皮肤创伤是大多数人一生中面对的最频繁的身体伤害。正常皮肤伤口愈合对生存与健康至关重要。早在史前时期，我国神农氏就发现了帮助伤口愈合的草本植物与比较原始的外科治疗方法，如压迫止血。古巴比伦王国汉谟拉比时代(约公元前1750年)，苏美尔人较早地在泥板上描述了早期的伤口护理，包括用啤酒和热水清洗伤口，以及使用酒渣和蜥蜴粪便等物质制成的膏药包扎伤口。“现代医学之父”希波克拉底(约公元前400年)详细阐明排出脓液对于伤口愈合的重要性。直到19世纪，人们才在控制感染、止血和处理坏死组织方面取得进展。
皮肤是人体的第一道防线，它保护机体免受紫外损伤、微生物入侵；同时，皮肤也能阻止水分流失，保护机体内脏器官。在日常生活中，我们总是受到各种机械、化学刺激或微生物侵袭，因此，皮肤损伤后的快速修复对内稳态维持至关重要。
图1皮肤的结构与附属器官
图2损伤修复3个典型的阶段的示意图：(a)炎症期；(b)增殖期；(c)组织重构期
皮肤损伤后，血液从流动状态变为胶冻状半凝固状态的过程即为血液凝固期。血管损伤促进血小板激活并聚集，血小板与纤维蛋白(fibrin)结合形成纤维蛋白凝块(fibrinclot)，引起血液凝固，抑制局部出血。一般情况下，损伤后12～24h纤维蛋白凝块即可充满损伤部位，为生长因子结合和细胞爬行(cellcrawl)提供临时基质[6]，同时也为伤口提供封闭的环境，防止机体失水及病原微生物入侵。此外，激活的血小板可通过脱颗粒释放多种细胞因子，如PDGF、CXCL4、TGF-β、IGF等[7]，促进后续损伤修复过程。
皮肤损伤2～10天后新的组织开始形成，修复进入增殖期。这一阶段主要包括血管新生、肉芽组织形成和再上皮化。血管新生是创伤修复的关键。巨噬细胞和损伤的内皮细胞释放FGF-2、VEGF，促进血管新生[14-15]。随后，毛细血管出芽浸润损伤部位，与成纤维细胞、免疫细胞形成肉芽组织，为细胞新陈代谢提供营养及氧气。最后，EGF、TGF-β等生长因子刺激损伤边缘角质形成细胞增殖、迁移，使损伤真皮实现再上皮化[16]。再上皮化过程完成后，角质形成细胞发生分化，重新恢复表皮屏障功能。与此同时，真皮层成纤维细胞增殖并迁移至损伤部位，产生大量细胞外基质[17]。在这一阶段末期，生长因子(TGF-β)或机械压力刺激部分成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，肌成纤维细胞表达肌动蛋白(α-smooth)促进伤口收缩。
组织重构一般发生在损伤后2～3周，可持续多年。在这一阶段，损伤激活的信号逐渐减弱。一旦伤口再上皮化完成，角质形成细胞停止增殖和迁移，随即开始分化。新生组织内的血管逐渐成熟，形成一个功能网[18]。大部分内皮细胞、炎性细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞发生凋亡或从伤口处撤回[19]。早期修复过程中形成的肉芽组织逐渐被新生的富含胶原的真皮基质取代。值得注意的是，正常皮肤组织主要由III型胶原形成筐篮编织结构组成，而损伤部位重构为较粗的I型胶原，并形成致密的平行结构[20-21]。表皮附属器，如毛囊、皮脂腺等在这一过程中一般不能再生。因此，新形成的组织通常与健康组织不同，表现为疤痕，以弹性、抗张强度下降为主要特征。
皮肤损伤修复涉及不同细胞之间复杂而有序的相互作用，包括上皮细胞、免疫细胞(中性粒细胞、巨噬细胞等)、内皮细胞及成纤维细胞等，通过改变基因表达和细胞表型协同调节伤口损伤修复过程[22-23]。
上皮细胞(即角质形成细胞)是伤口愈合再上皮化过程的主要执行者，通过迁移、增殖和分化恢复表皮屏障功能。皮肤损伤刺激上皮细胞改变表型，降解与邻近细胞或基底层细胞间的连接(分别为桥粒、半桥粒)，从而使上皮细胞从损伤边缘迁移至损伤局部并增殖[24-26]。新近研究揭示了多种调控上皮细胞增殖、迁移的分子机制，如自噬信号通路[27]、MicroRNA分子[28-30]及表观遗传调控[31-32]等。上皮细胞与多种类型细胞间相互作用，协同促进伤口高效愈合。在炎症阶段，上皮细胞分泌促炎因子和趋化因子，招募并活化巨噬细胞、中性粒细胞等[33]。在增殖初期，上皮细胞分泌的IL-1和TNF-α刺激成纤维细胞分泌细胞因子，而后者进一步促进上皮细胞增殖与迁移[34]。在血管新生阶段，上皮细胞分泌VEGF作用于内皮细胞，促进血管新生。在损伤修复末期，成纤维细胞分泌的TGF-β诱导上皮细胞分化，抑制增殖[35]。总而言之，在损伤修复阶段，上皮细胞与其他细胞间的交叉对话对创面愈合有重要作用，其中的任何阶段不平衡都有可能影响创伤愈合。
3.2.1中性粒细胞
