李娜，柳越冬，李桂君，许博佳，林亚南，李楠，姜莎莎

(1.辽宁中医药大学第三临床学院，沈阳 110032； 2.咸阳市中心医院肛肠科，陕西 咸阳 712000；3.辽宁中医药大学附属第三医院院长办公室，沈阳 110000)

瘢痕疙瘩是指皮肤伤口愈合或不明原因所致的皮肤损伤愈合后形成的过度生长的异常瘢痕组织，在5%～15%的伤口中会出现瘢痕疙瘩[1]。瘢痕疙瘩是一种慢性炎症过程，临床上虽然应用了硅凝胶、激素类药物、肉毒杆菌注射剂、激光和压力疗法等多种手段[2]，但大多数抗瘢痕药物通常仅用于预防或辅助治疗，并不能取代或等同于手术切除。鉴于瘢痕给患者带来的心理压力、身体不适和经济压力，揭示瘢痕发病的原因和机制显得极为重要。对形成瘢痕疙瘩基因表达调控机制的进一步研究，可为探寻新的有效药物治疗方法提供研究方向。另外，通过多种途径和方式对靶基因进行相关调控，也是瘢痕疙瘩研究中极为重要和迫切需要的。理想的瘢痕预防的一线治疗应该是药物能够对瘢痕靶基因和疾病信号通路进行调控。从瘢痕疙瘩相关的差异基因、特征基因及信号通路多角度入手，有助于科研人员和临床医师更加快速、有效地找到方法，从而解决早期诊断、个体化预防和治疗的问题。现就瘢痕疙瘩信号通路的研究进展予以综述。

1 瘢痕疙瘩的信号通路

1.1转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)信号通路 瘢痕形成包含炎症、增殖和重构三部分。皮肤组织受伤后，细胞因子、趋化因子、巨噬细胞及成纤维细胞进入增殖期修复创面，细胞外基质(extracellular matrix，ECM)形成了一个维修框架结构以修补伤口，含有肌动蛋白丝的肌成纤维细胞闭合伤口，未成熟的瘢痕可以过渡到最后成熟的阶段，如果这个过程被中断则会出现异常瘢痕[3]。TGF-β1长久以来被认定为损伤后组织修复和纤维化的关键介质[4]。TGF-β1与纤维化性皮肤疾病密切相关，参与创伤愈合、炎症等多种生理过程。有研究发现，TGF-β1可产生促炎反应，其特征是产生促炎症细胞因子γ干扰素和白细胞介素(interleukin，IL)-17A，IL-17A/IL-1β/TGF-β1轴对纤维化的发展至关重要，证实了TGF-β家族在瘢痕疙瘩中发挥了基因依赖性表达调节的重要作用[5]。TGF-β由调节性T细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和血小板等产生。

对于巨噬细胞状态的研究，从下游生成物的角度揭示了TGF-β信号通路在瘢痕疙瘩中的高度激活状态。TGF-β水平升高可阻断原始T细胞向辅助性T细胞1型效应表型的分化，促进其向调节性T细胞亚群的转化，并可抑制树突状细胞的抗原呈递功能[6]。在瘢痕疙瘩真皮中，M2型巨噬细胞浸润显著多于M1型巨噬细胞，而浸润的M2型巨噬细胞数量与TGF-β信号通路的高激活水平有关[7]。真皮成纤维细胞可诱导产生IL-4/IL-13，通过Ras同源基因家族蛋白A/Rho相关卷曲螺旋蛋白激酶通路介导TGF-β1激活，导致骨膜蛋白在真皮和基膜高表达[8]。

出现物理损伤后，丝氨酸蛋白酶、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和整合素介导的配体活化激活TGF-β信号通路，除了上述调控手段，TGF-β信号通路还可通过与其他信号通路的串话发挥作用。目前已经证实，TGF-β信号通路的上游靶基因叉头框蛋白M1[9]、干扰素调节因子3[10]、PRKN(E3 ubiquitin-protein ligase parkin)基因[11]、NEDD4L(NEDD4 like E3 ubiquitin protein ligase)基因[12]、内肽酶Meprin是瘢痕疙瘩的调控基因，这些基因的下调或剔除可有效抑制TGF-β1诱导的瘢痕疙瘩成纤维细胞(keloid fibroblasts，KFs)活化、ECM的积累。与之相比，内源性肽LYENRL、跨膜蛋白88基因作为信号途径的上游靶基因，则发挥负向调控作用，其作用机制是通过基因上调抑制激活TGF-β1/Smad信号，并与信号转导及转录激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)信号通路进行串话，通过阻断绑定的激活蛋白-1与TGF-β1启动子的相应区域结合，进而抑制TGF-β1的基因表达[13-14]。

胶原形成、胶原纤维和其他多聚体结构的组装、胶原蛋白降解这3个功能维持了胶原的稳定性，而瘢痕疙瘩组织中释放的TGF-β对胶原功能的影响，是在转录水平胶原过度沉积、关键性靶蛋白以及微RNA(microRNA，miRNA)的调控下发生作用的[15]。炎症中产生的热激蛋白90可以影响人真皮成纤维细胞中TGF-β诱导的胶原合成[16]。miR-29、miR-205-5p也是通过TGF-β信号通路抑制胶原蛋白Ⅰ型和胶原蛋白Ⅲ型，同时发挥抑制丝氨酸/苏氨酸激酶磷酸化和α-型肌动蛋白表达的作用[17]。

