]。(2)抗原提呈。M1型巨噬细胞除抵御病原微生物外,还作为抗原提呈细胞识别并提呈外源性抗原给T、B淋巴细胞,刺激T、B淋巴细胞产生特异性免疫,同时动员更多其他免疫细胞[辅助性T淋巴细胞(helper T cell, Th)、肥大细胞(mast cell,MC)等]参与免疫应答[ 12 ]。研究发现IFN-γ能够通过JAK/STAT信号通路激活STAT1增强巨噬细胞的抗原提呈能力[ 10 ]。(3)修复组织损伤。M1型巨噬细胞分泌炎性细胞因子的同时,还通过自身分泌的细胞因子诱导自身凋亡,或在IL-4、IL-13(主要来源于Th2细胞)的作用下极化为M2型巨噬细胞,缓解炎症反应,避免机体过度损伤,从而促进创面愈合[ 13 ]。M2c是创面愈合中起主要作用的M2型巨噬细胞,其高表达IL-10、TGF-β1,IL-10又反过来刺激M2型巨噬细胞分化为M2c;同时,M2型巨噬细胞还分泌多种趋化因子,诱导Th2、嗜酸性及嗜碱性粒细胞等参与免疫应答;此外,M2型巨噬细胞还能产生表皮生长因子(epithelial growth factor, EGF)、VEGF、血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor, PDGF)等细胞因子,促进创面愈合和组织再生,维持局部组织完整性[ 9 , 14 ]。因此,M2型巨噬细胞作用增强,将导致组织过度增生,促使瘢痕增生,导致HS形成;反之,M1型巨噬细胞作用增强,M2型巨噬细胞数量下降,便会导致机体组织过度损伤,创面愈合不良。因此,有待建立正常创面愈合过程中巨噬细胞极化的平衡界限,用以评估HS形成的风险大小[ 9 ]。

     3.巨噬细胞源性细胞因子参与HS的形成

    巨噬细胞在HS形成过程中与其他免疫细胞一样,主要通过分泌促纤维化和促增生细胞因子而发挥作用。巨噬细胞源性TGF-β1与其他细胞源性TGF-β1一样,一直被认为是驱动纤维化过程的主要细胞因子,在HS中高表达并持续存在,诱导成纤维细胞增殖、迁移、分化以及ECM的生成。创面愈合1~2年后,随着TGF-β1等这类促增生细胞因子含量的下降,HS便趋于成熟[ 15 ]。除此之外,巨噬细胞还是促进ECM胶原沉积和血管再生细胞因子的主要来源,例如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)、PDGF、VEGF、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF)-1等,促使成纤维细胞、角质形成细胞及内皮细胞增殖、迁移、分化,促进胶原合成和创面收缩,在HS发生、发展过程中发挥重要作用,故减少巨噬细胞的募集及其细胞因子的释放或抑制M2型巨噬细胞的极化可能起到防治HS的效果[ 14 , 16 ]。此外,巨噬细胞还可以产生基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs),在创面愈合重塑阶段发挥重要作用[ 17 ]。

     4.Notch信号通路对HS和巨噬细胞的作用

    Notch信号通路是已知参与炎症反应和纤维化过程的重要通路,在HS的发生、发展过程中发挥重要作用。有研究证实,巨噬细胞经Notch信号通路上调核因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)的表达,是促使肝脏、肾脏等器官纤维化的重要条件,故抑制巨噬细胞Notch通路能有效改善其纤维化过程[ 18 ]。研究表明,阻断巨噬细胞Notch通路能抑制炎症反应及胶原沉积,有效缓解瘢痕形成,并且药物大黄素能通过下调巨噬细胞Notch和TGF-β通路的表达,进而抑制体内损伤部位巨噬细胞的募集和极化,达到治疗HS的目的[ 19 , 20 ]。另外,Notch信号通路还是调控巨噬细胞极化和生物学功能的关键信号通路。Notch信号通路的激活,促使巨噬细胞极化为M1型,并发挥促炎和抗肿瘤的作用;Notch信号通路被抑制,则促使巨噬细胞极化为M2型,从而发挥抗炎和促进肿瘤生长的作用[ 19 ]。因此,近年来众多研究聚焦于通过药物靶向控制Notch信号通路,进而调控巨噬细胞的极化,例如黄芪多糖能激活Notch信号通路促使M1型巨噬细胞极化,辣椒素则能抑制Notch信号通路促使M2型巨噬细胞极化[ 21 , 22 ]。

