创伤的组织修复:成纤维细胞增生与胶原合成

创伤愈合的稍后期,l伤处有大量的成纤维细胞,l它是主要的修复细胞,l其来源有二:i一是邻近组织中未分化的间质细胞和成纤维细胞在生长因子和化学趋化物作用下分化、i迁移而来;二是PDGF、iFGF、iTGF-β、iEGF等生长因子刺激成纤维细胞有丝分裂而增生。成纤维细胞在积极参与组织修复后最终分化为纤维细胞。

1.成纤维细胞的增生与调控11成纤维细胞是通过有丝分裂而实现增生的。每次分裂的全过程称为—细胞周期。每个周期可分为分裂期(M期)和间期(包括G1iS、iG2期),l暂时脱离细胞周期不进行增殖的细胞称为G0期细胞(图19-3)。生长因子调控细胞分裂增殖与G0期和G1期有关。在G1期中间可能存在某一细胞分裂的限制点。G1期细胞停止在限制点内则处于休止状态,l一旦越过限制点就进入增生状态。间期细胞是否能越过限制点,l受生长因子等因素的影响。例如,lPDGF、iFGF、iEGF、iTGF-α、iIGF及胰岛素等,l都促使G0iG1期效应细胞进入分裂前的活跃态,l因而将这些生长因子称为活力因子;而EGF、iTGF-α、iIGF和胰岛素等促使活跃态细胞进一步发展向S期过渡,l所以将这些生长因子称为增进因子。两类因子在时间和效应上连续协同作用的结果,l推动细胞通过限制点,l进入S期,l开始合成DNA。此后,l分裂增殖过程不再依赖生长因子的作用,l并依次通过S期、iG2和M期,l完成一次分裂后再回到G1期。

IGF、i生长调节素和糖皮质激素的协同作用,l可使S~G2期细胞迅速进入M期,l迅速增生的成纤维细胞本身又产生一定的IGF。在生长因子协同调节细胞周期中,lPDGF可促使成纤维细胞跨过G0/G1期;EGF作用于G0/G1期前6小时,l能让足够数量的细胞进入G0/G1期中的严格生长静止点,l即V点;IGF的进一步作用是在G0/G1期的后6小时促进细胞进入S期,l从而加速了细胞周期的转变。生长因子对细胞分裂增殖的影响是双向的,l即在一定条件下刺激一些效应细胞的有丝分裂,l而在另一些情况下却抑制其分裂。

2.胶原的合成与调控11成纤维细胞的主要功能是合成胶原纤维。在创伤愈合中胶原大致经历细胞内合成、i细胞外沉积和被再吸收的动态过程。即将合成胶原的成纤维细胞含有丰富的粗面内质网、i发达的高尔基体。成纤维细胞在粗面内质网内合成前胶原,l合成后由高尔基体分泌排出细胞外,l电镜下可见合成活跃的成纤维细胞近细胞膜的胞浆内有不少原纤维丝。前胶原在细胞外液中转变为原胶原。原胶原分子按一定规律排列,l聚合成微原纤维,l许多微原纤维聚合成原纤维。

在创伤愈合过程中,l伤口的高乳酸环境和生长因子均可刺激成纤维细胞合成胶原,l合成速度与血流灌注量和氧分压(PaO2)有关。实验证明,lPaO2从10.6kPa提高到26.6kPa时,l组织胶原合成速度可提高40%~50%。

生长因子在胶原的合成代谢中起重要调节作用,l主要是通过影响胶原蛋白基因表达而实现的。

在伤口愈合过程中,l部分胶原被再吸收,l这种变化早在清除坏死组织时就已出现,l在后期纤维组织改造中更为常见。这是由于胶原酶使胶原降解、i溶解而后被吸收,l这一过程增强时,l尿中羟脯氨酸排出增多。此外,l胶原还可被炎症细胞、i新生的血管内皮细胞溶解。机体经过胶原合成和胶原降解吸收,l对愈合中和愈合后的组织进行改造,l使组织修复得以完善,l并使胶原、i胶原团块重新组成为张力强度较高、i有一定收缩性能和弹性的瘢痕组织。如胶原溶解过程超过吸收过程,l则伤口不完全愈合。

愈合伤口的张力强度与胶原的合成、i吸收和改造直接有关。伤口张力强度是指伤口破裂所需单位面积的力,l可用一些物理方法测得。通常,l伤后3~5天,l伤口的张力很小,l后因纤维增生而使张力强度迅速增加,l持续约2周,l其后的张力强度则增加缓慢。在胶原含量稳定以后相当长的时间内,l张力强度仍继续增加,l这是由于已形成的胶原纤维和瘢痕组织获得改造的缘故。胶原纤维中的原纤维间有糖蛋白基质,l它可粘合各原纤维,l从而有助于提高胶原的张力强度。