伤口愈合与瘢痕 损伤后的组织修复是一个复杂的现象,触及复杂的机制。皮肤为身体提供了避免外部伤害的主要维护,并且在维持体内环境均衡方面也是必不可少的。 真皮位于表皮下方,是皮肤最厚的部分,主要由密集的胶原纤维细胞外基质网络组成,支持特定的真皮附件,包含毛囊、皮脂腺和汗腺。真皮 (肌)成纤维细胞在细胞外基质的合成和维持以及伤口愈合过程中起着重要作用。 在愈合过程中,成纤维细胞增殖并迁移到伤口部位,固然这些细胞的来源尚不分明。此外,对存在于皮肤中的祖细胞的研讨,它能够分化成许多不同的细胞类型,代表了一个有趣的细胞来源,这种细胞可能能够(在正确的刺激下)促进伤口愈合,改善受损或难以愈合的伤口的修复过程,或能够修矫正度瘢痕的过程。 在本文中,将对这些不同方面中止扩展,包含参与调理皮肤伤口愈合和瘢痕构成的生化、细胞和物理要素(例如细胞因子、机械张力和神经支配)。 瘢痕构成的普通机制 伤口愈合阅历了三个动态且相互关联的阶段,这些阶段在时间上相互堆叠:炎症期、增生期(随着肉芽组织的展开)、成熟和瘢痕构成的重塑期。 炎症期开端于毛细血管损伤,失血招致凝块构成,凝块由纤维蛋白和纤维衔接蛋白组成,并阻止进一步的失血。因而,伤口部位被暂时基质掩盖,为各种细胞的迁移提供了支架。 伤口中趋化因子的最初来源是存在于血块中的血小板,这些血小板降解并提供多种因子,刺激生殖细胞、中性粒细胞和巨噬细胞募集。同时,成纤维细胞和内皮细胞被对这些细胞具有趋化性的生长因子所吸收。 增殖阶段包含血管生成,即新血管生出息入伤口。血管生成对组织修复至关重要,由于它为伤口提供血管灌注,输送氧气和营养,从而促进细胞增殖,包含成纤维细胞的增殖。 伤口最初是缺氧的,由于它缺乏正常的灌注,而缺氧自身是生长因子释放的重要刺激要素,包含调理血管生成的因子。在增殖期,血管生成继续中止,并最终构成更正常的灌注水平。血管生成的调理可能是改善伤口修复的一个目的,特别是在那些血管生成延迟或异常被以为在愈合损伤中起作用的病例中。 肉芽组织中的 成纤维细胞被激活,称为 肌成纤维细胞。这些肌成纤维细胞担任合成和堆积细胞外基质成分,逐步取代暂时基质。肌成纤维细胞也表示出 收缩特性,在肉芽组织的收缩、牵引和成熟中起主要作用。 重塑期蛋白水解酶发挥着重要作用,特别是基质金属蛋白酶(MMPs)家族及其抑止剂(金属蛋白酶组织抑止剂[TIMPs])。然后,细胞外基质的合成被减少,固然没有完整中止,组成基质的成分随着基质的重建而改动。 III型胶原是肉芽组织中的主要胶原,逐步被I型胶原取代,I型胶原是正常未损伤真皮中的主要结构蛋白。 对皮肤的弹性起主要作用的弹性蛋白,在肉芽组织中缺失的弹性蛋白也会重新呈现。在人体深层创面中,弹性蛋白纤维在创面愈合后不能完整再生,既缺乏弹性蛋白纤维,也不能显现正常的结构组织。 在伤口愈合的最后阶段,血管细胞和肌成纤维细胞的凋亡招致肉芽组织中的细胞数量显著减少。 肌成纤维细胞的来源 部分结缔组织是伤口中成纤维细胞的主要来源。位于伤口边沿的真皮成纤维细胞能够取得肌成纤维细胞表型,然后在组织修复中发挥作用。 研讨表明,肌成纤维细胞的来源包含 部分间充质干细胞、循环细胞(称为纤维细胞)、骨髓来源的循环细胞。它们能够弥补部分红纤维细胞的募集和分化,这些细胞的数量缺乏以修复和重塑过程。 肌成纤维细胞表型的调理 伤口愈合和皮肤内环境稳定受多种细胞因子和生长因子调理。一些生长因子直接作用于肉芽组织的构成和成纤维细胞的活性,而另一些生长因子则作用于血管和上皮细胞。 在直接作用于成纤维细胞的因子中,转化生长因子-β1(TGF-β1)是肌成纤维细胞分化的有效诱导因子。除了诱导α-平滑肌肌动蛋白的表白外,转化生长因子-β1(TGF-β1)还激烈刺激细胞外基质蛋白的合成。 转化生长因子-β1(TGF-β1)还经过降低MMP活性同时刺激TIMP表白,从而影响基质金属蛋白酶(MMPs)及其金属蛋白酶组织抑止剂(TIMPs)之间的均衡,从而有利于基质的堆积。转化生长因子-β1(TGF-β1)对成纤维细胞分化的作用需求ED-A纤维衔接蛋白的存在,这阐明生长因子激活、细胞外基质和细胞功用调理之间存在密切关系。 正常和病理条件下成纤维细胞表型的演化。 当细胞向肌成纤维细胞表型分化时,察看到肌成纤维细胞表型的变更始于原肌成纤维细胞的呈现。这些细胞具有由β-和γ-细胞质肌动蛋白组成的应激纤维。然后,至少在某些状况下,这些细胞进化为完整分化的肌纤维母细胞。 这些细胞具有含有α-平滑肌肌动蛋白的应激纤维。可溶性因子如转化生长因子-β1(TGF-β1)、细胞外基质(ECM)成分如ED-A纤连蛋白和/或机械微环境均参与肌纤维母细胞分化。 肌纤维母细胞随后可能经过凋亡而消逝,而失活招致静止表型,至少在体内尚未明白证明。假如肉芽组织未发作重塑阶段(肉芽组织中没有肌成纤维细胞和血管细胞凋亡,也无细胞外基质的重组),则肌成纤维细胞可能持续存在,招致以过度瘢痕为特征的病理状态 肌成纤维细胞在病理性瘢痕中的作用 在某些状况下,伤口愈合过程呈病理过程,招致病理性瘢痕构成。