    目前研究大多仅限于巨噬细胞的分布和数量,而对于其不同分型间的极化及作用机制仍不完全清楚,且鉴于其高度可塑性和作用多样性,故深入研究造成其表型转变的细胞和分子生物学机制,未来很有可能发现其在减轻过度损伤或增生、改善慢性创面愈合及HS形成中新的治疗靶点[ 23 ]。

 

     (二)MC

    1.MC的起源、分布和研究历程

    MC是1878年德国学者Paul Ehrlich首次在大鼠结缔组织中发现,它来源于骨髓造血干细胞,随血流迁移至结缔组织,之后在结缔组织中分化为成熟的MC,成熟后的MC主要居于机体与外界环境相通的部位,有助于其在外来病原入侵机体时快速激活并参与免疫应答反应[ 24 , 25 ]。起初,人们只是发现MC是参与免疫防御的重要成员之一,以及IgE介导的速发型超敏反应的主要细胞[ 26 ]。后来,研究发现MC还是重要的抗原提呈细胞,识别外来抗原并将其提呈给Th细胞。随着人们对MC的认识不断加深,发现MC与创面愈合及瘢痕形成也密切相关。

     2.MC在HS形成中的作用

    (1)在创面愈合早期调节抗凝和凝血过程。MC表面有多种受体,能够识别IgE、干细胞因子(stem cell factor, SCF)、神经生长因子、IL-8、尿激酶纤溶酶原激活物(urokinase plasminogen activator, u-PA)、阿片类物质、神经递质和过敏毒素C3a及C5a等分子的刺激信号[ 27 ]。MC在C3a、C5a的作用下迁移至损伤部位,一方面通过释放TNF-α增强真皮树突状细胞凝血因子ⅩⅢa(factor ⅩⅢa, FⅩⅢa)的表达,另一方面MC源性胰蛋白酶通过分解纤维蛋白原的α链和β链抑制血小板诱导的纤维蛋白的凝集活动,同时产生肝素、组织型纤溶酶原激活物(tissue plasminogen activator, t-PA)、u-PA和纤溶酶原激活物抑制物(plasminogen activator inhibitor, PAI)-1调节抗凝和凝血过程[ 28 ]。凝血过程中,纤维素聚集形成临时的ECM,有利于其他细胞向损伤局部迁移,随着创面愈合过程的进展,这种临时的ECM很快被肉芽组织取代。

    (2)通过与其他细胞作用引发更强烈的炎症反应。MC根据局部微环境的变化通过表型的转变发挥不同的作用(类似于巨噬细胞的极化)。皮肤结缔组织中MC高表达糜蛋白酶和胰蛋白酶,炎症过程中主要以胰蛋白酶为主,慢性纤维化过程中则以糜蛋白酶为主。MC激活的确切机制尚不清楚,但有报道认为胸腺基质淋巴细胞生成素是其有效的激活调节剂,激活后的MC脱颗粒将其释放入组织,被成纤维细胞和内皮细胞吞噬,或通过细胞-细胞直接作用将MC内的颗粒转入细胞,致使组胺的水平持续升高[ 29 ]。MC源性胰蛋白酶与内皮细胞表面的蛋白酶激活受体-2结合也导致血管扩张,液体外渗,局部炎症反应加重,并诱导单核细胞、中性粒细胞等更多的炎性细胞迁移至损伤部位,引发更强烈的炎症反应[ 30 ]。

