引用本文： 吴洲鹏, 赵纪春, 马玉奎. 慢性静脉性溃疡的基因研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2021, 28(10): 1396-1400. doi: 10.7507/1007-9424.202012006 复制
下肢慢性溃疡可能是由多种病理引起，多与静脉疾病有关[1-3]，其中慢性静脉性溃疡（chronic venous ulcer，CVU）是慢性静脉功能不全（chronic venous insufficiency，CVI）的严重并发症之一，该病会给患者及家庭带来沉重的经济负担。随着基因研究以及在分子水平上与伤口愈合相关的生化因素和病理生理学过程的逐步加深，进一步拓宽了对 CVU 病因学的探索，因而也促进了其新的治疗方式与手段[1-2, 4]，如将压迫疗法与现代伤口敷料相结合，可明显缩短治疗时间、降低总体治疗成本[3, 5]。为了不增加患者及医疗机构额外费用的情况下，进一步提高此类疾病的治愈率、加强对最新伤口敷料材料的研发，继续深入对 CVU 病理生理学方面的探索很有必要。除了目前已知的危险因素如年龄、髂股静脉栓塞、深静脉血栓、高血压、肥胖等[3]外，笔者现就目前关于其遗传与基因方面的相关研究进行综述。
1 CVU 的病理生理学
CVU 主要是由于 CVI 引起，而目前普遍又认为静脉逆流和静脉高压是 CVI 的主要原因[6-7]，一旦出现了静脉高压，血流动力学平衡会遭到破坏，通过血流介导的炎症反应导致静脉瓣膜破坏，因为静脉血流的变化使白细胞被活化而进入静脉中，从而释放相应酶和诱导血管壁组织重塑，最终导致静脉瓣膜破坏和功能丧失[8-12]，继续恶性循环的结果就是形成 CVU，但又并非所有 CVI 患者均会出现 CVU。除了这些分子机制的影响外，遗传畸变被认为是 CVU 的根本原因，目前关于 CVU 的确切发病机理仍尚不确切，主要存在几种关于潜在机制的假说[6-7, 13-19]。
慢性炎症和组织重塑在 CVU 的发展中起重要作用已被大多数研究者[6, 18-19]所接受。在静脉性溃疡的下肢静脉中存在白细胞淤滞的现象[17-18]。de Oliveira Carvalho 等[18]研究了白细胞活化与静脉高压的关系发现，中性粒细胞弹性蛋白酶和乳铁蛋白增高是静脉高压和 CVI 患者中性粒细胞活化的重要标志；Evangelista 等[20]认为静脉高压会导致毛细血管扩张和内皮细胞孔扩大而使大分子泄漏，从而导致毛细血管周围纤维蛋白袖带形成，这些袖带可阻止氧气和营养物质通过；另一个假设即所谓的“生长因子陷阱”，描述了大分子特别是纤维蛋白原和 α2-巨球蛋白向周围真皮的渗漏，这些大分子为组织修复完整性所必需的不同生长因子即转化生长因子-β1、成纤维细胞生长因子受体形成了所谓的“陷阱”而导致无法修复。有研究者[21-23]在 CVU 患者的皮肤组织活检中发现，脂肪硬化和已愈合溃疡皮肤中白细胞含量明显增加；在对不同白细胞亚型的组织学评估中发现，主要是 T 淋巴细胞和巨噬细胞；还揭示了促进白细胞黏附于内皮的细胞内黏附分子-1（ICAM-1）在内皮表达提高[22-24]。有研究[25]发现，剪切应力在白细胞活化中可能起关键作用。剪切应力是血液流动作用于内皮表面时所产生的切向力（每膜面积），它是内皮表面附近血流速度梯度的函数，剪切应力的增加会导致 ICAM-1、E-选择蛋白、L-选择蛋白在内皮表面表达增加，所有这些黏附分子都可充当黏附过程的中介，结合特定的白细胞受体即晚期活化抗原 4 和（或）白细胞功能相关抗原 1，从而产生恶性循环[7, 24, 26]。另一个现象是跨内皮迁移到周围组织的活动增加[22, 26]。在溃疡皮肤下层中正在形成由淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞、组织细胞和成纤维细胞组成的肉芽组织，胶原纤维在皮肤组织中失去其正常取向[26]。
