综述：皮肤内皮细胞及其在伤口愈合中的作用

《JID Innovations》：Cutaneous endothelial cells and their roles in wound healing

　　

内皮细胞（endothelial cells, ECs）构成血液和淋巴管腔面的单层细胞，并在皮肤稳态和伤口愈合中发挥重要作用。损伤后，ECs迅速参与愈合反应。ECs通过血管生成（angiogenesis）形成新血管，为组织修复提供所需的氧气、营养物质和信号，从而促进伤口愈合。糖尿病等疾病可导致内皮功能障碍，引起新生血管形成（neovascularization）缺陷和伤口闭合延迟。本综述聚焦于内皮细胞在皮肤伤口愈合各阶段的内在作用，超越其在血管化中的角色，并讨论针对这些功能以改善愈合结局的治疗策略。将ECs视为伤口修复的动态调节因子，而非仅仅是血管的结构组分，可能为再生性皮肤疗法开辟新的治疗途径。

**皮肤内皮细胞**

皮肤微血管系统由浅表乳头丛和深层网状丛两层水平血管网构成。内皮细胞（endothelial cells, ECs）以单层形式衬覆血管腔内面，具有极化的基底面和腔面，并通过VE-钙黏蛋白（VE-cadherin）等连接蛋白与肌动蛋白细胞骨架相连。生理状态下，皮肤ECs主动维持组织稳态：分泌一氧化氮（nitric oxide）和内皮素（endothelin）等物质调节血管张力；表达血栓调节蛋白（thrombomodulin）、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖等抗凝分子抑制凝血和补体激活；通过细胞间连接重塑动态调控血管通透性。在病原体识别后，ECs可上调黏附分子和趋化因子，协调免疫细胞转运，并表现出半专业抗原呈递能力，直接活化CD4⁺和CD8⁺效应记忆T细胞。单细胞RNA测序显示，皮肤ECs与其他器官ECs相比富集免疫相关基因（如CD74、ACKR1）和血管生成相关基因（如S100A6），具有独特的分子特征和表型可塑性。

**伤口愈合不同阶段的内皮功能**

**止血与凝血**

皮肤损伤后，神经源性反射和局部释放的血管活性介质引起血管收缩以限制失血。ECs通过产生血管性血友病因子（von Willebrand factor, vWF）和调节血管通透性维持止血。内皮屏障破坏后，内皮下基质中的胶原和vWF暴露，通过血小板受体GPIb和整合素α_IIbβ₃促进血小板黏附与活化；内皮和基质细胞表达的组织因子启动外源性凝血途径，与因子VII/VIIa结合后生成凝血酶，凝血酶将纤维蛋白原转化为纤维蛋白，最终形成血凝块。

**炎症与免疫细胞募集**

损伤后数分钟至数小时启动炎症反应。活化的ECs通过环氧合酶-1（COX-1）产生前列腺素并释放一氧化氮，引起血管扩张和血流增加；occludin和VE-钙黏蛋白等连接蛋白经肌动蛋白介导的收缩而松弛，导致内皮通透性升高，血浆蛋白和免疫细胞外渗。ECs受损伤相关分子模式（DAMPs）、缺氧和促炎细胞因子激活后，上调细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）等黏附分子，分泌白细胞介素-8（IL-8）等趋化因子，介导中性粒细胞和单核细胞的滚动、牢固黏附及跨内皮迁移。随炎症消退，巨噬细胞由促炎表型（M1）向促修复表型（M2）转换，表达血管内皮生长因子（VEGF）和Tie2，为组织新生做准备。然而，持续的内皮活化可加剧炎症和水肿，因此适当减弱ECs的炎症表型与初始激活同等重要。

**增殖与血管生成**

增殖期形成肉芽组织，缺氧以及巨噬细胞和角质形成细胞释放的VEGF、成纤维细胞生长因子（FGF）激活局部ECs增殖和出芽。VEGF-A梯度和Notch信号决定顶端细胞（tip cell）与柄细胞（stalk cell）命运：顶端细胞具有高VEGF信号、低Notch信号，柄细胞则相反。新生毛细血管为肉芽组织提供氧气和营养。除血管生成外，内皮祖细胞（endothelial progenitor cells, EPCs）也可通过血管发生（vasculogenesis）参与新生血管形成；小鼠中血管腔内皮祖细胞（endovascular progenitor cells, EVPs）具有自我更新能力，受NOTCH信号和SOX18再激活调控。成纤维细胞增殖并部分分化为肌成纤维细胞，沉积细胞外基质（extracellular matrix, ECM），形成稳定肉芽组织。