    (3)促进成纤维细胞增殖和胶原产生。伴随炎症反应,上皮再生、血管生成、纤维增生等一系列创面愈合过程也相继开始。首先是角质形成细胞、成纤维细胞的迁移和增殖,它们的迁移依赖于基底膜某些成分(Ⅳ型胶原、层粘连蛋白等)的降解,这又受ECM、MMPs、整合素受体、生长因子、纤维连接素、Ⅴ型胶原等因素的影响[ 30 , 31 ]。MC产生的胰蛋白酶能够分解Ⅳ型胶原、层粘连蛋白等基底膜成分,从而起到降解基底膜的作用。随着基底膜的降解,角质形成细胞、成纤维细胞迁移至损伤部位,参与创面修复、愈合过程[ 32 ]。在创面愈合的增生和重塑阶段,MC促使成纤维细胞转化为肌成纤维细胞,合成ECM和α-平滑肌肌动蛋白(alpha-smooth muscle actin, α-SMA)及胶原沉积,取代纤维蛋白凝块演变为成熟瘢痕组织,完成创面修复,之后成纤维细胞、肌成纤维细胞开始凋亡,转化过程终止,一旦这个过程时间延长,成纤维细胞和肌成纤维细胞及转化过程持续存在,大量合成ECM和α-SMA及胶原过度沉积,将导致病理性瘢痕及瘢痕挛缩[ 33 ]。另外,MC产生的IL-4可以作为第2信号将低浓度FGF、PDGF的作用放大,进一步促使成纤维细胞增殖[ 34 ]。反之,成纤维细胞产生的SCF能上调MC源性单核细胞趋化因子蛋白1(monocyte chemoattractant protein, MCP-1)的表达和合成,MCP-1作用于成纤维细胞能增强Ⅰ型胶原蛋白mRNA的表达,故成纤维细胞和MC通过SCF和MCP-1相互作用,诱导纤维化过程[ 35 ]。此外,PAI-1(主要来源于角质形成细胞)能够上调HS成纤维细胞表面的细胞间黏附分子-1的表达,促使成纤维细胞与MC直接接触形成细胞-细胞间缝隙连接(MC发挥作用的结构基础),诱导并促进成纤维细胞生长、增殖、迁移、分化,甚至基因表达,故抑制PAI-1的作用、降低细胞间的黏附,消除它们之间的缝隙连接,可能会起到防治HS的作用或降低纤维化程度[ 36 ]。

    因此,基于MC及其细胞因子在创面损伤修复过程中的作用,抑制MC激活或以MC分泌的细胞因子为靶向,起到减轻炎症反应及瘢痕形成的作用,可能成为改善创面愈合的潜在治疗措施[ 34 ]。近年来,研究者们对MC在创面愈合中所发挥的作用有了深刻的认识,但这大多仅限于动物实验,其结果与人体试验尚有一定的差异,故MC在人体内HS的作用机制尚有待后续进一步临床研究[ 33 ]。

 

     (三)T淋巴细胞

    1.T淋巴细胞的起源、定居和再循环

    T淋巴细胞来源于骨髓多能造血干细胞和经它分化而成的淋巴样祖细胞(胚胎期则来源于卵黄囊和肝),在胸腺中发育成熟,再经血流分布到外周各免疫器官和胸腺依赖区定居,在淋巴管、外周血和组织液中进行再循环,有利于其广泛接触进入体内的抗原物质,介导和加强适应性免疫应答反应,并长期保持免疫记忆[ 37 ]。

     2.T淋巴细胞参与创面愈合及瘢痕形成

    T淋巴细胞在创面愈合中起主要的调节作用,完整的T淋巴细胞系统是确保创面正常愈合所必需的,T淋巴细胞异常增多在病理性瘢痕及纤维化疾病中起重要作用,因此各种原因所致的淋巴细胞在损伤局部持续存在,可能是造成局部瘢痕过度增生或纤维化的原因之一[ 37 ]。然而T淋巴细胞亚型众多,不同T淋巴细胞在创面愈合及HS形成中的不同微环境中作用不同。