虽然有以上一些理论，但目前没有一种理论能解释为什么有部分 CVI 患者会发展为 CVU，而另一部分患者却不会。尽管目前存在使用多层加压绷带的护理措施，但仍有一部分患者会发生顽固性溃疡，并且随着时间的推移，患者溃疡面积会变大[25]。事实上，CVU 面积的大小和持续时间是预测 CVU 的重要危险因素[26]。为了更好地了解导致某些 CVI 患者溃疡形成的潜在机制，需要了解难愈合 CVU 的遗传变化。
2 难愈合 CVU 的基因表达
2.1 CVU 表皮创面的基因表达
Charles 等[27]研究发现，在难愈合的 CVU 伤口边缘处存在的角质形成细胞中有不同基因表达，在愈合和难愈合的 CVU 中有 15 种不同表达的基因。在难愈合的 CVU 中，表达最上调的基因是编码分泌性卷曲相关蛋白 4 基因，该蛋白是由 Wnt 信号介体[28]，而 Wnt 信号通路是负责将信号从细胞外传输到细胞内，其涉及许多不同的生理途径，包括胚胎发育、肿瘤发生、血管发育和表皮细胞的迁移[29]，其还与细胞凋亡密切相关[28-29]；另一个上调的基因是支链转氨酶 1 基因，该基因编码支链氨基酸转氨酶的胞质形式，通过催化支链 α-酮酸向支链 L-氨基酸的可逆转氨作用，它在细胞生长中起重要作用[27]；同时 Charles 等[27]的研究中还揭示了细胞色素 P450 和 17-β-羟甾类脱氢酶基因上调，认为类固醇生成相关基因的上调、类固醇合成和代谢可能参与了难愈合 CVU 的发病机制。另外，也有研究[29-30]发现，活化的 β-catenin 与难愈合 CVU 边缘的角质形成细胞中的 c-myc（在生长控制、分化和凋亡中起关键作用的调节基因）间存在联系[30]，β-catenin 核稳定可以阻止表皮生长因子反应，诱导 c-myc 并抑制角蛋白 6/16（K6/K16，对迁移起至关重要的细胞骨架成分），提示 β-catenic/c-myc 途径的激活抑制角质形成细胞迁移并改变其分化而导致愈合受损[29-30]。除了以上这些上调基因，在难愈合 CVU 边缘发现前 20 个被下调的基因对表皮结构完整性至关重要或对表皮损伤、修复、过度增殖、分化相关的蛋白质合成起重要作用[31-35]，这些被最下调的基因组是编码角蛋白的基因组[31]，其中一个突出的基因是编码 K16 的基因，该蛋白与表皮损伤和及时的表皮修复有关，因而指出，不仅编码 K16 基因被下调，而且编码 K6A 和 K6B、K17、K1、K14.31、K34、K35 相关基因也被下调[31-35]，结果提示，下调基因对于维持表皮至关重要的生物学过程受到了严重影响[27]。
2.2 CVU 真皮创面床的基因表达
真皮创面层中的基因表达不同于表皮中的基因表达。在难愈合的 CVU 真皮创面床中，大多数上调的基因编码都是与组织损伤、细胞外基质形成和伤口愈合过程相关的蛋白质[36]。其中 Propedin 是一种在组织炎症中起重要作用的蛋白，该蛋白促进 C3b 与因子 B（C3Bb）的结合，从而为表面上 C3Bb 的组装提供了位点[37]，在难愈合的 CVU 中，编码 Propinin 基因明显上调。皮肤桥蛋白是一种细胞外基质蛋白，其参与细胞基质相互作用和基质的组装，它具有与成纤维细胞结合的亲和力，并且对于胶原蛋白组装至关重要，在难愈合的 CVU 中编码皮肤桥蛋白的基因明显下降[37-38]。正如在表皮创面基因表达的研究中，Charles 等[27]的研究组能够鉴定出创面床中显著下调的基因。皮肤上皮化需要肝素结合表皮生长因子（一种类似表皮生长因子的生长因子），它对角质形成和成纤维细胞的有丝分裂和迁移、促进皮肤修复和血管生成起重要作用。在难愈合 CVU 中编码肝素结合表皮生长因子基因的下调可以部分解释难愈合 CVU 的表型[39]。