这种异常修复过程可能是肉芽组织重塑受损的结果,从而招致例如以增生性或瘢痕疙瘩的方式呈现的皮肤异常修复以及内脏器官的纤维化。 增生性瘢痕和瘢痕疙瘩都以细胞外基质异常积聚为特征。α-平滑肌阳性肌成纤维细胞在增生性瘢痕中大量存在,这些细胞收缩,招致瘢痕收缩,特别是当瘢痕组织位于接受机械张力的区域时。 这种状况下,特别是当瘢痕临近关节,包含肩膀,肘部,伎俩,膝盖和脚踝。严重烧伤后常可见增生性瘢痕的发作,而长期的炎症提示增生性瘢痕发作的风险增加。 机械张力的作用 由于肌成纤维细胞具有收缩性以及与细胞外基质的密切关系,肌成纤维细胞对其机械环境十分敏感,机械信号在调理肌成纤维细胞的活动中起着重要作用。 伤口被拉伸或用夹板固定,招致机械负荷增加,进而增加肌成纤维细胞活性,招致瘢痕构成增加。这些模型在某种水平上模仿了有时在人类身上察看到的增生性瘢痕。因而,伤口的机械环境和张力是减少瘢痕构成需求思索和管理的基本要素。 神经支配在皮肤愈合中的作用 最近研讨表明,皮肤的神经支配在正常和病理性伤口愈合中都起着重要作用。但是,伤口愈合过程中觉得和自主神经支配的确切作用仍有待明白肯定。 角质构成细胞、黑素细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞均表白多种神运营养因子,包含神经生长因子、神运营养因子、脑源性神运营养因子及其受体,这些促进细胞增殖和分化。 神经肽包含降钙素基因相关肽、P 物质和血管活性肠肽,能够调理MMP-2(基质金属蛋白酶-2)和MMP-9(基质金属蛋白酶-9)的活性,两者在肉芽组织重塑和瘢痕构成中起重要作用。此外,这些神经肽在皮肤创伤愈合过程中也作用于I型和III型胶原的合成,促进真皮成纤维细胞粘附并分化为成肌成纤维细胞。 这些神经肽对细胞外基质的组成及其组织的影响是至关重要的,由于曾经证明,依赖于细胞外基质组织的机械微环境,能够影响成纤维细胞到肌成纤维细胞的分化。最后,MMPs(基质金属蛋白酶)的调理也会影响潜在TGF-β1的后续激活,转化生长因子-β1(TGF-β1)与MMPs(基质金属蛋白酶)有关。 皮肤损伤会招致免疫细胞和觉得神经末梢释放大量的炎症介质。这些包含白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α、缓激肽、P 物质、降钙素基因相关肽、神经生长因子和前列腺素,它们的释放招致了伤口中的“炎症汤”。 在瘢痕疙瘩中,神经纤维密度明显高于正常皮肤样本,病症包含瘙痒、疼痛、对热和冷的异常热觉得阈值以及与热觉得相关的疼痛都有报道,表明小神经纤维参与了该疾病的发病机制。 运用手术去神经的研讨表明,这些动物的伤口愈合迟缓,伤口中发炎细胞的数量减少,伤口收缩延迟,以及再上皮化延迟。研讨表明,觉得纤维释放的神经肽在伤口愈合过程中发挥了重要作用,特别是对肉芽组织的影响。 皮肤等组织经过机械敏感的伤害感受器对张力等外部机械力作出反响,其神经元细胞体位于脊髓的背根神经节c。因而,当机械力作用于瘢痕时,瘢痕内和周围的机械敏感的伤害感受器将机械刺激转化为电信号,传送到脊髓的背根神经节,然后传送到大脑a。这会产生对机械力的躯体觉得(例如,疼痛和/或瘙痒)。同时,电信号从背根神经节返回到皮肤机械敏理性伤害感受器b。进而惹起外周终末释放神经肽。 肌成纤维细胞与瘢痕 肌成纤维细胞(红色箭头)是伤口愈合过程中的关键细胞。越来越明显的是,肌成纤维细胞过多是招致过度瘢痕构成的主要机制。阻断促生存机制,特别是与机械环境相关的机制,并改动肌成纤维细胞表型以取得能够重塑细胞外基质过度堆积的细胞,无疑是开发积极调理瘢痕构成的治疗计划的新途径。 参考文献 1. Bochaton-Piallat ML, Gabbiani G, Hinz B. The myofbroblast in wound healing and fbrosis: answered and unanswered questions. F1000Res. 2016;5:pii: F1000 Faculty Rev-752. 2. Buhé V, Trimaille A, Schollhammer M, Morvan F, Hu W, Egles C, Desmoulière A, Misery L. Heterogeneity of skin re-innervation after burns and factors involved in its regulation: a pilot study. Acta Derm Venereol. 2018;98(2):280-1. 1 END 1 瘢痕的网课内容涵盖了基础机制、评价、治疗伎俩和临床病例等内容,值得想了解瘢痕学问的人员去学习。 |