**重塑与成熟**

重塑期ECM被重构和增强，胶原类型由III型转换为I型，以提供抗张强度。基质硬度增加通过YAP/TAZ和转化生长因子-β（TGF-β）信号促进肌成纤维细胞分化，改变内皮机械感应，可导致异常血管生成、炎症持续和纤维化。随着促血管生成信号（VEGF、FGF）减弱，多余毛细血管经凋亡而退化，剩余血管通过周细胞覆盖和基底膜沉积而稳定。内皮-间质转化（endothelial to mesenchymal transition, EndMT）使ECs失去内皮特征并获得间充质特征；Rbpj缺失可加速EndMT并导致过度瘢痕形成，而内皮特异性SOX9缺失可减少EndMT和瘢痕面积。淋巴管内皮细胞经VEGF-C和VEGF-D调控的淋巴管生成参与重塑期，帮助清除间质液和免疫细胞。重塑异常可导致血管密度异常、组织缺氧或慢性炎症，与增生性瘢痕和瘢痕疙瘩等病理状态相关。

**病理伤口愈合中的内皮功能障碍**

糖尿病、外周动脉疾病、慢性静脉功能不全、辐射、衰老和自身免疫病均可扰乱ECs在伤口愈合中的行为。糖尿病慢性高血糖导致ECs氧化应激和糖化损伤，增殖和迁移能力降低、凋亡增加；VEGFR1诱饵受体上调可削弱VEGF信号，eNOS解偶联减少一氧化氮产生，最终造成微血管稀疏和渗漏性未成熟血管。糖尿病小鼠中内皮酪蛋白激酶2α（CK2α）异常上调，其抑制剂可通过恢复Hedgehog信号改善ECs增殖和血管生成；内皮特异性Dab2缺失会降低VEGFR2信号，而通过内皮靶向纳米颗粒递送Dab2 mRNA可恢复血管生成和伤口闭合。衰老相关ECs进入细胞衰老状态并产生衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP），包括IL-1α/β、IL-6、IL-8和TNF-α等促炎介质，通过旁分泌诱导邻近细胞衰老并延迟炎症消退。衰老皮肤ECs分泌的炎症因子还可激活伤害性神经元，触发肥大细胞脱颗粒，导致真皮变薄和愈合延迟。

**调节内皮细胞功能的治疗策略**

**生长因子治疗**

外用或注射VEGF、血小板衍生生长因子（PDGF）和表皮生长因子（EGF）被用于增强血管生成。基于mRNA的VEGF-A在糖尿病小鼠模型中可增加血管生成并加速伤口闭合。但单一因子治疗常因半衰期短和伤口微环境复杂而疗效有限，并可能引起不受调控的血管生成、水肿或异常血管生长。此外，通过siRNA抑制Sox9以调控EndMT也显示出减少瘢痕和促进愈合的潜力。

**细胞治疗与EPC移植**

自体或异体EPCs移植可通过提供促血管生成信号促进修复。通过间充质生态位预处理或TGF-β抑制剂处理可增强EPCs在糖尿病条件下的存活和再生能力；EPC来源的细胞外囊泡（EPC-EVs）也能复现促血管生成和加速愈合的效果。诱导多能干细胞（iPSC）来源的内皮细胞或类器官用于构建预血管化移植物，目前仍处于实验阶段。细胞治疗的应用受生物制造成本、潜在免疫原性和移植后存活率有限等因素制约。

**生物材料支架**

模拟天然组织力学性能的生物材料可支持内皮稳态和有序新生血管形成。肽修饰的胶原支架负载人ECs用于大面积烧伤模型，不仅递送活细胞，还可招募宿主ECs并促进新生血管形成。纳米颗粒或微球缓释VEGF/PDGF可维持原位促血管生成信号，改善伤口修复。

**结论**

皮肤ECs是伤口愈合各阶段的动态调节因子，不仅形成新血管，还调节免疫细胞浸润并与成纤维细胞和角质形成细胞相互作用。内皮功能障碍是延迟愈合和病理性瘢痕形成的重要基础。靶向ECs的生长因子、基因递送和生物工程策略正在不断发展，全面理解皮肤内皮生物学将为设计下一代促愈合和抗瘢痕疗法提供关键基础。