无论是在 CVU 的表皮还是在真皮创面，都有明显不一样的基因表达，互补 DNA 微阵列研究[40]表明，溃疡愈合与溃疡不愈合的遗传表达具有多样性，最重要的是结构因素，炎症介质和凋亡途径的编码存在明显异常。在难愈合 CVU 的愈合过程中存在不同的遗传生理学[41]。
3 CVU 的基因多态性
Norman 等[17]除了研究了难愈合 CVU 中的基因表达情况，还研究了可能参与 CVU 病理生理候选基因的单核苷酸多态性（SNP）。Mosmiller 等[41]发现，遗传性血色素沉着症候选基因 HFE、膜铁转运蛋白 1（FPN1）基因和基质金属蛋白酶-12 基因多态性与易患 CVU 有关，还发现因子Ⅹ Ⅲ （ FⅩ Ⅲ ）基因多态性与 CVU 的愈合时间、溃疡大小和手术反应有关。有研究[41-45]发现，铁过载在 CVI 和 CVU 的发生发展中起着重要作用，其中在铁代谢过程中起重要作用的基因是 HFE 基因，在 CVI 患者中，HFE 基因突变导致铁外排增加，从而改变了铁蛋白沉积的稳定性和铁黄素调节系统的效率，使铁流入量增加，可能对细菌生长产生积极影响，使 CVI 的环境更容易受到感染，加剧皮肤损伤的发生。FPN1 基因编码膜铁转运蛋白，是负责将铁从细胞内部向外部运输的唯一蛋白质，其由巨噬细胞表达，该过程被调节在几个不同的水平[46]。FPN1 基因的多态性可以在编码内切核糖核酸酶肌醇需要酶的区域附近找到[47]，FPN1 基因的多态性可导致铁从巨噬细胞中流出，从而增加氧化应激和细胞凋亡[17]。FⅩ Ⅲ 的多效性功能是由其转谷氨酰胺酶和促血管生成功能所体现的[37, 41]。对 FⅩ Ⅲ 缺乏症患者的 CVU 研究[42-44]表明，该因素在溃疡的加速愈合中发挥了重要作用。Phillips 等[39]研究了不同的 FⅩ Ⅲ -A 基因多态性，发现不同的基因变异与不同面积的 CVU 相对应，但没有观察到对照组和 CVU 患者组之间的基因型分布有显著差异，尽管如此，仍发现了溃疡面积大小与人凝血因子 Leu34 或 Leu564 等位基因呈负相关且无协同作用，由于这一发现，建议 FⅩ Ⅲ 基因变异体可以作为 CVU 进展和扩展的调节因子，这两个基因变异的保护作用可以用更高的 FⅩ Ⅲ 表达和纤维蛋白溶解抑制剂在纤维蛋白临时基质中的掺入率增加来解释。
4 小结及展望
在过去的 10 年中，已经发现了部分与 CVU 发生有关的新的病理生理机制，其主要病理机制是使溃疡愈合失去作用的慢性炎症。在了解慢性炎症的原因方面，基因表达和基因多态性越来越成为研究的重点，在难愈合的 CVU 中已发现基因表达的许多变化，如与健康个体相比，CVU 患者的调节炎症反应基因、编码细胞外肽基因和编码不同细胞途径基因的表达有所不同；另外，已鉴定出单个基因中促进 CVU 出现了不同的多态性。但从目前研究结果看，导致 CVU 的确切机制仍不明确，并且可能比过去预期的机制更复杂。基于目前对潜在溃疡形成机制的有限了解，无法精确地预测 CVU 患者愈合时间的长短。根据对目前文献的综述，尚未检索到进行全基因组关联研究来寻找与 CVU 风险相关的 SNP。全基因组关联研究是复杂疾病遗传学的黄金标准，未来需要通过全基因组关联研究来更深入地了解 CVU 的遗传基础及遗传背景，以便寻找改善 CVU 愈合的最佳治疗方式。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：吴洲鹏查阅文献并撰写文章；马玉奎对文献总结；赵纪春指导文章修订。
