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编号:10214007
增生性瘢痕和瘢痕疙瘩组织中细胞凋亡与增殖的研究
http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 2000年第1期
     作者:赵柏程 钱利

    单位:赵柏程(第二附属医院烧伤整形科 长沙 410011);钱利(第二附属医院烧伤整形科 长沙 410011)

    关键词:瘢痕;增生;瘢痕疙瘩;细胞凋亡;增殖细胞核抗原;组织细胞化学

    湖南医科大学学报000125 摘 要:应用末端脱氧核苷酰转移酶(TdT)介导的d-UTP生 物素缺口末端标记技术(TUNEL)和免疫组化技术原位检测增生性瘢痕和瘢痕疙瘩组织中的凋 亡细胞和增殖细胞核抗原(PCNA)的表达。结果表明:在上述瘢痕组织中,表皮基底层下细胞 PCNA阳性评分明显升高(P<0.05),而凋亡指数与正常皮肤相比无明显差异(P>0.05) 。提示增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的形成可能与其表皮基底层下细胞过度增殖、凋亡不足有关。

    分类号:R826.8 文献标识码:A
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    文章编号:1000-5625(2000)01-0073-03

    Detection of apoptosis by in situ labeling and study on the expression of

    PCNA in hypertrophic scars and keloids

    ZHAO Bai-cheng, QIAN Li

    Department of Burn and Plastic Surgery, The Second Affiliated Hospit al, Hunan Medical University(Changsha 410011)

    Abstract:To investigate the involvement of apoptosis and pro liferation in the lesions of hypertrophic scars and keloids, eighteen samples of hypertrophic scar and five samples of keloid were collected. The apoptosis was detected with terminal deoxynucleatidyl transferase mediated d-UTP biotin nick end labeling(TUNEL) and the expression of PCNA was assessed with immunohistochem ical technique in scar lesions and normal skin. Results showed that in hypertrop hic scar and keloid samples the rate of proliferating cells in dermis was higher than that of normal skin(P<0.05), whereas the apoptosis index between scars and normal skin shows no statistical significance. It indicates that excessive p roliferation and the lack of apoptosis of cells in dermis may cause the formatio n and development of hypertropbic scars and keloids.
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    Key words:cicatrix; hyperplasia;keloid;apoptosis;pro liferating cell nuclear antigen*;histocytochemistry▲

    增生性瘢痕与瘢痕疙瘩是创伤后组织过度修复的表 现,常常造成局部畸形或伴有不同程度的功能障碍。其发生受全身和局部多种因素的影响, 至今不完全清楚。近年来研究发现,细胞凋亡在创伤后组织修复过程中发挥着重要作用 [1,2]。本研究采用末端脱氧核苷酰转移酶(TdT)介导的d-UTP生物素缺口末端标记 技术(TUNEL)和免疫组化技术对增生性瘢痕和瘢痕疙瘩组织中凋亡细胞原位进行检测和增殖 细胞核抗原(PCNA)表达的研究,探讨细胞凋亡、细胞增殖与病理性瘢痕的关系。

    1 材料与方法

    1.1 材料 (1)标本:选择我院烧伤整形科住院和门诊手术切除的增生性瘢 痕18例和瘢痕疙瘩5例;病程均在1年以上。18例增生性瘢痕(男6例,女12例,年龄3~36 岁)均为烧伤所致;其中四肢部位12例,颈部4例,躯干部2例。瘢痕疙瘩5例(男2例,女3例 ,年龄4~35岁)中,3例为烧伤后所 致,2例为外伤;其中胸骨前部3例,颈肩部2例。23例患者在 术前无长期外用防治瘢痕的药物史。正常皮肤10例,取自我院住院病人(男4例,女6例,年 龄5~36岁)。所有标本经10%福尔马林固定,石蜡包埋、切片。(2)主要试剂:细胞 凋亡检测试剂盒及PCNA试剂盒购自武汉Boster公司;DAB-HCL为瑞士进口分装。
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    1.2 方法

    1.2.1 细胞凋亡原位检测 主要步骤:①切片脱蜡至水洗;②0.3% H2O2 甲醇液处理后加复合消化液;③加含有TdT和DIG-d-UTP的标记缓冲液;④加Anti-DIG -Biotin;⑤加SABC后,用DAB-HCL显色。凋亡细胞结果判断:细胞核内含有淡棕黄色至深 棕黄色凋亡小体即为凋亡细胞。从表皮基底层下高倍视野中找5个阳性细胞最多的视野进行 计数:凋亡细胞指数=阳性细胞数/细胞总数(阳性细胞和细胞总数包括成纤维细胞、纤维细 胞及血管内皮细胞)。试剂盒内阳性切片作为每次染色的阳性对照,阴性对照用标记缓冲液 代替含有DIG-dUTP和TdT的标记缓冲液。

