脂多糖與成纖維細胞在創面修復中的作用機制研究進展

田馨如 唐乾利

隨著社會經濟的不斷發展以及居民疾病譜的不斷改變， 因外傷以及截癱、 糖尿病等慢性疾病造成的壓瘡、 糖尿病足等皮膚損傷患者逐年增多［1］， 且由于皮膚損傷的病因和嚴重程度不同， 如若治療不當可導致創面遷延不愈［2－3］， 甚至引發嚴重感染而危及患者生命安全［4］。 創面愈合涉及局部組織再生、 修復、 重建等一系列病理生理過程， 其本質是機體對各種有害因素引起的組織細胞損傷的固有防御性和適應性反應［5－6］。 成纖維細胞是機體組織修復階段的主要細胞， 可通過活化、 遷移、 增殖參與創面的修復， 促進肉芽組織的生成和創面的愈合［7－9］。 革蘭氏陰性菌是導致創面感染的常見微生物， 而脂多糖是革蘭氏陰性菌細胞壁外壁的主要成分之一， 其可通過釋放內毒素而影響創面的愈合。且諸多研究發現， 低濃度脂多糖可通過促進成纖維細胞增殖而促進創面愈合， 而高濃度脂多糖除可造成成纖維細胞異常分泌合成細胞外基質蛋白導致增生性瘢痕形成外， 還可抑制成纖維細胞的正常增殖而影響創面愈合［10－13］。 本文主要對近年來脂多糖與成纖維細胞在創面修復中的作用機制予以綜述，以期為創面治療提供新的思路。

1 成纖維細胞在創面修復中的作用

皮膚是人體最大的器官， 具有防御外界刺激、分泌汗液及油脂、 調節體溫和感受外界刺激等作用［14－16］。 創面愈合作為機體的一種防御性反應，由成纖維細胞、 上皮細胞等多種細胞以及血管內皮生長因子、 成纖維細胞生長因子等多種生長因子共同參與完成［17］。 有研究認為， 創面愈合過程分為凝血期、 炎癥期、 修復期3 個時期［18］， 其中凝血期創面周圍小血管、 毛細血管等反應性收縮使局部血流減少， 觸發內外源性凝血過程， 導致血小板釋放的血小板衍化生長因子增多并與成纖維細胞膜表面受體結合， 促使成纖維細胞增殖； 炎癥期白細胞釋放血管活性物質使局部血管擴張［19］、 病原微生物感染或殘存壞死組織刺激均可導致創面發生炎癥反應［20－21］， 巨噬細胞在清除病原體、 吞噬壞死組織碎片的同時刺激成纖維細胞增殖、 分化， 并分泌大量細胞外基質及生長因子， 促進膠原蛋白合成［22］； 修復期成纖維細胞向終末表型肌成纖維細胞轉化， 胞內肌動蛋白骨架按張力方向排列， 共同參與創面收縮［23－24］。

成纖維細胞參與了創面愈合的全過程， 其數量及功能均可影響創面的愈合進程。 研究顯示， 成纖維細胞的數量在正常組織中保持恒定， 通過遷移、增殖和分化保持組織器官穩態， 而皮膚損傷后， 成纖維細胞在炎癥反應刺激下異常增殖的同時， 還可分泌膠原蛋白等細胞外基質成分， 為創面修復創造有利條件［25］。 另有研究指出， 皮膚再生過程中成纖維細胞以自分泌或旁分泌方式參與多種因子的表達， 并與角質形成細胞、 內皮細胞、 巨噬細胞等共同促進創面的愈合［26］。 此外， 成纖維細胞作為未完全分化的瘢痕形成的主要效應細胞， 可隨不同環境產生異質性， 形成不同表型， 而肌成纖維細胞這一具有特殊收縮功能的細胞表型， 可在創面愈合過程中干預結締組織的形成和重塑而影響瘢痕形成。如在炎癥持續刺激下， 成纖維細胞的生物學特性和增殖能力發生變化［27］， 可造成其自身過度增殖而使膠原纖維增厚， 進而形成增生性瘢痕［28－30］。

