皮肤血管:发育、修复与疾病

《Seminars in Cell & Developmental Biology》:The cutaneous vasculature: Development, repair, and disease

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月29日 来源:Seminars in Cell & Developmental Biology 6.7

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  摘要哺乳动物皮肤的血液血管系统支持组织灌注,并积极参与皮肤稳态、修复和疾病过程。内皮细胞与周围细胞的相互作用影响从表皮炎症到毛囊干细胞激活等过程。将成熟的组织学和分子学方法与体量和纵向成像相结合,为阐明这些关系及探索慢性伤口、血管肿瘤和炎症性皮肤病中的治疗可能性提供了机会。引言作

  

摘要

哺乳动物皮肤的血液血管系统支持组织灌注,并积极参与皮肤稳态、修复和疾病过程。内皮细胞与周围细胞的相互作用影响从表皮炎症到毛囊干细胞激活等过程。将成熟的组织学和分子学方法与体量和纵向成像相结合,为阐明这些关系及探索慢性伤口、血管肿瘤和炎症性皮肤病中的治疗可能性提供了机会。

引言

作为哺乳动物最大的器官,皮肤通过上皮、间充质、免疫、血管和神经等多种细胞类型之间的相互作用发挥多种功能[1]。它充当物理屏障、感觉界面和全身生理的调节器[2], [3], [4]。所有这些功能都依赖于密集的真皮血管网络,该网络支持屏障完整性、感觉和体温调节[1], [5]。
血液通过该网络按层级流动,依次经过动脉、小动脉、毛细血管、小静脉和静脉,以输送氧气和营养物质、清除废物,并将免疫细胞运入和运出组织[6], [7], [8]。在该层级之上叠加的是分层组织:浅表毛细血管袢丛、中间小动脉和小静脉丛,以及深层较大动脉和静脉丛,所有均由垂直走向的血管桥接[9], [10]。皮肤进一步分为有毛皮肤和无毛(无毛)皮肤。无毛皮肤,如人类手掌和脚底及小鼠足垫,缺乏毛囊并包含特化的动静脉吻合(AVAs,第1.2节);有毛皮肤覆盖身体其余部分,如图1所示。
血管功能既取决于细胞组成,也取决于结构。内皮细胞(ECs)是特化的鳞状细胞,形成衬在血管腔内表面的单层。在稳态下,ECs及其壁细胞伙伴调节血管张力和通透性,控制局部血流、体温调节和免疫监视[11], [12], [13]。ECs还建立组织特异性屏障特性:连续毛细血管在皮肤中占主导地位,形成选择性渗透的内皮屏障,而不同于肾脏和肠道等器官的有孔毛细血管[14]。皮肤血管系统在生理过程中也会动态重塑,以响应生长因子、细胞因子和基质衍生信号,包括体温调节期间的血管张力调整[15], [16]和毛发生长周期,后者主要在鼠类中进行了机制研究[17], [18], [19], [20]。损伤和疾病可诱导更广泛的血管出芽、退化和病理性重塑事件[21], [22], [23], [24]。
血管调节异常导致一系列皮肤病,包括皮肤肿瘤和银屑病等慢性炎症性疾病[25], [26], [27], [28]。对视网膜和脑血管的研究已确立了理解这些过程的有价值原则。皮肤提供了一个互补的环境,用于探索这些原则如何在分层血管网络中运作,该网络与附属器交织,响应体温调节需求,并与干细胞龛相互作用[29], [30], [31], [32]。其浅表位置有利于活体成像、活体动物重复观察和人体活检[9], [33], [34], [35]。组织学和其他二维(2D)分析为此工作提供了基础;三维(3D)成像可通过解析跨组织深度的血管连通性和空间关系来扩展这些观察(图2a)。
在本综述中,我们将皮肤血管解剖和发育与相互作用细胞、损伤反应和皮肤病中的调节异常相结合。我们的主题是哺乳动物皮肤的血液血管系统;淋巴管仅在其直接涉及血液血管生物学时才予以考虑,包括发育模式(第2.3节)和毛囊干细胞龛(第3.4节)。由于本综述中的大部分机制证据来自小鼠遗传学和成像研究,因此除非另有说明,结果均来自小鼠。如果结果来自人类、斑马鱼、鸟类、器官型皮肤或培养细胞,则会注明来源。缩写列于表3,血管组织术语在定义部分中定义。

章节片段

真皮血管丛的空间组织

上述分层组织在人类和小鼠皮肤中共有,但存在物种和部位依赖的几何差异。浅表丛由与皮肤表面垂直的营养毛细血管袢组成[9], [36], [37](图1)。其下方是中间小动脉和小静脉丛,以及真皮-皮下交界处的深层较大动脉和静脉丛[10], [38]。垂直血管连接三个血管丛,以及穿支动脉

皮肤血管系统的发育

皮肤血管系统通过协调的血管形成和重塑而发育。新血管可通过血管生成(vasculogenesis)产生,其中内皮祖细胞从头组装,或通过已有血管的血管新生(angiogenesis)产生[58], [59], [60]。局部血管生成贡献的证据主要来自鸟类研究,而血管新生重塑在哺乳动物皮肤中已有充分记录。这些发现共同强调需要进一步确定哺乳动物中内皮细胞的发育起源

皮肤血管与周围细胞之间的相互作用

皮肤血管网络与周围上皮、基质、神经和免疫细胞参与相互交互。空间和分子研究识别候选关系,而扰动实验提供其功能方向的证据。我们尽可能区分这些证据形式,并考虑如何结合它们来研究内皮指令、对邻近细胞的反应和相互反馈。

损伤和伤口愈合中的血管反应

损伤反应展示了皮肤血管、免疫和基质区室之间的相互作用。伤口愈合需要免疫细胞、成纤维细胞、角质形成细胞和内皮细胞之间的协调活动来恢复组织完整性,而广泛的血管重塑为再生组织提供代谢需求[140], [141], [142]。

涉及皮肤血管的皮肤病

支持再生的相同血管程序在皮肤病中变得失调(图4a显示健康皮肤以供参考)。炎症性皮肤病如银屑病,其中异常血管生成和血管重塑成为定义性特征,说明第3.2节神经血管排列和动脉特化、第3.3节血管模式中的分子线索中引入的内皮、壁细胞和免疫网络破坏如何导致疾病。皮肤血管肿瘤和

治疗意义和展望

本文综述的疾病涉及重叠的血管过程,包括内皮生长和存活、炎症激活、壁细胞支持,以及通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、AKT和雷帕霉素机制靶点(mTOR)或RAS–MAPK通路的基因型依赖性信号传导。其治疗意义仍具有疾病特异性。普萘洛尔在婴儿血管瘤(IH)中有随机试验支持[192], [193]。银屑病中VEGFA抑制的证据包括小鼠研究和分离的人类

CRediT作者贡献声明

概念化:K.W.、J.Q.、K.K.、V.Y.和C.Y.K.;写作-初稿:K.W.、J.Q.和C.Y.K.;写作-审阅与编辑:K.W.、J.Q.和C.Y.K.;可视化:K.W.、K.K.和V.Y.;监督和资金获取:C.Y.K.

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

我们感谢Kam实验室成员对稿件的深思熟虑的讨论和批判性阅读。
Karen Wang|Jonathan Quintana|Vincent Yang|Kao Kawasumi|Chen Yuan Kam
美国加利福尼亚州洛杉矶市加州大学大卫·格芬医学院医学系皮肤科
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