临床前及临床研究均提示中性粒细胞对有效的损伤愈合有重要作用。机体中性粒细胞缺乏时将导致伤口愈合不良，严重者甚至危及生命[42]。CXCR2受体对中性粒细胞募集至关重要，当小鼠CXCR2基因缺陷时，皮肤再上皮化过程延长，最终导致伤口愈合延迟[43]。此外，机体衰老导致损伤修复受阻似乎也与中性粒细胞功能有关。有报道显示中性粒细胞缺失不影响年轻小鼠(约2月龄)伤口愈合，却能延迟月龄稍大的小鼠(6、10或20月龄)损伤修复[44]，提示衰老过程伴随着中性粒细胞功能改变。值得注意的是，尽管免疫细胞影响皮肤损伤修复的多个方面，但过多炎性细胞浸润或激活可能会导致慢性不愈合伤口或病理性瘢痕形成，从而破坏正常组织结构和功能[45-46]。这说明炎性细胞在损伤修复过程中具有两面性。
3.2.2巨噬细胞
鉴于巨噬细胞在伤口愈合不同阶段分泌的因子不同，我们不难理解巨噬细胞在不同阶段对损伤修复的贡献有所差异。利用条件敲除小鼠调控皮肤损伤后不同阶段巨噬细胞耗竭，结果显示：早期耗竭显著减少肉芽组织和疤痕的形成；中期耗竭导致损伤组织严重出血；晚期耗竭则对损伤修复无显著影响[55]。同样，在肝损伤修复小鼠模型中也显示不同时期巨噬细胞损耗对组织修复影响不同[56]。这些研究进一步强调，巨噬细胞在损伤修复过程中有复杂的作用及动态变化。因此，调节损伤修复过程中特定修复阶段的巨噬细胞功能和活性或许是促进皮肤良好修复的有效手段。
内皮细胞位于血管内表面，是参与新生血管形成的主要细胞成分。皮肤损伤后，血供减少及细胞代谢加速导致损伤部位缺氧。组织缺氧诱导多种细胞高表达HIF1，刺激分泌促血管生成因子VEGF、FGF、PDGF-B、TGF-β等，最终激活内皮细胞增殖、迁移，促进新生血管形成[57]。内皮细胞通过出芽的方式启动血管生成。机体中主要有3种内皮细胞亚群调控出芽：①接受VEGF信号，引导出芽的顶端细胞；②增殖活性强，延长出芽的茎细胞；③维持血管完整性的方阵细胞。出芽的内皮细胞最终形成管腔，建立细胞与细胞间连接，形成成熟血管网。
内皮细胞表面受体表达对血管新生起着重要的作用。生理条件下，内皮细胞表面受体表达较低，抑制免疫细胞、血小板与之结合。在皮肤损伤和趋化因子刺激下，内皮细胞表达P-selectin和E-selectin受体，促进免疫细胞黏附并浸润至损伤部位。同时，内皮细胞上调ICAM-1或VCAM-1表达，减慢免疫细胞迁移速度。实验显示，以上基因缺陷将抑制小鼠血管生成及损伤修复过程[58-60]。这一研究强调了损伤修复过程中内皮细胞与免疫细胞相互作用的重要性。
成纤维细胞广泛分布于真皮组织中，分泌富含胶原的细胞外基质。皮肤损伤修复过程中，血小板或巨噬细胞释放PDGF、IL-1β、TNF-α等趋化因子，招募成纤维细胞进入损伤部位。成纤维细胞分泌MMPs降解纤维蛋白凝块，产生胶原蛋白，为新生血管生成、肉芽组织形成和再上皮化提供支持和信号分子。约一周后，部分成纤维细胞在TGF-β刺激下结构和功能发生改变，分化为肌成纤维细胞。肌成纤维细胞合成ECM蛋白、黏多糖(glycosaminoglycans)等，同时表达α-SMA，产生收缩压力将伤口边缘连接到一起，从而促进伤口愈合。当损伤修复完成后，肌成纤维细胞凋亡并从伤口清除，这一过程受阻或过度激活将导致纤维化和疤痕形成。因此，探索肌成纤维细胞的功能及其如何被微环境调控或许能为疤痕治疗提供更多的选择。
近年来，成纤维细胞的异质性引起研究者极大兴趣。研究表明，皮肤中的成纤维细胞呈现明显的异质性，不同亚群的成纤维细胞呈现不同的表型，在损伤修复中有不同的功能，如合成细胞外基质、合成细胞因子和生长因子及免疫调节功能[61-62]。最近，Driskell等[63]研究报道，乳突状真皮层的成纤维细胞主要参与损伤修复的再上皮化及毛囊形成，而真皮下方的网状层成纤维细胞主要参与细胞外基质合成，促进早期疤痕形成。在未来，研究导致纤维化或疤痕形成的不同成纤维细胞亚群对疾病诊断和靶向治疗有重要意义。
人体大部分组织与器官再生能力有限。由于意外、手术或疾病导致的四肢或器官缺失不会再生出来。尽管一些伤口能愈合，却伴随着疤痕的产生。有趣的是，并不是所有的动物都如此，科学家发现一些低等生物拥有较强的组织再生能力。涡旋虫是扁形虫的一种，包括淡水扁虫和日本三角涡旋虫，具有很好的组织再生能力，是再生医学研究领域的重要工具。将涡旋虫切成若干块，每一小块最终都会发育为带有头部和尾巴的新蠕虫，基因表达与原蠕虫也完全一致。
一些较低等生物如扁形动物和蝾螈不仅能够修复伤口，还具备完全的再生修复能力。然而，哺乳动物的组织再生能力非常有限，损伤后组织器官不能完全恢复原有的形态和功能。如何实现组织完美再生或修复仍然是一个尚未解决的医学问题。为什么有些生物和组织在整个进化过程中一直保持着完全再生的能力，而其他生物和组织却失去了这种能力？现在看来，快速修复可能是在漫长进化过程中生物为了降低感染的一种适应。研究不同种类模式动物的损伤修复机制，将有助于我们理解人体损伤修复机制，为更有效实现完美修复提供支持。参考文献：略