1.2STAT3及其受体信号通路 STAT3信号通路是经典的炎症信号通路，包括生长激素、IL-6家族细胞因子和粒细胞集落刺激因子等在内的细胞因子，在组织损伤后大量释放，同时Janus激酶磷酸化STAT3，然后二聚化并进入细胞核，激活细胞因子应答基因的转录[18]。STAT3信号通路参与了瘢痕疙瘩的发病过程、迁移、增殖和细胞周期进展[19]。除了Janus激酶激活途径外，其他多途径的串话也会导致STAT3的磷酸化。

一项类似中性粒细胞衰竭的小鼠实验发现，与无中性粒细胞减少的小鼠相比，中性粒细胞减少症的小鼠损伤后组织修复创面愈合无瘢痕，中性粒细胞既有很强的抗感染能力，也具有导致创面瘢痕的作用[20]。在神经胶质瘢痕形成的研究中，STAT3基因剔除的小鼠，在缺乏巨噬细胞和功能中性粒细胞的条件下，愈合的伤口往往呈现较小的瘢痕[21]。炎症释放的IL-10介导的自噬抑制，分别激活IL-10/IL-10受体/STAT3和IL-10/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)这两个信号通路，并通过STAT3、Akt和mTOR三者之间的串话来调节，特别是STAT3和mTOR之间的串话；另外，研究人员应用OSI-027(mTORC2抑制剂)靶向mTORC1/2，抑制瘢痕疙瘩角质形成细胞的增殖和迁移[10]。

通过测序技术分析发现，STAT3信号是KFs中最富集的信号通路，其细胞内信号通路相关分子(如p-Smad2、p-Smad3、p-STAT3和磷酸化胞外信号调节激酶)的蛋白水平均是药物干预后需要下调的指标[22]。另有研究发现，miR-486-5p可通过调控Smad2的表达抑制人增生性瘢痕成纤维细胞的生长；miR-152-5p通过调控人KFs Smad3的表达，抑制细胞增殖和迁移，促进细胞凋亡；miR-21和miR-96可通过靶向Smad7促进瘢痕疙瘩中的胶原沉积[23]。

1.3Wnt信号通路 Wnt的异常活化与瘢痕疙瘩的发生、发展密切相关。Wnt/β联蛋白(β-catenin)通路存在20多种靶基因(包括原癌基因Myc、细胞周期蛋白D、CD44基因、MMP和血管内皮生长因子)，均与人类KFs细胞周期相关[24]。TGF-β/Smad途径与Wnt/β-catenin途径在病理性瘢痕形成中也存在复杂的协同作用，TGF-β1和β-catenin/T细胞特异性转录因子通路可协同调节MMP和胶原蛋白的表达水平[25]。

有研究发现，长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)与 miRNA 结合也参与了瘢痕细胞自噬的调节和组织修复的生物学调控[26]。已发现lncRNA AC067945.2过表达可下调皮肤成纤维细胞中胶原蛋白的表达，并通过Wnt信号通路上的血管内皮生长因子产生调控作用[27]。另外，通过抑制miR-31a-5p的表达，即可在Wnt/β-catenin信号通路中下调人真皮成纤维细胞中IL-25的表达，降低炎症反应[28]。此外，Wnt信号通路上的分泌型卷曲相关蛋白1(secreted frizzled related protein 1，SFRP1)启动子高甲基化可导致SFRP1的表达缺失，SFRP1的表达下调对T细胞特异性转录因子依赖性信号通路有负调控作用，可导致瘢痕疙瘩的发生[29]。

1.4整合素信号通路 瘢痕疙瘩的特征是异常和过度的ECM沉积。整合蛋白家族由介导细胞对ECM结合反应的主要细胞表面受体-整合素受体组成，在ECM中与细胞骨架连接蛋白形成结构和功能上的连接。由整合素/ECM相互作用介导的信号转导，参与瘢痕细胞对生长因子的信号应答，并具有调控细胞增殖、细胞骨架重组等作用。

对瘢痕疙瘩蛋白结构域和特性的分析发现，瘢痕疙瘩关键基因的结构域均在整合素域超家族多个结构域上，而整合素影响细胞和细胞、细胞和ECM环境的多种因素，包括上皮钙黏素、MMP、血管内皮生长因子等血管生成因子的异常表达，导致皮肤肿瘤的发生、侵袭和转移，整合素参与了成纤维细胞的相互作用和胶原代谢，同时也参与了胶原酶的激活[30-31]。各种来自创面外部、内部的物理或化学刺激会促进炎症反应，且刺激的强度、频率和持续时间决定了瘢痕出现的速度、方向、速度生长及症状的强度[2]。机械刺激可调节整合素、Akt和黏附激酶，导致细胞增殖，最终导致纤维化。一项应用不可逆脉冲电穿孔皮肤但保留皮肤ECM结构的研究显示，消融6个月后，整个消融区域的表皮、皮脂腺、肉圆肌、毛囊、微血管系统和竖毛肌全部重新形成，表明ECM结构在无瘢痕创面愈合过程中对细胞分化、迁移和信号转导起关键作用[32]。