     3.不同T淋巴细胞在HS形成中的作用

    (1)Th细胞与HS:在创面愈合过程中,损伤局部产生大量损伤相关分子模式(damage-associated molecule pattern, DAMPs)相关趋化因子,诱导Th1和Th2细胞到达损伤部位。Th1细胞主要分泌IFN-γ和IL-12,IFN-γ增强胶原酶基因的表达,促进胶原分解,促使胶原重塑[ 38 ]。除此之外,Th1细胞还能激活NOS,NOS可以增强胶原酶的作用,促使ECM降解,起到抑制纤维化的作用[ 38 ]。Th2细胞分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等细胞因子,研究发现,与TGF-β1一样,IL-4、IL-13也是导致皮肤纤维化疾病的主要细胞因子,IL-4、IL-13表达增加,会激活并延长皮肤组织纤维化进程,致使HS的形成[ 39 ]。IL-4、IL-13诱导骨膜蛋白表达和分泌,骨膜蛋白能诱导RhoA/ROCK通路调节的TGF-β1的分泌和释放,TGF-β1又反过来进一步促使骨膜蛋白的产生和分泌,这样一个正反馈环路促使了HS的形成[ 40 ]。Tredget等[ 41 ]研究证实,HS患者血清Th2细胞源性的细胞因子IL-4、IL-6及IL-10含量明显升高,而Th1细胞源性的IFN-γ、IL-12含量降低,这提示Th2及其细胞因子在损伤后HS的形成、发展中发挥重要作用。

    (2)Treg细胞与HS:皮肤中富含Treg细胞,起到维持皮肤炎症和免疫稳态的作用。Treg细胞通过抑制其他效应T淋巴细胞和维持外周免疫耐受起免疫抑制作用,从而直接影响胶原沉积,抑制创面修复、愈合和HS形成及增生过程[ 42 ]。Murao等[ 43 ]研究发现将瘢痕疙瘩成纤维细胞分别与富含Treg细胞的T淋巴细胞和缺乏Treg细胞的T淋巴细胞共培养,与前者共培养的成纤维细胞胶原合成减少。然而也有研究发现,在没有其他T淋巴细胞的情况下,将成纤维细胞与纯Treg细胞共培养可以促进胶原合成[ 44 ]。这看似矛盾的2种结果提示,Treg细胞除了具有直接调节成纤维细胞的作用外,还与其他T淋巴细胞间相互作用,使得Treg细胞在胶原沉积和后续HS形成过程中发挥间接调节作用,即抑制胶原沉积和HS形成。

    (3)γδT细胞与HS:树突状表皮T淋巴细胞(dendritic epithelial T cells,DETCs)是γδΤ细胞的一个亚型。通过对小鼠DETCs的观察,研究者对γδΤ细胞有了一定的认识,人们发现DETCs存在于成年小鼠体内,而在未成年小鼠体内缺乏,这提示可能存在某种机制维持DETCs在成年小鼠体内持续存活;后来,研究者又发现DETCs在表皮中长期存活需要T细胞受体刺激物和可溶性因子的作用[ 45 ]。γδT细胞受体能特异性识别由应激、损伤和角质形成细胞表达的某种未知抗原或共刺激分子而被激活,并分泌多种细胞因子、生长因子和趋化因子,如角质形成细胞生长因子(keratinocyte growth factor, KGF)-1、KGF-2、IGF-1、IL-2、IL-3、IL-17A、GM-CSF、IFN-γ、TNF-α和淋巴细胞趋化因子等,促使γδT细胞(DETCs)与周围角质形成细胞、郎格汉斯细胞和其他表皮细胞及各种炎性细胞相互作用,有效诱导表皮细胞分裂,并促使角质形成细胞存活、增殖、迁移及其他炎性细胞(中性粒细胞、巨噬细胞、αβT细胞等)的迁移,启动并放大损伤局部的炎症反应,从而促进组织修复、血管再生过程,甚至HS的形成[ 46 ]。经证实,DETCs还能促使巨噬细胞向创面部位迁移,参与炎症反应,导致创面愈合不良[ 47 ]。因此,γδΤ细胞可能导致HS的形成。

