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巨噬細胞在損傷時間推斷中的作用

來源:中華醫學研究雜志 作者:樓旭鵬,許小明,龔志強 2006-12-18

摘要: 巨噬細胞在損傷時間推斷中的作用 (pdf) 【摘要】 損傷時間推斷,一直是法醫病理學領域中研究的重要課題。為了尋找準確推斷損傷時間的方法,本文綜述了巨噬細胞在損傷修復過程中的作用機理、傷后巨噬細胞源性細胞因子的表達和巨噬細胞吞噬物的演化與損傷時間的關系。認為進一步研究巨噬細胞在損傷修復中的特征性變化,有望......


  巨噬細胞在損傷時間推斷中的作用 (pdf) 

    【摘要】  損傷時間推斷,一直是法醫病理學領域中研究的重要課題。為了尋找準確推斷損傷時間的方法,本文綜述了巨噬細胞在損傷修復過程中的作用機理、傷后巨噬細胞源性細胞因子的表達和巨噬細胞吞噬物的演化與損傷時間的關系。認為進一步研究巨噬細胞在損傷修復中的特征性變化,有望成為推斷損傷時間的新方法之一。

    【關鍵詞】  法醫病理學;巨噬細胞;損傷修復;損傷時間推斷

      The role of macrophages in wound age estimation during the wound healing process

    LOU Xu-peng, XU Xiao-ming, GONG Zhi-qiang.The Forensic Department in Medical College of Nanchang University, Nanchang,Jiangxi 330006,China

    【Abstract】  Dating of injures is always an important hot topic in the field of forensic medicine. To seek a method to estimate exact dating of injury, this article reviewed the mechanism of macrophage during the repair of injury, the expression of cytokines derived from macrophages after injury and the relation between the changes of  phagosomes in macrophages and the dating of injury. It is suggested that some characteristic changes of macrophage during the repair of injury could be one of new ways for dating of injures.

    【Key words】  forensic pathology; macrophage ;repair of injures;wound age estimation

    為了尋找準確推斷損傷時間的方法,現把巨噬細胞在損傷時間推斷中的作用綜述如下。

    1  損傷修復的病理生理學概況

    損傷造成機體部分細胞和組織喪失后,機體對所形成缺損進行修補恢復的過程,稱為修復。當機體細胞受到損傷因素的刺激后,可釋放多種生長因子,刺激同類細胞或同一胚層發育來的細胞增生,促進修復過程。盡管有許多化學介質都可影響細胞的再生與分化,但以多肽類生長因子最為關鍵,它們除刺激細胞的增殖外,還參與損失組織的重建。有些生長因子可作用于多種類型的細胞,而有些生長因子只作用于特定的靶細胞。參與損傷修復過程比較重要的生長因子有血小板源性生長因子(PDGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)、表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子(TGF)、血管內皮生長因子(VEGF)、具有刺激生長作用的其他細胞因子如白細胞介素( IL  )和腫瘤壞死因子(TNF)等[1]。

    2  巨噬細胞與損傷時間的關系

    在機體創傷修復過程中,巨噬細胞主要有兩方面的作用。其一,一旦機體創傷活動開始,巨噬細胞就能大量分泌多種生物活性物質以及多種酶類物質,其中生物活性物質又稱巨噬細胞源性生物因子,包括多肽轉換生長因子、白細胞介素、腫瘤壞死因子、血小板衍生生長因子以及一氧化氮等;酶類物質主要包括膠原酶、彈性蛋白酶、纖溶酶原激活劑等;這些生物活性物質直接引導著機體修復的整個進程。其二,巨噬細胞作為炎癥階段的主要吞噬細胞,負責清除機體損傷處組織和細胞的壞死碎片以及病原體等,這些物質對創傷愈合過程都有重要的調控作用。因此,研究創傷修復過程中巨噬細胞釋放的細胞因子的種類和含量在創傷后不同時間的變化規律,將可能從分子水平和細胞水平上提供一些與損傷時間相關的標志性變化或依據;而文獻報道巨噬細胞吞噬物的變化亦具有與時間相關的特點,巨噬細胞吞噬物在形態上易于觀察和檢測,這些特征使得巨噬細胞在損傷時間推斷過程中具有重要的法醫學意義。

    2.1  巨噬細胞源性細胞因子與損傷時間的關系  創傷修復是一個在時間和空間上受一定的細胞生物因子所調控的復雜生物學過程,其中巨噬細胞分泌的細胞因子在創傷修復中的活躍表達近年來已被中外學者所關注,一些已考慮作為損傷時間推斷的有用參數[2~4]。目前認為主要參與損傷修復的巨噬細胞源性細胞因子有以下幾種。