下肢慢性溃疡可能是由多种病理引起，多与静脉疾病有关[1-3]，其中慢性静脉性溃疡（chronic venous ulcer，CVU）是慢性静脉功能不全（chronic venous insufficiency，CVI）的严重并发症之一，该病会给患者及家庭带来沉重的经济负担。随着基因研究以及在分子水平上与伤口愈合相关的生化因素和病理生理学过程的逐步加深，进一步拓宽了对 CVU 病因学的探索，因而也促进了其新的治疗方式与手段[1-2, 4]，如将压迫疗法与现代伤口敷料相结合，可明显缩短治疗时间、降低总体治疗成本[3, 5]。为了不增加患者及医疗机构额外费用的情况下，进一步提高此类疾病的治愈率、加强对最新伤口敷料材料的研发，继续深入对 CVU 病理生理学方面的探索很有必要。除了目前已知的危险因素如年龄、髂股静脉栓塞、深静脉血栓、高血压、肥胖等[3]外，笔者现就目前关于其遗传与基因方面的相关研究进行综述。
1 CVU 的病理生理学
CVU 主要是由于 CVI 引起，而目前普遍又认为静脉逆流和静脉高压是 CVI 的主要原因[6-7]，一旦出现了静脉高压，血流动力学平衡会遭到破坏，通过血流介导的炎症反应导致静脉瓣膜破坏，因为静脉血流的变化使白细胞被活化而进入静脉中，从而释放相应酶和诱导血管壁组织重塑，最终导致静脉瓣膜破坏和功能丧失[8-12]，继续恶性循环的结果就是形成 CVU，但又并非所有 CVI 患者均会出现 CVU。除了这些分子机制的影响外，遗传畸变被认为是 CVU 的根本原因，目前关于 CVU 的确切发病机理仍尚不确切，主要存在几种关于潜在机制的假说[6-7, 13-19]。
慢性炎症和组织重塑在 CVU 的发展中起重要作用已被大多数研究者[6, 18-19]所接受。在静脉性溃疡的下肢静脉中存在白细胞淤滞的现象[17-18]。de Oliveira Carvalho 等[18]研究了白细胞活化与静脉高压的关系发现，中性粒细胞弹性蛋白酶和乳铁蛋白增高是静脉高压和 CVI 患者中性粒细胞活化的重要标志；Evangelista 等[20]认为静脉高压会导致毛细血管扩张和内皮细胞孔扩大而使大分子泄漏，从而导致毛细血管周围纤维蛋白袖带形成，这些袖带可阻止氧气和营养物质通过；另一个假设即所谓的“生长因子陷阱”，描述了大分子特别是纤维蛋白原和 α2-巨球蛋白向周围真皮的渗漏，这些大分子为组织修复完整性所必需的不同生长因子即转化生长因子-β1、成纤维细胞生长因子受体形成了所谓的“陷阱”而导致无法修复。有研究者[21-23]在 CVU 患者的皮肤组织活检中发现，脂肪硬化和已愈合溃疡皮肤中白细胞含量明显增加；在对不同白细胞亚型的组织学评估中发现，主要是 T 淋巴细胞和巨噬细胞；还揭示了促进白细胞黏附于内皮的细胞内黏附分子-1（ICAM-1）在内皮表达提高[22-24]。有研究[25]发现，剪切应力在白细胞活化中可能起关键作用。剪切应力是血液流动作用于内皮表面时所产生的切向力（每膜面积），它是内皮表面附近血流速度梯度的函数，剪切应力的增加会导致 ICAM-1、E-选择蛋白、L-选择蛋白在内皮表面表达增加，所有这些黏附分子都可充当黏附过程的中介，结合特定的白细胞受体即晚期活化抗原 4 和（或）白细胞功能相关抗原 1，从而产生恶性循环[7, 24, 26]。另一个现象是跨内皮迁移到周围组织的活动增加[22, 26]。在溃疡皮肤下层中正在形成由淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞、组织细胞和成纤维细胞组成的肉芽组织，胶原纤维在皮肤组织中失去其正常取向[26]。