    1.2.2 PCNA检测 应用常规ABC免疫组化法。细胞核内含有棕黄色颗粒者 为阳性细胞。从表皮基底层下高倍视野中找5个阳性细胞最多的视野进行计数:阳性细胞率( %)=阳性细胞数/细胞总数×100%(阳性细胞和细胞总数包括成纤维细胞、纤维细胞及血管内 皮细胞)。阳性细胞评分标准:0%~5%为1分,6%~10%为2分,11%~20%为3分;21%~30%为4 分,31%~40%为5分,41%~50%为6分;51%~60%为7分,>60%为8分。应用未分化胃癌组织切 片做为每次染色的阳性对照,用PBS代替一抗做为阳性对照。
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    1.3 统计学处理 采用单因素方差分析和q检验,相关分析采用直线相 关分析。

    2 结 果

    2.1 PCNA表达和凋亡细胞的分布特征 (1)表皮:正常表皮基底细胞层PCNA 和凋亡细胞呈阳性反应,偶见棘细胞层呈PCNA阳性反应,表皮其余各层PCNA呈阴性反应,病 理性瘢痕除基底细胞PCNA阳性外,可见部分病例棘细胞层和颗粒细胞层中下部呈PCNA阳性反 应。瘢痕组表皮各层均可见凋亡细胞。(2)表皮基底层下:PCNA阳性细胞和凋亡细胞集中分布在血管丰富、炎性细胞浸润明显的区域;大量致密的胶原纤维沉积区、血管稀少或未见, PCNA阳性细胞和凋亡细胞少见(图1,2)。
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    图1 基底层下凋亡细胞(Tunel×100) 1. 正常皮肤;2.增生性瘢痕;3.瘢痕疙瘩

    Fig. 2 Showing apoptotic cells in the basal layer(Tunel×100) 1.Normal epidemis;2.Hypertrophic scars;3.Keloid dermis

    图2 PCNA阳性细胞的表达(ABC免 疫组化染色×100) 1.正常皮肤;2.增性瘢痕;3.瘢痕疙瘩

    Fig. 2 Showing numerous PCNA positi ve cel ls(ABC×100) 1.Normal epidemis;2.Hypertrophic scars;3.Keloid dermis
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    2.2 病理性瘢痕组织和正常皮肤PCNA表达评分和细胞凋亡指数 增生性瘢痕表皮基底层下细胞PCNA阳性评分最高,瘢痕疙瘩组次之,正常皮肤最 低;增生性瘢痕与瘢痕疙瘩表皮基底层下细胞凋亡指数稍高于正常皮肤,3组组间比较结果 示增生性瘢痕、瘢痕疙瘩PCNA阳性评分显著高于正常皮肤(P<0.05);而增生性瘢痕与瘢 痕疙瘩PCNA阳性率评分比较差异无显著性(P>0.05)。3组间细胞凋亡指数比较差异无显 著性(P>0.05)(附表)。

    附表 正常皮肤与瘢痕组织表皮基底层下细胞PCNA阳性评分与 凋亡细胞指数比较(±s)

    病例数

    PCNA阳性评分

    凋亡细胞指数

, http://www.100md.com     正常皮肤

    10

    1.30±0.48

    0.11±0.005

    增生性瘢痕

    18

    3.39±2.00

    0.13±0.053

    瘢痕疙瘩

    5

    3.00±0.71

    0.12±0.022

, 百拇医药     2.3 PCNA阳性评分与凋亡细胞指数的相关性 病理性瘢痕组织表 皮基底层下细胞PCNA阳性评分与凋亡细胞指数呈高度负相关(r=-0.685,P<0. 05)。

