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瘢痕疙瘩的肿瘤特征
中华烧伤杂志, 2021,37(4) : 301-305. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200529-00289
摘要

临床工作中观察到瘢痕疙瘩存在与增生性瘢痕等其他类型瘢痕显著不同的特性,瘢痕疙瘩的生长通常超出原始伤口边界,向周围皮肤不断入侵,瘢痕疙瘩经手术、糖皮质激素注射等治疗后存在一定的复发率,提示瘢痕疙瘩具有一定的肿瘤特征,因此不能仅仅站在瘢痕的角度看待瘢痕疙瘩。本文试图以肿瘤的视角重新描述瘢痕疙瘩的发病机制,从生长信号的自给自足、避免凋亡、异常血管生成等方面总结瘢痕疙瘩的肿瘤特征。

引用本文: 贾赤宇, 陈泠西. 瘢痕疙瘩的肿瘤特征 [J] . 中华烧伤杂志, 2021, 37(4) : 301-305. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200529-00289.
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普遍认为瘢痕疙瘩是一种皮肤纤维化疾病,由痤疮、烧伤、手术切口等皮肤损伤引发,其组织学表现为Fb的大量增殖和胶原蛋白等ECM的过度沉积。与增生性瘢痕(HS)等其他类型的瘢痕不同1,瘢痕疙瘩不会自发消退,且边缘部位不断侵入周围的正常皮肤,呈现不受控制的生长模式,这提示瘢痕疙瘩具备了一定的肿瘤倾向。活跃生长的瘢痕疙瘩不仅造成外表的不美观,且引发瘙痒、疼痛等症状,临床治疗难度大,复发率高,影响患者的身心健康,因此需要深入了解瘢痕疙瘩的发病机制,以寻求更佳的治疗方案。本文参考肿瘤的几大特征2, 3,以肿瘤的视角重新描述瘢痕疙瘩的发病机制,以期为瘢痕疙瘩的研究和临床治疗提供参考。

1 生长信号的自给自足

肿瘤细胞能够通过生长信号的自给自足刺激自身的生长,这加速了肿瘤的生长。在瘢痕疙瘩细胞中也有类似的现象。

1.1 生长因子的过表达

多种生长因子在瘢痕疙瘩中过表达和分泌,如TGF-β、胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)、血小板衍生生长因子(PDGF)、EGF、碱性FGF等,它们可能是瘢痕疙瘩侵袭性生长的重要条件。已有研究表明,这些生长因子参与到肿瘤进展的多个方面,在扩增克隆、局部入侵、耐药、血管生成等过程中发挥关键作用。

1.2 对生长因子的反应性增强

Haisa等4观察到,置于同样浓度的PDGF中,人瘢痕疙瘩Fb(KF)比正常皮肤Fb显示出更强的有丝分裂能力和趋化性,这可能是由KF中PDGF-α受体的过表达所致。此外,体外实验中TGF-β和IGF-Ⅰ等受体抗体的应用可分别明显抑制KF的胶原蛋白合成和侵袭性5, 6,而对KF这些异常表型或功能的抑制被认为有助于改善瘢痕疙瘩7。另外,瘢痕疙瘩细胞对生长因子的反应性增强可能是由于细胞内关键信号,如TGF-β/Smad、磷脂酰肌醇-3-激酶、MAPK、核因子κB等信号通路转导的增强所致。事实上,相关信号通路抑制剂因显示出对KF功能的显著抑制,被认为有望成为瘢痕疙瘩的治疗药物8

2 避免凋亡

机体通过诱导不正常细胞凋亡而维持内环境稳态,然而几乎所有类型的肿瘤细胞都能逃避凋亡,实现不受控的生长。通常情况下,伤口的上皮化和瘢痕胶原蛋白的形成伴随着组织学上细胞数量的逐渐减少,但是KF表现出与肿瘤细胞相似的对细胞凋亡行为的抵抗力,这可能是瘢痕疙瘩病变迟迟不能消退成熟的重要原因。瘢痕疙瘩凋亡抗性的产生可能归因于以下几个方面。