虽然有以上一些理论，但目前没有一种理论能解释为什么有部分 CVI 患者会发展为 CVU，而另一部分患者却不会。尽管目前存在使用多层加压绷带的护理措施，但仍有一部分患者会发生顽固性溃疡，并且随着时间的推移，患者溃疡面积会变大[25]。事实上，CVU 面积的大小和持续时间是预测 CVU 的重要危险因素[26]。为了更好地了解导致某些 CVI 患者溃疡形成的潜在机制，需要了解难愈合 CVU 的遗传变化。
2 难愈合 CVU 的基因表达
2.1 CVU 表皮创面的基因表达
Charles 等[27]研究发现，在难愈合的 CVU 伤口边缘处存在的角质形成细胞中有不同基因表达，在愈合和难愈合的 CVU 中有 15 种不同表达的基因。在难愈合的 CVU 中，表达最上调的基因是编码分泌性卷曲相关蛋白 4 基因，该蛋白是由 Wnt 信号介体[28]，而 Wnt 信号通路是负责将信号从细胞外传输到细胞内，其涉及许多不同的生理途径，包括胚胎发育、肿瘤发生、血管发育和表皮细胞的迁移[29]，其还与细胞凋亡密切相关[28-29]；另一个上调的基因是支链转氨酶 1 基因，该基因编码支链氨基酸转氨酶的胞质形式，通过催化支链 α-酮酸向支链 L-氨基酸的可逆转氨作用，它在细胞生长中起重要作用[27]；同时 Charles 等[27]的研究中还揭示了细胞色素 P450 和 17-β-羟甾类脱氢酶基因上调，认为类固醇生成相关基因的上调、类固醇合成和代谢可能参与了难愈合 CVU 的发病机制。另外，也有研究[29-30]发现，活化的 β-catenin 与难愈合 CVU 边缘的角质形成细胞中的 c-myc（在生长控制、分化和凋亡中起关键作用的调节基因）间存在联系[30]，β-catenin 核稳定可以阻止表皮生长因子反应，诱导 c-myc 并抑制角蛋白 6/16（K6/K16，对迁移起至关重要的细胞骨架成分），提示 β-catenic/c-myc 途径的激活抑制角质形成细胞迁移并改变其分化而导致愈合受损[29-30]。除了以上这些上调基因，在难愈合 CVU 边缘发现前 20 个被下调的基因对表皮结构完整性至关重要或对表皮损伤、修复、过度增殖、分化相关的蛋白质合成起重要作用[31-35]，这些被最下调的基因组是编码角蛋白的基因组[31]，其中一个突出的基因是编码 K16 的基因，该蛋白与表皮损伤和及时的表皮修复有关，因而指出，不仅编码 K16 基因被下调，而且编码 K6A 和 K6B、K17、K1、K14.31、K34、K35 相关基因也被下调[31-35]，结果提示，下调基因对于维持表皮至关重要的生物学过程受到了严重影响[27]。
2.2 CVU 真皮创面床的基因表达
真皮创面层中的基因表达不同于表皮中的基因表达。在难愈合的 CVU 真皮创面床中，大多数上调的基因编码都是与组织损伤、细胞外基质形成和伤口愈合过程相关的蛋白质[36]。其中 Propedin 是一种在组织炎症中起重要作用的蛋白，该蛋白促进 C3b 与因子 B（C3Bb）的结合，从而为表面上 C3Bb 的组装提供了位点[37]，在难愈合的 CVU 中，编码 Propinin 基因明显上调。皮肤桥蛋白是一种细胞外基质蛋白，其参与细胞基质相互作用和基质的组装，它具有与成纤维细胞结合的亲和力，并且对于胶原蛋白组装至关重要，在难愈合的 CVU 中编码皮肤桥蛋白的基因明显下降[37-38]。正如在表皮创面基因表达的研究中，Charles 等[27]的研究组能够鉴定出创面床中显著下调的基因。皮肤上皮化需要肝素结合表皮生长因子（一种类似表皮生长因子的生长因子），它对角质形成和成纤维细胞的有丝分裂和迁移、促进皮肤修复和血管生成起重要作用。在难愈合 CVU 中编码肝素结合表皮生长因子基因的下调可以部分解释难愈合 CVU 的表型[39]。