    2.1.1  轉化生長因子(Transforming  Growth  Factor-β,TGF-β)   TGF-β是一種具有廣泛生物學效應的多肽細胞因子,來源于血小板、巨噬細胞、T淋巴細胞、增殖的上皮細胞、成纖維細胞等,參與細胞的增殖分化、代謝和內外間質的形成,在組織創傷、修復、炎癥、骨質再生、腫瘤發生等病理生理過程中起重要作用;TGF-β還是一種極強的免疫調節劑,能抑制多種免疫反應,對單核巨噬細胞等炎性細胞具有極強的趨化性。TGF-β通過調節細胞周期因子、轉錄因子、生長因子、粘附分子和細胞基質基因的啟動、轉錄、降解等環節而實現其促進或抑制細胞生長的功能創緣組織表達。而且TGF-β能誘導中性粒細胞和巨噬細胞向創傷部位補充,促進成纖維細胞增殖和細胞基質的合成,并能促進表皮細胞的增殖。TGF-β是再生上皮化的重要標志,是皮膚基質和肉芽組織形成的重要且必不可少的條件,已證實它能影響愈合過程的各個階段,提供正常愈合的信號物質,其中TGF-β與創傷關系最為密切[5,6]。此外,TGF-β還促進成纖維細胞趨化,產生膠原和纖維連接蛋白,抑制膠原降解,促進纖維化發生[1]。謝舉臨等[1,7,8]認為TGF-β是創傷修復過程中促進切創愈合的一類強有力的細胞因子,它的表達異常直接影響傷口愈合的時間。

    王慧君等[9]研究大鼠皮膚切創處的TGF-β時,發現參與早期(約傷后0.5h)的一過性表達的TGF-β主要源于損傷的表皮、局部的出血和滲出液,持續一段時間后由于快反應基因及其基因產物的表達已經完結,而肉芽組織尚未形成,滲出的炎性細胞產生新的來源尚未達到足夠的濃度,因此出現了一個暫時的表達降低,而隨后由于大量炎性細胞滲出,肉芽組織形成攜帶大量巨噬細胞及成纖維細胞,使TGF-β有了新的來源,加之上述因子及其他因子的調節作用又促使上皮組織增生及表達大量的TGF-β因而使TGF-β的m RNA及其蛋白產物表達增多,出現反彈性升高,隨著修復組織內出現大量巨噬細胞、活躍增生上皮及成纖維細胞參與調節和表達TGF-β,使TGF-β基因及其產物的表達在96h達到峰值。Betz P [10]等通過標記不同修復時期的巨噬細胞類型,并標記出不同損傷時間的TGF-β含量變化且已成功的用于推斷損傷時間。Beck LS等 [5]證實,創緣組織表達TGF-β是再上皮化的重要標志,是皮膚基質和肉芽組織形成的重要且必不可少的條件,它能影響愈合過程的各個階段,提供正常愈合的信號物質,其中以TGF-β1與創傷關系最為密切。有研究[11]提示TGF-β是創傷修復后期主要的細胞因子,TGF-β在修復過程中的一些規律性變化及特點反映了與損傷時間的關系,可作為精確推斷損傷時間的分子生物學標志。

    2.1.2  白細胞介素-1(interleukin-1,IL-1)    IL-1是介導急性期反應最重要的細胞因子之一。持續感染時IL-1能促進集落刺激因子的產生,引起骨髓造血前體細胞的增殖。IL-1由激活的單核巨噬細胞產生,人的IL-1由不同cDNA的IL-l   和IL-lβ組成。以往的研究表明,IL-1對促進創面肉芽組織中的血管生成有顯著作用,局部應用IL-1能使肉芽組織中新生血管的出現提前4~6天。另外,IL-1能刺激成纖維細胞增殖,促進膠原、膠原酶和透明質酸的合成,也是促進創傷修復的機制之一。Kondo T等[12]研究表明,IL-lβ的動態變化和TNF-α相似,而IL-l 則于傷后6h達高峰,72h再一次升高,在大鼠腹膜手術后不同時間點收集傷口滲出液中的巨噬細胞,腹腔灌洗液中的巨噬細胞數隨術后時間而增加,于術后3天達峰值。據此認為IL-1主要在腹膜修復的晚期而不是早期發揮作用,這可能與促進成纖維細胞的增殖有關。

    2.1.3  腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)   TNF是一種糖蛋白的低聚物,其分子量有很大差異。天然的TNF有二聚體、三聚體或五聚體等多種形式。巨噬細胞是產生TNF的主要細胞,機體不同部位的巨噬細胞受各種刺激后都有產生TNF的能力。低濃度時,TNF能促進肉芽組織的生長,主要表現為誘導毛細血管的生成,此外對肉芽組織中的RNA以及DNA有一定的作用。