2.1 凋亡相关基因的表达失衡

在约一半的肿瘤中有抑癌基因p53的失活,这使得肿瘤的生长脱离监控。De Felice等9未在KF中检测到p53基因的表达,这可能归因于人KF中p53基因的突变或p53靶基因激活抑制分子的特异性表达。此外,Satish等10检测到人KF中凋亡诱导基因ASY和抗凋亡基因PEA 15同时过表达,这说明凋亡相关基因的表达不平衡。此外,也有研究者在瘢痕疙瘩中检测到凋亡相关基因的区域异质性,如Seifert等11在人瘢痕疙瘩中心观察到凋亡诱导基因ADAM12上调,而在瘢痕疙瘩边缘观察到凋亡抑制基因AVEN上调。

2.2 干细胞的存在

瘢痕疙瘩中干细胞的发现可能从另一个方面揭示了瘢痕疙瘩强大的增殖能力和凋亡抗性。Qu等12在瘢痕疙瘩中观察到0.5%~1%的侧群细胞具有干细胞特性,但并未在正常真皮细胞中的侧群细胞中观察到干细胞特性。已有研究者在体外分离出人瘢痕疙瘩的多能间充质样干细胞13,该细胞被认为类似于前体细胞,且相较于正常皮肤的前体细胞,瘢痕疙瘩来源的前体细胞具有更高的端粒酶活性和克隆形成能力14

2.3 细胞间接触减少

细胞间接触也可能影响细胞凋亡。Lu等15研究表明,相较于正常皮肤和HS,人KF连接蛋白43的表达明显下降,间隙连接的细胞间通信减少,从而可能通过影响相邻细胞间的识别和抑制性信号的交换,导致细胞程序性死亡速度下降。

3 异常血管生成

肿瘤不断诱导血管形成以为肿瘤生长提供营养补给和清扫废物的通道,这对其生长扩张至关重要。据称,人类约一半的肿瘤能够表达VEGF家族分子及其受体,这些因子在新生血管的形成中起重要作用。相较于正常皮肤,瘢痕疙瘩可能具有更强的血管形成能力。Yoo和Kim16使用皮肤镜在90%的人瘢痕疙瘩病变中观察到了血管结构,但仅在27%的HS中观察到了血管结构,且瘢痕疙瘩边缘区域的毛细血管相较于中心区域扩张程度更明显17。已有研究显示,瘢痕疙瘩患者血清和病变组织/细胞中VEGF水平上调18;Tanaka等19观察到,瘢痕疙瘩患者外周循环中CD34⁺内皮祖细胞的数量是正常供体的2倍,而且前者VEGF的基因表达是后者的6倍。

多种细胞可能参与到瘢痕疙瘩的血管形成中。Ong等20观察到瘢痕疙瘩KC与KF共培养能够增加VEGF的合成与分泌,促进人脐静脉内皮细胞的增殖和三维毛细血管样结构的形成。Ammendola等21认为,类胰蛋白酶阳性的肥大细胞也与瘢痕疙瘩的血管生成相关。

4 上皮-间充质转变(EMT)

EMT是与上皮细胞极性丧失及其发展为具有侵袭性和迁移性的间充质细胞有关的过程,该过程对肿瘤的局部浸润和远处转移至关重要,EMT的小分子抑制剂已被用于胆管癌等的治疗中。迄今为止,关于瘢痕疙瘩的研究倾向于关注真皮Fb,但体外研究观察到,KC及其EMT在瘢痕疙瘩的发生发展中也起到重要作用。

免疫组织化学技术检测显示,与正常皮肤相比,瘢痕疙瘩表皮中E钙黏蛋白下调,波形蛋白和Fb特异性蛋白1上调,β连环蛋白的分布从胞膜转向胞质和胞核。Hahn等22等使用基因芯片技术检测到,与正常皮肤KC相比,瘢痕疙瘩KC中黏附相关基因表达降低,间充质标志物和EMT标志物的mRNA水平升高。体外实验观察到,与正常皮肤KC间接触较为紧密不同,瘢痕疙瘩KC形成较松散的集落,散布范围更广,且迁移速率明显快于正常皮肤KC。

TGF-β23、TNF-α、低氧诱导因子1α可诱导体外瘢痕疙瘩KC的EMT24,与KF的共培养也能够诱导人永生化KC发生EMT25。此外,有报道称机械应力、低浓度血清等可调节皮肤瘢痕疙瘩KC的EMT26,但这些因素是否在瘢痕疙瘩EMT中发挥作用有待进一步验证。目前尚无证据证明瘢痕疙瘩KC向真皮区室的迁移及随后向Fb的重编程27,因此瘢痕疙瘩在体内是否存在EMT现象以及表现为何种类型的EMT尚需进一步研究。

