Science重磅综述 | 不完美的伤口愈合后患无穷

文摘   2024-12-14 10:58   山东  
尽管基因测序革命为人类生物学和疾病提供了快速而深刻的见解,但仅靠识别疾病特异性突变来发展新疗法的成功有限。因此,环境因素对疾病的影响不容忽视。未解决的伤口愈合被认为是癌症的一个关键因素,这一观点在近两个世纪中一直存在争议。然而,癌症并非唯一与不当伤口愈合相关的疾病:病毒、污染物和物理创伤等环境触发因素可以造成微观或宏观的创伤,也促进了包括器官纤维化和心脏病在内的慢性进行性纤维炎症性疾病。特别是,癌症和纤维化的结合是全球大多数死亡的原因。此外,随着年龄的增长、压力、代谢改变和细胞在复制过程中的内在损伤,随时间积累的损伤越来越多。

研究简介

伤口愈合过程对多种疾病的影响:

转录组学已经识别出许多在癌症、炎症性疾病和纤维化中上调的共同分子标志,这些都是伤口愈合的标志。最近的遗传学研究强调,单纯的突变不足以引起癌症和其他疾病。相反,携带突变的细胞群可以潜伏,直到某个触发因素唤醒它们的致癌行为,或者潜在的炎症可能为突变细胞的增殖提供了条件。此外,环境损伤在炎症性疾病和纤维化中的作用比遗传学更为突出。

不完美的伤口愈合在疾病触发中的关键作用:

鉴于环境因素在许多与年龄相关的疾病中的关键作用,研究提出不完美的伤口愈合在触发多种疾病中发挥着重要作用。由于人类伤口愈合本质上总是略有缺陷,随着时间的推移,我们的身体积累了更多的遗传和细胞损伤,我们依赖的伤口反应可能会逐渐退化。结果可能因潜在的损伤或累积的突变的性质和频率而异。

疾病预防的新视角:

通过考虑我们身体对损伤的自然反应,我们可以更好地洞察因果关系。目前,慢性进行性疾病被认为是一系列症状的集合,因此,我们的治疗方法往往局限于症状管理。通过认识到伤口愈合过程中的这些顺序步骤,我们可能更好地阻止点燃疾病的关键时刻,帮助我们从疾病缓解转向预防。

环境因素在持续损伤中的作用:

研究需要重新关注持续损伤的根本原因,例如减少生产和接触环境因素,如吸烟、酒精、污染和微塑料,并治疗代谢问题,如肥胖。此外,寻求增强我们先天免疫力的方法,以预防引发上皮和其他器官损伤的严重感染,这将是预防触发降解性重塑的关键。

伤口愈合信号在疾病起始中的关键作用:

新的见解表明,伤口愈合信号可能是触发疾病发作的关键,这可能为疾病预防提供新的靶点。

健康伤口愈合的过程:

所有生物体都进化出了修复细胞和组织的策略。在某些生物中,如蝾螈和某些鱼类,这种修复几乎完美,被称为再生,但在成年哺乳动物中,最好的修复总是不完美的,并留下永久性的胶原疤痕。这种不完美的愈合涉及许多不同组织和细胞系的协调行动,需要细胞迁移、增殖、基质沉积和收缩的紧密协调,以及炎症和血管生成。

伤口愈合的不同阶段:

组织修复最容易在皮肤修复中可视化和充分描述,但对于身体的所有组织都是相似的,通过一系列协调的阶段进行(图1A)。该过程经典地分为凝血、炎症、新组织形成(包括再上皮化和肉芽组织形成和收缩)以及最后的组织重塑和解决。

上皮层的密封:

任何受损的上皮层都通过再上皮化进行修复,由前沿细胞迁移和从前沿向后的增殖区域指导。在表皮伤口边缘相遇并融合,迁移停止后,细胞增殖扩散到刚刚封闭的中央区域,然后通过密度接触抑制停止,其分子机制尚不清楚。

损伤触发的级联“损伤”信号:

任何对皮肤屏障的损伤都会导致暴露于病原体相关分子模式(PAMPs)以及由伤口边缘的细胞迅速释放的多样化损伤信号,通常称为损伤相关分子模式(DAMPs)。PAMPs和DAMPs通过免疫细胞受体(如Toll样受体和晚期糖基化终产品受体)识别,既指导炎症细胞向局部伤口部位迁移,又触发促炎细胞因子的转录。

炎症细胞在伤口愈合中的作用:

中性粒细胞是首批到达伤口的免疫细胞,它们在伤口部位的及时解决和/或死亡对于防止慢性炎症至关重要。一些中性粒细胞被被动地从泄漏的伤口血管中吸引到伤口中,但大多数主动从血液中渗出并迁移到伤口部位,被损伤释放的信号吸引。在健康伤口愈合中,中性粒细胞完成其杀菌工作后,大多数中性粒细胞死亡并被巨噬细胞吞噬清除,这反过来影响巨噬细胞的表型和功能。

巨噬细胞在健康修复中的协调作用:

在伤口部位,巨噬细胞调节各种细胞的行为,包括成纤维细胞、内皮细胞、脂肪细胞和黑色素细胞。这些影响是动态的,并随着愈合的持续而变化,以帮助将伤口部位恢复到之前的状态。

纤维化的发展:

纤维化与衰老和代谢异常有关,是已知和未知的遗传和环境因素的反应。了解共享的致病机制,特别是在早期疾病中,可能识别出可以响应生活方式修改或重新利用现有疗法的共享疾病簇。

癌症与伤口愈合的相似性:

癌症和纤维化都源于对环境损伤的不受控制的细胞增殖和扩散以及基质沉积,这也与遗传风险有关。尽管DNA突变与癌症明确相关,但与纤维化一样,只有5%到10%的癌症与遗传突变有关。

结论:

器官纤维化、癌症和慢性炎症导致超过一半的死亡。因此,针对这些共同机制的新疗法可以彻底改变公共卫生。所有这些疾病都存在许多相似之处,特别是当考虑到错误的伤口愈合反应时。然而,尚不清楚为什么某些创伤反应在某些情况下导致炎症,而在其他情况下导致纤维化或癌症。这些反应通常是相关的,因为肝脏和肺部纤维化分别增加了肝细胞癌和肺癌的风险,这表明失调的伤口愈合可能是这两个过程的关键起始步骤。


链接:https://doi.org/10.1126/science.adp2974

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