    (4)自然杀伤T细胞(natural killer T cells, NKT)与HS: NKT细胞是天然免疫淋巴细胞,同时表达TCR和NK细胞受体,在感染、自身免疫、肿瘤中发挥重要作用。CD1d分子是CD1家族的一员,结构类似于MHCⅠ类分子,表达于某些抗原提呈细胞表面,主要提呈糖脂抗原。研究发现NKT的浸润主要发生在创面修复的前3 d[ 48 ],在CD1d分子相关抗原或其他抗原的作用下被激活,CD1d分子相关糖脂抗原与NKT细胞受体结合能上调其表面分子CD69的表达,静脉注射抗CD1d分子的抗体后,NKT细胞激活受抑制,其表面CXCR2持续循环,导致CXCR2高表达,这促使NKT细胞像中性粒细胞那样在炎症早期迁移至损伤部位[ 49 ]。在NKT细胞缺乏或使用抗CD1d分子抗体抑制NKT激活的情况下,能增加局部炎性细胞的趋化因子和促进TGF-β1的产生,随之胶原沉积增加,从而有效加速创面愈合。因此,NKT细胞及其相关分子的研究将来有可能成为治疗创面愈合不良、创面瘢痕愈合及HS的新靶点[ 48 , 49 ]。由于NKT细胞也表达NK细胞受体,所以NK细胞是否也参与创面修复过程乃至HS形成过程,仍有待更进一步研究。

     (四)NK细胞

    我们研究小组证实,NK细胞在创面修复免疫调节中起关键作用[ 50 ]。国内外研究也发现并证实NK细胞参与了创伤修复、愈合过程,激活的NK细胞通过分泌一系列的生物活性物质调节着创伤修复、愈合过程中成纤维细胞的增殖与凋亡,以及ECM的合成与降解等一系列生物学过程[ 51 ],但其对病理性瘢痕形成的免疫调控机制的研究国内外尚鲜见报道。

    NK细胞是先天免疫系统的淋巴细胞,被认为是人体第一道防线的重要组成部分,在适应性免疫和炎症中具有重要的细胞毒性和免疫调节作用,其产生的免疫调节因子对早期宿主防御各种病毒、细菌和寄生虫等病原体至关重要。人类NK细胞约占所有外周血淋巴细胞的10%,并且通过CD3阴性表达和CD56阳性表达来进行表征。NK细胞主要包括CD56bright和CD56dim 2种表型。崔荣涛等[ 50 ]研究发现,CD56bright NK细胞能产生更高水平的人免疫调节细胞因子,包括IFN-γ、TNF-β、GM-CSF、IL-10和IL-13等,表明CD56+NK细胞具有独特的天然免疫调节作用。大量研究结果提示,NKT细胞异常浸润会阻碍创面修复、愈合,延迟的创面修复及愈合大大增加了瘢痕形成的概率,小鼠体外敲除具有T细胞功能的NK细胞,其创面修复、愈合过程明显加快且无瘢痕愈合,进一步证实了持续的炎症反应可以促进瘢痕的形成[ 48 , 49 , 52 ]。

    有研究显示,NK细胞可通过其质膜上的跨膜TNF配体超家族(TNF ligand superfamily, TNFSF)13在细胞增殖、分化及免疫、炎症反应等一系列生理和病理过程中起重要调控作用[ 53 ]。还有研究证实,TNFSF13(APRIL)的表达减少与脊髓损伤后纤维瘢痕的形成减少密切相关,主要是通过调控免疫应答反应实现调控创伤愈合的纤维瘢痕形成,但具体的调控机制尚鲜见报道[ 54 ]。基于此,我们认为NK细胞分泌的TNFSF13在瘢痕形成过程中发挥重要作用,我们前期预实验结果也证实TNFSF13能明显增强成纤维细胞的迁移能力。由于TNFSF13是存在于NK细胞质膜上的跨膜蛋白,其调控细胞生物学行为的能力主要通过与各种蛋白或分子结合,参与调控相应的信号通路实现。因此,我们在后续研究中将寻找NK细胞通过TNFSF13调控HS形成、发展的下游信号通路,并探索其在HS形成中的调控机制。