    國內外學者曾用不同方法檢測各種標本損傷狀態下的TNF的含量隨時間的變化,他們幾乎都發現了類似的規律性變化。Kond T[12]等研究發現小鼠皮膚切創愈合過程中TNF-α 含量在損傷后即快速上升,在傷后3h達峰值。而組織學顯示傷后 3~6h時,大量中性粒細胞滲出,表明傷口處于急性炎癥期;在傷后72h,TNF-α含量再次升高,此時組織學特征為新鮮肉芽組織形成,這表明傷口處于增殖期,此期參與修復的細胞因子主要來源于肉芽組織內的大量成纖維細胞和巨噬細胞。Sato Y[13]等研究小鼠皮膚創傷愈合過程中TNF-mRNA的含量,于傷后48~72h達峰值,240h后基本恢復至正常水平。王勇等[14]研究小鼠傷后不同時點腹腔巨噬細胞TNF-α的分泌量,結果傷后2h即明顯升高,6h稍下降,12h達峰值,24h、48h時TNF-α分泌量仍較高,但已呈下降趨勢。以上實驗表明,TNF-α和創傷修復的炎癥期和增殖期關系密切,從法醫病理學的角度來看,可以作為損傷時間推斷的一個指標。

    2.1.4  一氧化氮 (NO)   NO主要由內皮細胞、巨噬細胞和一些神經細胞所產生,是在一氧化氮合酶(NOS)激活下產生的。一氧化氮合酶有內皮細胞型(eNOS)、神經元型(nNOS)和細胞因子誘導型(iNOS)三種類型。在正常組織中,一氧化氮酶很少表達,但一旦激活便可大量增加。eNOS和iNOS則是皮膚損傷愈合過程中產生NO的兩種關鍵酶,在皮膚損傷愈合過程中發揮重要作用。近年來大量的研究表明NO在皮膚損傷愈合過程中炎癥介導、細胞增殖、分化、凋亡及血管形成、基質沉積和損傷后組織重構中發揮重要作用。NO參與了創傷修復的各個階段,發揮多種生物學功能,其體內機制目前尚不清楚。Reichner JS等[15]發現在創傷早期,NO主要來自激活的巨噬細胞,損傷后6~24h大多數巨噬細胞表達iNOS,3~5天后有所下降,持續至10天。目前已有許多學者通過檢測eNOS和iNOS含量的變化來推斷損傷時間。

    2.2  巨噬細胞吞噬物與損傷時間的關系  活體組織受損后,局部可發生出血、壞死,巨噬細胞吞噬組織間隙的血細胞和壞死組織后,吞噬物與胞漿內的溶酶體融合,隨損傷時間的延長而逐漸降解,不能分解的物質則在胞漿內形成殘留物。Betz P等[16]的報道表明,含吞噬物的巨噬細胞如噬脂細胞、噬血紅蛋白細胞和噬鐵細胞最早在傷后2~3天出現,損傷組織中出現吞噬細胞的時間有部位差別。在人體,腦和皮膚組織出現噬鐵細胞的時間于出血后15~17h,而在肺則出現在出血后30min左右。組織內出血時,從血管中逸出的紅細胞被巨噬細胞攝入并由其溶酶體降解,使來自紅細胞的血紅蛋白的Fe3+與蛋白質合成電鏡下可見的鐵蛋白微粒,若干鐵蛋白微粒聚集成為光鏡下可見的棕黃色,較粗大的折光顆粒稱為含鐵血黃素。巨噬細胞破裂后,此色素也可見于細胞外。含鐵血黃素因含Fe3+而被普魯氏藍染成藍色。Laiho K[17]報道,在人體,損傷出血后21~48h皮膚和皮下出現噬鐵細胞,4~8天后則更多。Betz P等[18]通過研究人體皮膚損傷標本認為,含鐵血黃素最早于傷后3天檢測到,傷后8天則超過顯微鏡20%的區域均可見含鐵血黃素沉積。據此認為只要20%或以上的檢測區域檢見含鐵血黃素沉積,就可認定損傷時間大約為7天。因此,通過圖像分析系統檢測巨噬細胞吞噬物推斷損傷時間有可能成為一種非常簡便易行的方法。

    3  小結

    綜上所述,國內外學者對巨噬細胞分泌的細胞因子如TGF、IL、TNF、NO等參與損傷修復過程的發生機制和相關因素作了較多研究,而有關巨噬細胞吞噬物方面的研究較少。有些研究取得了較理想的結果,給今后的研究指明了較明確的方向。但多數研究僅限于動物實驗,因種屬差異等原因,許多研究是否有實用價值有待于進一步作人體標本的研究。

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  作者簡介:樓旭鵬(1975-),男,浙江義烏人,法醫學碩士研究生,研究方向:法醫病理學。

  許小明(1970-),男,副教授,法醫學碩士,主要從事法醫病理學和法醫血液遺傳學研究。

  龔志強(1961-),男,教授,碩士研究生導師,中國法醫學會(法醫病理學專業)專家委員。主要從事法醫病理學和法醫血液遺傳學研究。

  作者單位: 1 330006 江西南昌,南昌大學醫學院法醫學教研室

  2 322000 浙江義烏,義烏市疾控中心

  (編輯:宋  冰)


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