皮肤作为人体最大的器官,是抵御外界损伤的第一道屏障,因此皮肤也最容易受到伤害[1]。当皮肤完整性遭到各种破坏时,难免导致创面形成。创面愈合的过程中需要多种类型细胞、细胞外基质及细胞因子相互协调,共同参与炎症反应期、细胞增殖期、组织重塑期,以此高效、精准、有序地调控创面愈合,使得机体得以很好的修复[2]。但是在整个过程中,任何一个分子或者细胞出现异常,都会导致创面修复异常。目前创面愈合相关信号转导通路已有大量的研究,但许多的潜在的信号转导通路仍需要深入研究;并且这些通路在创面愈合过程中并非独立,而是相互联系,形成调控网络,更加深入的研究其通路之间的联络就显得尤为重要。本文将概述创面愈合相关信号转导通路以及这些通路之间的联系,为寻求更好的创面治疗提供新方法。
1. 炎症反应期
当受到损伤时,机体启动生理性凝血,同时伴随着各种炎性细胞的浸润、大量细胞因子,生长因子分泌。依靠Wnt配体蛋白激活的β-catenin是最早对损伤做出反应的分子之一。Wnt基因最早发现于果蝇中,该基因的突变引起果蝇无翅表型,因此被命名为无翅基因wg(wingless)。1982年,哺乳动物中第一个Wnt基因在小鼠的乳腺癌细胞中通过克隆而获得[3]。Wnt/β-catenin 信号传导通路直接参与胞外信号转导,调控细胞增殖、分化、凋亡及迁移。在该阶段,Wnt/β-catenin信号通路在伤口处被激活,并且参与了包括炎症控制、程序性细胞死亡到伤口部位干细胞的招募等后续愈合过程[4]。NF-κB通路可激活多种促炎因子相关基因,通过产生炎症介质和VEGF 在创面愈合的炎症期发挥关键作用。在损伤的早期阶段,中心粒细胞和T淋巴细胞经过钙离子通路和PKC上调和增加过氧化物酶产物而发挥生物学效应。JAK/STAT通路也是比较重要的信号传导通路,其负责调节细胞增殖、迁移、分化和凋亡等活动;研究发现在JAK/STAT 通路中,JAK参与IL-6特异性受体 IL-6Rα 的细胞质结构域磷酸化,参与了创面愈合的免疫应答;而该通路与Wnt/β-catenin信号通路存在一定的联系,激活的JAK/STAT 信号通路与Wg信号协同促进创面修复。
2. 细胞增殖期
该阶段大概处于皮肤损伤后的24~48小时,大量角质形成细胞、成纤维细胞通过迁移、增殖和分化使肉芽组织的生长、胶原合成、伤口收缩以及再上皮化。内皮细胞在胶原酶和其他酶的作用下,从未受损的血管部位分离后,向损伤部位迁移并增生促进血管内皮细胞增生,内皮细胞慢慢地形成管状结构和毛细血管芽,并相互连接形成血管网,血管形成。TGF-β/Smad信号通路最初被认为对创面修复中细胞增殖具有刺激和抑制作用。在真皮,TGF-β 可通过促进成纤维细胞肌成纤维细胞转换来增加后者数量,进一步促进真皮中的胶原生成增多,但是,对表皮的角质形成细胞,TGF-β则可以抑制其增殖;研究表明,在创面愈合过程中,PI3K/Akt通路对细胞极性和迁移速度起决定性的调控作用[5]。此外,该通路在EMT过程中也至关重要,其可能是通过抑制GSK3β来稳定β-catenin,从而促进EMT。Notch1信号通路也是人体的一条重要信号通路,其涉及细胞分化、细胞增殖及凋亡,研究表明该通路可促进创面愈合过程中的新血管生成。早期的肉芽组织中含有大量的小血管,通过持续的ERK1/2激活对抗凋亡,控制内皮细胞的增殖,并提高VEGF表达来促进血管的形成。ERK和p38MAPK两条通路在伤口的收缩中起作用,有益于伤口的覆盖。
3. 组织重塑期
在损伤后的2~3周,成纤维细胞、血管内皮细胞逐渐凋亡、减少,胶原沉积降低。胶原降解、重排,修复细胞凋亡、消失,最终修复与重塑形成瘢痕或无功能的组织。此阶段,Wnt/β-catenin信号通路中增加的Wnt信号则抑制炎症反应;另外,JNK通路可改变细胞形状,在创面修复中发挥着作用。研究还发现,在TGF-β/Smad信号通路中,TGF-β3可减少创面瘢痕形成,重组TGF-β3或许可以促进创面无瘢痕愈合[6]。
4. 总结与展望
综上所述,在创面愈合过程中,Wnt/β-catenin、TGF-β/Smad、PI3K/Akt 、JAK/STAT等信号通路发挥着重要的作用;但以上信号传导通路,可能只是其中的一方面,继续深入研究或可从中发现新的信号传导通路。而单个通路不同分子之前的关联,以及不同信号通路之间的交叉位点,都对创面愈合至关重要;故各个信号传导通路的相互联系仍需今后进一步的深入研究。
参考文献
[1] DĄBROWSKA A K, SPANO F, DERLER S, et al. The relationship between skin function, barrier properties, and body-dependent factors [J]. Skin Res Technol, 2018, 24(2): 165-74.
[2] FU X B. [The relationships of dressings and wound repair and tissue regeneration] [J]. Zhonghua Shao Shang Za Zhi, 2012, 28(5): 327-8.
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[4] WHYTE J L, SMITH A A, HELMS J A. Wnt signaling and injury repair [J]. Cold Spring Harb Perspect Biol, 2012, 4(8): a008078.
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[6] FERGUSON M W, DUNCAN J, BOND J, et al. Prophylactic administration of avotermin for improvement of skin scarring: three double-blind, placebo-controlled, phase I/II studies [J]. Lancet, 2009, 373(9671): 1264-74.