    (五)其他免疫细胞

    1.中性粒细胞

    中性粒细胞是最先到达损伤部位的免疫细胞,仅在局部存活24 h便开始凋亡,在这期间,其除了分泌抗病原微生物类物质外,还能分泌IL-1、IL-17、VEGF、TNF-α等细胞因子,诱导其他免疫细胞至损伤部位,并促使成纤维细胞、角质形成细胞、内皮细胞增殖,促进创面愈合甚至导致HS形成,被认为可能是最先激活局部细胞的细胞信号之一[ 55 ]。有研究证实中性粒细胞在创面愈合过程中起负性调节作用,中性粒细胞缺失的小鼠表现为创面愈合加速及上皮再生,但无明显瘢痕增生[ 52 ]。这提示中性粒细胞在创面修复过程中作用比较复杂,创面愈合不良或过度增生是多因素作用的结果。不同的研究对中性粒细胞的作用呈现出不同的结果,提示其通过与其他免疫细胞相互作用在创面愈合及HS形成过程发挥作用,未来有待继续深入研究其具体机制。

    2.郎格汉斯细胞

    郎格汉斯细胞位于表皮的颗粒层,局部创伤后迁移至损伤部位参与损伤修复。Niessen等[ 56 ]研究结果显示,郎格汉斯细胞在术后第3、12个月HS组织内的含量明显高于正常皮肤组织,提示郎格汉斯细胞在创伤愈合的重塑阶段,即与HS的后期发展关系密切。表皮郎格汉斯细胞与角质形成细胞和深层真皮之间持续的相互作用,抑制IL-1α和促进IL-4释放,可能与HS组织增生有关,IL-1α(由郎格汉斯细胞和角质形成细胞分泌,能刺激胶原酶的释放)在HS表皮中的浓度显著下降,这使胶原降解受抑制,导致HS的形成[ 57 ]。

    以上是对相关免疫细胞在HS形成中免疫调控机制的概述。目前大多研究仅限于研究单一免疫细胞及其免疫分子对HS形成的影响,然而创面愈合乃至HS形成过程中的免疫调控是多种免疫细胞相互作用、同步化的复杂过程,故未来有待研究不同免疫细胞在创面愈合和HS形成中的相互作用机制[ 10 ]。

     二、HS的免疫治疗

    随着对免疫细胞及其参与HS形成机制的研究越来越深入,越来越多的防治HS的免疫疗法也随之呈现,主要有以下几种。

    (一)免疫抑制剂

    1.糖皮质激素

    糖皮质激素治疗HS的方式,目前多以在HS组织内局部注射皮质类固醇为主,在局部起免疫抑制作用,其可从多方面调节HS的形成,包括:(1)下调TGF-β及VEGF表达和上调b-FGF表达;(2)降低成纤维细胞和角质形成细胞的增殖能力、减少胶原合成及ECM的产生;(3)抑制免疫调节细胞的迁移和吞噬作用;(4)抑制NF-κB炎症信号通路的过度激活和炎症因子的过度释放;(5)促进血管收缩,从而减少氧和营养物质的输送;(6)促使瘢痕c-myc和p53基因表达增高,从而诱导瘢痕组织细胞凋亡;(7)通过减少胶原酶抑制因子α1-抗胰蛋白酶及α2-巨球蛋白的含量使胶原酶活性增强来促进胶原降解等,进而减少HS的厚度和体积,减少疼痛和瘙痒感,并使瘢痕更柔软[ 58 , 59 ]。曲安奈德是目前最常用的糖皮质激素药物,其常见的不良反应有毛细血管扩张、色素沉着和局部皮肤萎缩或坏死等,故临床上常与5-氟尿嘧啶、A型肉毒毒素、激光、硅胶片、冷冻等联合使用,其效果往往比单一使用糖皮质激素局部注射要好,同时还能降低其不良反应。