5 有氧糖酵解

研究表明,肿瘤细胞的转化伴随着能量代谢的重编程,即使在氧气充足的情况下仍优先采用糖酵解途径供能,这个过程被称为有氧糖酵解或Warburg效应,瘢痕疙瘩组织中的“三高”现象——高耗氧率28、高乳酸含量29、高ATP含量30即让人联想到这种特殊的能量代谢方式。Vincent等31首先在体外分离的人KF中观察到糖酵解相关酶类的高表达,并观察到人KF优先采用糖酵解的能量代谢途径而非氧化磷酸化;Li等32也观察到相似的现象。虽然目前尚不清楚KF有氧糖酵解的代谢方式是其本身固有的,还是随缺氧环境进化获得的,但已明确的是,采用有氧糖酵解的代谢方式,KF能获得更强的二磷酸腺苷-ATP转化效率,能产生多种中间体参与到核苷酸和氨基酸的生物合成中,且能减少由线粒体氧化导致的活性氧的产生。除此之外,研究表明,有氧糖酵解具有促进Fb增殖以及促进其向肌Fb转化的作用33, 34,肌Fb已被报道参与瘢痕疙瘩的发生发展。

6 慢性炎症反应

慢性炎症反应似乎是由于起始诱导因素的持续存在或消除炎症反应所需的机制失衡所致,能够促进肿瘤发生,并参与到肿瘤发展的多个环节中。瘢痕疙瘩中也存在强烈的炎症反应。Dong等35提出,瘢痕疙瘩易感者皮肤中的促炎基因对创伤更加敏感,这可能归因于相关促炎基因上调的阈值下降以及上调的持续时间延长。已有研究者在瘢痕疙瘩组织、细胞及瘢痕疙瘩患者外周血中观察到IL-1、IL-6、IL-17、TNF-α等的上调36。此外,有研究者在瘢痕疙瘩中观察到核因子κB的激活37,而核因子κB是多种促炎基因的必需转录因子。而有报道称抗炎细胞因子IL-37在瘢痕疙瘩患者血清38和瘢痕疙瘩组织39中下调,且这可能与瘢痕疙瘩的严重程度相关。

有研究者在瘢痕疙瘩中观察到大量炎症细胞的存在,包括巨噬细胞(以M2型为主)40、肥大细胞、树突状细胞、T淋巴细胞,而B淋巴细胞的水平改变不明显。Bagabir等41观察到瘢痕疙瘩中存在类似三级淋巴组织的细胞聚集体,这是一种常在肿瘤在内的慢性炎症部位中观察到的新生淋巴组织。此外,有研究者观察到炎症细胞与Fb间的相互作用42,它们之间可能通过旁分泌作用或间隙连接进行所谓的“细胞谈话”。

7 小结与展望

瘢痕疙瘩的临床特征类似于非恶性局部侵袭性皮肤肿瘤,这说明不能仅仅以普通瘢痕的视角去看待瘢痕疙瘩。一些学者在科研工作中尝试借鉴肿瘤相关研究思路去探究瘢痕疙瘩的发病机制,已经从遗传易感性、组织特性(缺氧与血管生成等)、分子靶标(TGF-β等途径)方面阐明了瘢痕疙瘩的肿瘤倾向43。这样的研究结果为应用肿瘤的治疗方法处理棘手的瘢痕疙瘩提供了参考,临床中早已观察到单纯手术切除瘢痕疙瘩会造成瘢痕疙瘩接近100%的复发率,而手术与放射治疗、化学治疗联合应用似乎可在一定程度上降低瘢痕疙瘩的复发率。但是,瘢痕疙瘩的基底膜似乎保持完整且并不发生远处转移,因而不能将瘢痕疙瘩完全归类为肿瘤,将来还需要更多的研究揭示瘢痕疙瘩为什么仅呈现水平式扩张,却不突破基底膜或皮下组织,及皮肤损伤后发生的愈合过程又是如何进展为具备肿瘤特质的瘢痕疙瘩或不具备肿瘤特质的HS的。由于篇幅有限,本文仅重点探讨瘢痕疙瘩肿瘤特征的表现,并未对其背后的机制进行深入探讨。另外,本文主要围绕瘢痕疙瘩肿瘤“种子”部分进行描述,而对“土壤”部分的涉及较少,希望将来能对这些方面进行更多的思考和总结。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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