1.5磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/Akt信号通路 损伤后组织修复是一个复杂的代谢过程，大量巨噬细胞趋化因子和补体C3等炎症细胞聚集，清理坏死细胞及其代谢产物，同时伴随大量的细胞因子和生长因子释放[如PI3K/Akt/mTOR通路的激活因子(包括表皮生长因子、促生长因子、胰岛素和钙调蛋白等)被释放]，在PI3K磷酸化后，Akt被激活并位于质膜上，信号通过Akt传递到不同的下游靶点，控制瘢痕细胞的生长、增殖和存活过程[33]。

已有研究证实，通过调控PI3K/Akt通路可抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞的增殖[34]。miR-188-5p、miR-205、miR-181a、miR-21可介导不同的目标蛋白或目标基因，在瘢痕疙瘩中通过PI3K/Akt/MMP-2/9信号通路调控细胞的增殖和侵袭作用[35]。丹参[36]、苦参碱[37]、三七皂苷R1[38]、五倍子瘢痕膏[39]等中药及其活性成分也可通过PI3K/Akt信号通路抗纤维化。

1.6上皮-间充质转化信号通路和瘢痕疙瘩的类癌性质 创面愈合的转录程序率先激活并在创口侵袭，发挥了与诱导细胞增殖和代谢有关的功能，即皮肤组织损伤后率先激活毛囊干细胞可塑性和毛囊干细胞，随后基因和蛋白质表达发生变化，以修复皮肤屏障[40]。目前毛囊间充质细胞在皮肤修复中已被广泛应用。有研究发现，人脂肪干细胞和人瘢痕增生纤维细胞共培养后，人脂肪干细胞通过下调TGF-β1和Notch-1表达水平，显著降低了人瘢痕增生纤维细胞的增殖、迁移和收缩能力[41]。瘢痕疙瘩和皮肤癌症之间最引人关注的相似之处是它们具有共同的细胞生物能学、表观遗传甲基化特征以及其他疾病生物学(基因型和表型)行为中的上皮-间充质转化。很多基因(如MMP-2、角蛋白19和SFRP1)均是与肿瘤侵袭性有关的指标[42]。基于此，细胞毒药物、抗肿瘤药物被广泛应用于瘢痕疾病的治疗。

2 与瘢痕疙瘩相关的miRNA

miRNA在KFs增殖、分化、凋亡和癌变等多种生物学和病理学过程中发挥着抑制和调控作用。目前miRNA调节人增生瘢痕成纤维细胞凋亡的确切机制尚未阐明，一般认为是多种途径共同作用的结果。miRNA影响成纤维细胞的生物学功能可能与以下几方面有关：①通过靶基因、靶蛋白直接发挥作用，miR-29[43]、miR-30a-5p[44]、miR-194-3p[45]、miR-203、miR-141-3p通过靶向不同的靶基因调控瘢痕疙瘩成纤维细胞的凋亡、增殖、侵袭和迁移。②对胶原发挥调控作用，miR-98通过靶向Col1A1抑制人增生性瘢痕成纤维细胞增殖[46]。③多协同参与信号通路，相关报道指出，miR-199a-5p、miR-21-5p、miR-214-5p、miR-424-5p和miR-205-5p等与促分裂原活化的蛋白激酶信号通路和缺氧诱导因子-1信号通路相关，参与瘢痕的表达调控[47]。④在瘢痕疙瘩多信号通路中，miRNA参与转录后水平调控，影响自噬相关蛋白的表达，从而参与自噬的调控。⑤miRNA对KFs线粒体信号通路有影响，miR-21过表达抑制细胞色素C向细胞质释放，随后细胞内的胱天蛋白酶9和胱天蛋白酶3活性降低，提示线粒体介导的促凋亡通路受损[48]；而应用miR-21抑制剂可通过线粒体信号通路诱导瘢痕疙瘩凋亡；应用转染手段可诱导KFs生长抑制、细胞凋亡和G2/M期阻滞，激活线粒体凋亡通路，从而治疗瘢痕疙瘩[49]。

3 小 结

瘢痕疙瘩所涉及的信号通路和驱动基因目前尚不清楚。损伤后组织修复是一个复杂的代谢过程，当出现烧伤、手术、痤疮感染及其他外伤等局部损伤时，任何入侵的病原菌或微生物均会激活弥散的炎症反应，通过招募局部释放趋化因子、中性粒细胞、单核细胞和其他先天免疫细胞到伤口部位以清除细胞碎片、感染性病原菌或微生物，同时激活以IL-17a/IL-1β/TGF-β1轴为首的多条炎症信号通路。应用药物对瘢痕靶基因和信号通路进行有效调控与临床多条炎症通道的干预、血管微环境的重建、预防局部癌变的治疗原则是一致的。