    2.4 PCNA阳性评分和凋亡指数与临床特征的关系 病理性瘢痕组织表皮基 底层下细胞PCNA阳性评分、凋亡细胞指数与年龄、病程无相关性;分别按年龄及病程分组, 组间PCNA评分、凋亡细胞指数相比无统计学意义(P>0.05)。

    3 讨 论

    细胞凋亡开始时,细胞内核酸内切酶活性增高,在核小体间切割DNA链,使DNA降解为以核小 体为单位的片段,也产生了与DNA片段数目相同的3′-OH末端。TUNEL技术正是基于对细胞 凋亡分子机制的认识,用TdT将生物素化的dUTP标记至3′-末端。该方法结合了组织化学的 方法,定位准确,可早期发现凋亡[3]。PCNA是一种分子量为36,000的核蛋白 ,直接参与DNA的合成。PCNA的表达已证实与细胞的增殖状态密切相关,作为衡量组织细胞 增殖水平的指标在多种疾病的研究中广泛应用[4]
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    增生性瘢痕、瘢痕疙瘩是创伤后组织过度修复的表现。增生性瘢痕的诊断标准:①皮损半年 以上,瘢痕仍在增生;②瘢痕局部瘙痒、灼痛、敏感不适、潮红、充血和高于皮面;③组织 病检表现为表皮下胶原纤维大量增生,纵横交错,有与皮肤长轴平行的倾向,并有数量不等 的成纤维细胞和小血管。瘢痕疙瘩的诊断标准:①皮损可轻可重,超过半年以上瘢痕仍不断 增生;②瘢痕潮红、充血、感痒痛、隆出皮面呈瘤状增生,高低不平,形状不规则,有持续 性强大增生力,范围超过原病变范围向附近正常皮肤扩张;③有外翻倾向,术后易复发,有 显著的好发部位;④病检表现为大量不规则排列的胶原纤维构成,可见纤维母细胞增生分裂 。上述两种瘢痕具有完全不同的生物学特性,且临床治疗效果亦截然不同。近年国外有学者 提出缺乏凋亡或凋亡机制的中断可能导致增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的形成[5]。Kisc her提出在创伤修复晚期,通过细胞凋亡进行组织改建,达到瘢痕成熟[6]。这些 推测或研究结果提示细胞凋亡与增生性瘢痕、瘢痕疙瘩的形成有密切关系,但瘢痕形成是否 与细胞增殖活性有关及细胞凋亡和细胞增殖是否存在密切关系,国内外尚无文献报 道。本研究结果发现:增生性瘢痕和瘢痕疙瘩表皮基底层下的细胞凋亡指数与正常皮肤无明 显差异( P>0.05),但细胞增殖活性评分明显地高于正常皮肤,而且细胞增殖与凋亡存在 明显的 负相关(r=-0.685,P<0.05)。结果提示增生瘢痕和瘢痕疙瘩组织表皮基底层 下细胞成分与正常皮肤相比存在着增生过度和凋亡不足,这可能是两者形成的机制之一。
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    病理性瘢痕组织细胞增生过度和凋亡不足的发生机制尚不清楚,笔者认为可能与以下一些因 素有关。(1)细胞生长因子的作用:目前大量的研究证实多种细胞因子可促进成纤维细胞增 殖,在病理性瘢痕的发病中起重要作用。也有一些研究发现病理性瘢痕组织中细胞凋亡不足 可能与一些细胞生长因子抑制凋亡有关。(2)正反馈假说:国外有学者认为创伤修复过程中 ,成纤维细胞等过度增殖,不断分泌细胞外基质如胶原蛋白、纤维连接蛋白等,这些细胞外 基质可抑制细胞凋亡,反过来又促进细胞外基质的形成,导致增生性瘢痕、瘢痕疙瘩的形成 [7,8]。(3)血供:凋亡和增殖细胞在血管丰富区数量明显地比其他区域高,也 提示细胞凋亡和细胞增殖与血供及血液中营养成分有密切关系。总之,增生性瘢痕和瘢痕疙 瘩的形成机制与细胞凋亡和增殖的关系仍需进一步研究。本研究中,患者伤后瘢痕形成均在 1年以上,病理性瘢痕中细胞仍活跃增生,说明创伤后组织重建需多年才能完成;另外,结 果也提示瘢痕的形成除细胞过度增殖和胶原合成增加外,细胞凋亡受抑制也是不可忽视的主 要因素之一。故在病理性瘢痕的防治中研究细胞凋亡的防治方法也是广大医务工作者所面临 的又一重要课题。
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    作者简介:赵柏程(1957-),男,副教授

    参考文献:

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    [2]Brown DL, W-Y Kao W, Greenhalgh DG, et al. Apoptosis down-regulates inflammation under the advancing epithelial wound edge: Delayed paterns in diab etes and improvements with topic growth factors[J]. Surgery, 1997,121:372-380 .
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    [4]Perlich G, Tan CK, Kostura M, et al. Functional identity of prolifera ting cell nuclear antigen and a DNA polymerase delta auxiliary protein[J]. Nat ure, 1987,326:517-518.

    [5]Igarashi A. Regulation of connective tissue growth factor gene expression in human skin fibroblast and during wound repair[J]. Mol Biol Scii, 1993,4:637-681.
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    [6]Kischer CW, Pindur J, Krasovich P, et al. Characteristics of granulat ion tissue which promote hypertropheric scarring[J]. Scanning Microse, 1990,4: 877-888.

    [7]Kischer. The microvessels in hpertrophic scars, keloid and related lesion s: A review[J]. J Submicroosc Lytol Pathol, 1992,24:281-296.

    [8]Nany B, Carolyn JS, Zena W, et al. Supression of ICE and apoptosis in mammary epithelial cells by extracellular matrix[J]. Science, 1995,267:891-893.

    收稿日期:1999-01-25, 百拇医药