    2.其他免疫抑制剂

    用于治疗HS的其他免疫抑制剂有他克莫司、咪喹莫特、芬戈莫德等。他克莫司是一种神经钙调蛋白抑制剂及免疫抑制剂,能抑制T细胞的活性。体外实验证实其能抑制TGF-β1诱导的成纤维细胞增殖[ 60 ]。咪喹莫特为TLR激活剂,其通过TLR-7诱导机体产生IFN-α、TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12等细胞因子,通过调节Th1和Th2细胞相关趋化因子的表达,进而影响瘢痕增生,临床上常用的为5%咪喹莫特乳膏,能有效缓解HS和瘢痕疙瘩[ 61 ]。芬戈莫德是一种新型的免疫抑制剂,是日本京都大学腾多朗教授等从寄生蝉幼虫子囊菌培养液中提取的多壳菌素,经化学结构修饰后获得,对炎症反应有一定的抑制作用,不良反应和细胞毒性较小,不会造成全身的免疫抑制,也不影响T、B细胞的活化、增殖及功能效应。马达等[ 62 ]的实验结果显示,经芬戈莫德治疗后的兔耳HS组织TGF-β和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor, CTGF)蛋白阳性率均明显下降,CTGF是TGF-β/Smads信号通路的下游分子,通过刺激成纤维细胞的生长、增殖,增加ECM的合成和血管形成,对瘢痕增生起促进作用,这提示芬戈莫德通过抑制TGF-β和CTGF的表达,从而抑制HS增生。

 

     (二)细胞因子

    1.生长因子中和抗体

    由于诸多生长因子与HS的形成有关,包括TGF-β、VEGF、PDGF、FGF等,越来越多的学者将焦点集中于抗体中和法来治疗和减轻瘢痕。Wang等[ 63 ]将抗TGF-β1、PDGF、ET-1、VEGF和b-FGF中和抗体分别加入培养基中,观察它们抑制成纤维细胞的差异,结果显示成纤维细胞的生存能力、合成胶原的能力明显下降,凋亡增加,其中抗TGF-β1、PDGF和b-FGF中和抗体的作用更显著。提示生长因子中和抗体能有效抑制成纤维细胞的活性,从而减轻瘢痕增生。

    2.IFN

    IFN是天然存在的对HS有抗纤维化治疗作用的细胞因子,其中IFN-α2b和IFN-γ用于治疗HS,通过TGF-β/Smad7信号通路抑制TGF-β的表达,直接或间接抑制成纤维细胞合成Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白并增强胶原酶的活性,从而减少ECM合成并促使其降解,起到缓解HS的目的[ 64 ],但有注射部位疼痛和流感样症状等不良反应。

 

    三、小结与展望

    HS不仅影响美观,而且可能造成功能障碍,影响患者的生活和心理状态。目前,由于HS发生、发展机制尚不明确,临床上也缺乏有效的防治措施,因此,明确HS病理机制并研发新的治疗手段是我们亟待解决的问题。通过对巨噬细胞、MC、T淋巴细胞、中性粒细胞及郎格汉斯细胞等免疫细胞在创面修复、愈合乃至HS形成过程中机制和常见免疫疗法的归纳和总结,我们从中学习并研究了免疫调控创面修复和瘢痕形成的炎症信号通路,有助于进一步了解HS形成的机制。近年来,随着本课题组对病理性瘢痕机制的研究,发现沉默信号调节因子1(silent information regulator 1, SIRT1)通过调控瘢痕成纤维细胞的生物学行为,能够促进病理性瘢痕的进展,但其下游具体的调控机制尚不清楚[ 65 ]。既往研究发现SIRT1能通过调节免疫细胞的作用,帮助组织细胞抵御外界应激,改善细胞的代谢功能,参与氧化应激、炎症反应、纤维化、细胞凋亡、上皮间充质转化等多种生理、病理过程[ 66 , 67 ]。因此,SIRT1能否通过某种免疫调控机制影响HS的形成仍有待进一步研究。随着对HS形成机制和免疫调控机制的认识不断深入,以及实验技术和转化医学的不断发展,相信HS形成的机制将会进一步被阐明,并且更多通过免疫调控预防和治疗HS的有效措施也将被应用于临床。


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