无论是在 CVU 的表皮还是在真皮创面，都有明显不一样的基因表达，互补 DNA 微阵列研究[40]表明，溃疡愈合与溃疡不愈合的遗传表达具有多样性，最重要的是结构因素，炎症介质和凋亡途径的编码存在明显异常。在难愈合 CVU 的愈合过程中存在不同的遗传生理学[41]。
3 CVU 的基因多态性
Norman 等[17]除了研究了难愈合 CVU 中的基因表达情况，还研究了可能参与 CVU 病理生理候选基因的单核苷酸多态性（SNP）。Mosmiller 等[41]发现，遗传性血色素沉着症候选基因 HFE、膜铁转运蛋白 1（FPN1）基因和基质金属蛋白酶-12 基因多态性与易患 CVU 有关，还发现因子Ⅹ Ⅲ （ FⅩ Ⅲ ）基因多态性与 CVU 的愈合时间、溃疡大小和手术反应有关。有研究[41-45]发现，铁过载在 CVI 和 CVU 的发生发展中起着重要作用，其中在铁代谢过程中起重要作用的基因是 HFE 基因，在 CVI 患者中，HFE 基因突变导致铁外排增加，从而改变了铁蛋白沉积的稳定性和铁黄素调节系统的效率，使铁流入量增加，可能对细菌生长产生积极影响，使 CVI 的环境更容易受到感染，加剧皮肤损伤的发生。FPN1 基因编码膜铁转运蛋白，是负责将铁从细胞内部向外部运输的唯一蛋白质，其由巨噬细胞表达，该过程被调节在几个不同的水平[46]。FPN1 基因的多态性可以在编码内切核糖核酸酶肌醇需要酶的区域附近找到[47]，FPN1 基因的多态性可导致铁从巨噬细胞中流出，从而增加氧化应激和细胞凋亡[17]。FⅩ Ⅲ 的多效性功能是由其转谷氨酰胺酶和促血管生成功能所体现的[37, 41]。对 FⅩ Ⅲ 缺乏症患者的 CVU 研究[42-44]表明，该因素在溃疡的加速愈合中发挥了重要作用。Phillips 等[39]研究了不同的 FⅩ Ⅲ -A 基因多态性，发现不同的基因变异与不同面积的 CVU 相对应，但没有观察到对照组和 CVU 患者组之间的基因型分布有显著差异，尽管如此，仍发现了溃疡面积大小与人凝血因子 Leu34 或 Leu564 等位基因呈负相关且无协同作用，由于这一发现，建议 FⅩ Ⅲ 基因变异体可以作为 CVU 进展和扩展的调节因子，这两个基因变异的保护作用可以用更高的 FⅩ Ⅲ 表达和纤维蛋白溶解抑制剂在纤维蛋白临时基质中的掺入率增加来解释。
4 小结及展望
在过去的 10 年中，已经发现了部分与 CVU 发生有关的新的病理生理机制，其主要病理机制是使溃疡愈合失去作用的慢性炎症。在了解慢性炎症的原因方面，基因表达和基因多态性越来越成为研究的重点，在难愈合的 CVU 中已发现基因表达的许多变化，如与健康个体相比，CVU 患者的调节炎症反应基因、编码细胞外肽基因和编码不同细胞途径基因的表达有所不同；另外，已鉴定出单个基因中促进 CVU 出现了不同的多态性。但从目前研究结果看，导致 CVU 的确切机制仍不明确，并且可能比过去预期的机制更复杂。基于目前对潜在溃疡形成机制的有限了解，无法精确地预测 CVU 患者愈合时间的长短。根据对目前文献的综述，尚未检索到进行全基因组关联研究来寻找与 CVU 风险相关的 SNP。全基因组关联研究是复杂疾病遗传学的黄金标准，未来需要通过全基因组关联研究来更深入地了解 CVU 的遗传基础及遗传背景，以便寻找改善 CVU 愈合的最佳治疗方式。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：吴洲鹏查阅文献并撰写文章；马玉奎对文献总结；赵纪春指导文章修订。