2 脂多糖在創面修復中的作用

革蘭氏陰性菌是感染性創面常見的病原菌， 而脂多糖是構成革蘭氏陰性菌細胞壁外壁的主要成分之一， 除自身的生物活性、 毒性及免疫性可影響創面愈合及瘢痕形成外， 其誘導的炎癥反應對創面修復也具有重要影響， 如其自身含有的毒性物質脂質A 可導致促炎因子釋放及炎癥細胞活性增加， 繼而合成和釋放多種炎癥因子， 激發全身炎癥反應［31－34］， 且脂多糖誘導巨噬細胞釋放的炎癥因子所造成的級聯反應對組織細胞的損傷程度遠超其自身毒性對機體的影響［35－36］。

3 脂多糖與成纖維細胞在創面修復中的協同作用

3.1 低濃度脂多糖對成纖維細胞的影響

正常情況下， 皮膚組織內成纖維細胞輪廓清晰， 內含豐富粗面內質網、 適量溶酶體， 蛋白質合成分泌功能活躍。 相關研究證實， 低濃度脂多糖可刺激成纖維細胞增殖、 分化， 使原有扁平內質網腫脹、 溶酶體萎縮； 同時， 成纖維細胞的有絲分裂使纖維化相關因子呈高表達狀態， 促使大量膠原纖維和基質成分合成分泌， 并與新生毛細血管及炎癥細胞共同構成肉芽組織填補缺損組織， 為表皮細胞的覆蓋創造條件， 從而達到修復創面的目的［37］； 此外， 脂多糖可介導核因子?κB 通路中白細胞介素?6、細胞間黏附分子?1 等多種因子的表達［38－39］， 激活成纖維細胞β?連環蛋白／環氧化酶?2 炎癥途徑， 促使體內分泌高水平的轉化生長因子?β， 進而加速創面愈合［40］。 即， 低濃度脂多糖不僅能夠直接促進成纖維細胞增殖、 改變成纖維細胞生物學特性而促進創面修復進程， 而且還能夠促進膠原蛋白合成，介導相關炎癥信號轉導通路， 釋放炎癥因子， 進而促進肉芽組織生成， 間接加速創面愈合。

3.2 高濃度脂多糖對成纖維細胞的影響

感染性創面中， 革蘭氏陰性菌的聚集造成脂多糖維持在高濃度狀態， 而高濃度的脂多糖可導致創面遷延不愈。 萬立等［28］的研究顯示， 高濃度脂多糖對成纖維細胞的增殖作用降低， 甚至出現抑制效應， 且其抑制效果隨濃度升高而增強。 石珊等［12］的研究顯示， 高濃度脂多糖還可促使成纖維細胞中的Ⅰ、 Ⅲ型膠原蛋白及α?平滑肌肌動蛋白表達水平升高， 細胞外基質蛋白過度合成、 分泌及沉積，誘導正常成纖維細胞向增生性瘢痕成纖維細胞轉化， 促使愈合創面瘢痕化。 另外， 覃雅慶等［41］的研究指出， 脂多糖濃度過高， 其毒性還可抑制成纖維細胞DNA 合成， 使成纖維細胞的正常功能受損，進而導致創面愈合過程受阻。

4 小結與展望

革蘭氏陰性菌是感染性創面的主要致病菌， 脂多糖作為構成革蘭氏陰性菌細胞壁外壁的主要成分之一， 具有極強的生物活性， 且低濃度脂多糖可刺激成纖維細胞增殖和膠原蛋白合成， 促進創面修復； 而高濃度脂多糖可抑制創面愈合， 導致創面遷延不愈。 脂多糖對創面的雙向作用雖不斷被證實，但其促進成纖維細胞增殖和瘢痕形成的作用機制以及濃度把控仍需進一步深入研究驗證。 此外， 脂多糖具有如此活躍的生物活性， 是否可考慮將低濃度脂多糖應用于創面的治療， 以達到促進創面愈合的目的仍需深入研究探討。