成纤维细胞的异质性

细胞在功能或特性方面表现出的差异或不一致性被称为细胞的异质性（heterogeneity）。目前已公认，Fb是异质性细胞群（heterogeneous populations）。在细胞形态上，组织原位或培养中的真皮Fb形态可有较大差异。因年龄不同，真皮Fb的生物学特性也有差异，如胎儿Fb的胶原合成能力显著高于成人Fb。在病理过程的不同阶段中，Fb的表型特征也并不相同。正确认识Fb的异质性，对选择合理的组织工程皮肤种子细胞有重要参考价值。真皮Fb的异质性主要表现在以下几个方面。

一、乳头层和网状层成纤维细胞的异质性

1．形态差异　在体外培养条件下，网状层成纤维细胞在形态上呈多树枝状突起。

2．增殖特性的差异　乳头层成纤维细胞较网状层成纤维细胞具有较高的增殖能力，表现为增殖快，有较高的丝裂指数，能达到较大密度的融合，经多次传代培养后仍可存活。

3．细胞外基质合成方面的差异　乳头层成纤维细胞合成的一种硫酸皮肤素蛋白聚糖——decorin明显多于网状层成纤维细胞。此外，对硬皮病皮损不同层次Fb的研究发现，网状层和皮下脂肪层的成纤维细胞合成胶原和纤维粘连蛋白量显著高于乳头层的成纤维细胞。

4．收缩胶原凝胶能力的差异　与乳头层成纤维细胞相比，网状层成纤维细胞能产生更为明显的胶原凝胶收缩。

5．对细胞因子反应的差异 当单层培养的Fb接近融合时，经TGF－β和PDGF作用，网状层成纤维细胞在DNA合成和丝裂指数方面明显高于乳头层成纤维细胞。

二、成纤维细胞的亚群或亚型

一些研究已发现，在同一细胞群中可能存在着不同表型的Fb亚群或亚型。

（一）与补体C1发生反应的细胞亚型

在成纤维细胞群中存在着能与补体C1发生反应的细胞。其细胞膜上有C1q特定结合部位。利用它们与C1q的高度亲和力可用细胞分选器将它们分出。与那些C1q亲和力低的细胞相比，这些与C1q有高亲和力细胞的生长及DNA合成更快，蛋白质产生更多，其中约40%为胶原，并且Ⅲ型和Ⅴ型胶原的比例较高。此种表型的Fb可能存在于创面愈合和炎症部位。

（二）合成高产量胶原的成纤维细胞亚群

用流式细胞仪分析系统性硬皮病患者的皮损、未受累皮肤及健康对照者的Fb，由侧光散射的特性发现硬皮病皮损及未受累皮肤的Fb中有15%～25%的细胞含有高水平的胞质颗粒，而正常人细胞系中的类似细胞不足3%（P＜0．05）。正常Fb经单个核细胞衍生的细胞因子诱导后，含有高水平胞质颗粒的细胞数目增加。进行细胞分选后发现，这种多颗粒成纤维细胞亚群合成的前胶原比其他细胞多2～3倍。

用原位杂交检测硬皮病、瘢痕疙瘩或肥厚性瘢痕α1（Ⅰ）型胶原mRNA，发现Ⅰ型前胶原mRNA表达只见于部分Fb中。用原位杂交检测培养Fb的α1（Ⅰ）型胶原mRNA，发现硬皮病皮损Fb中有较高比例的细胞表达胶原mRNA，而正常对照者皮肤Fb与硬皮病未受累皮肤Fb中表达胶原mRNA的细胞比例却较低。这可能提示存在着一个合成高产量胶原的成纤维细胞亚群。

（三）表达α－平滑肌肌动蛋白的细胞亚群

在成纤维细胞群中含有一定比例的表达α－平滑肌肌动蛋白（α－SMA）的细胞。即使经过克隆筛选，也未获得一个不含α－SMA的克隆。这说明，成纤维细胞群中始终存在着一个表达α－SM的细胞亚群。在能合成高产量胶原的系统性硬皮病皮损Fb中，有50%甚至90%以上的细胞表达α－SMA。

肌成纤维细胞（myofibroblast）具有介于Fb和平滑肌细胞之间的超微结构特征，能表达α－SMA，常被看作是表型改变了的Fb。肌成纤维细胞也能合成细胞外基质成分，并积极参与创面收缩、组织回缩（tissue retraction）和重塑（tissue remodeling）。在不同病理条件下，肌成纤维细胞拥有的肌动蛋白和中间丝蛋白也可以是异质性的。

三、成纤维细胞的克隆异质性

真皮成纤维细胞的不同克隆之间在胶原和PGE2合成方面及对PGE2的反应方面也是不一致的。正常Fb克隆只能合成低水平的糖胺聚糖和胶原酶敏感蛋白（CSP），两者的合成水平之间有良好的相关性；而系统性硬皮病皮损Fb克隆在合成糖胺聚糖和CSP方面呈异质性，即多数克隆能产生高产量糖胺聚糖和CSP，但两者的合成水平之间无相关性；少数克隆仅产生少量的糖胺聚糖和CSP。从人真皮Fb的单个细胞衍生的克隆在表达α1（Ⅰ）型胶原和转化生长因子β的mRNA方面也显示了异质性，这些克隆对转化生长因子β刺激胶原基因表达的反应也是异质性的，转化生长因子β上调α1（Ⅰ）型胶原mRNA表达的反应只见于部分Fb克隆。最新研究显示，体外培养真皮Fb克隆在一

定的诱导因素作用下可显示脂肪细胞、成骨细胞或成软骨细胞表型，克隆分析显示不同Fb克隆向上述某一类型细胞分化的潜能也是不同的。有的克隆仅具有向上述某一类细胞分化的潜能，而有的克隆却具有向上述两种甚至更多种细胞分化的潜能。上述情况均表明了Fb的克隆异质性（clonal heterogeneity）。

四、成纤维细胞的表型变化与异质性

在正常真皮结缔组织中，只有散在分布的少量Fb。它们处于代谢和功能的静息状态。此时，前面提到的诸多真皮Fb细胞生物学特性并未充分展示。只是在创伤修复或某些疾病过程中，真皮Fb才可能活跃地展示其丰富多彩的生物学特性，因而也具有了不同的表型（phenotype）。目前认为，真皮Fb的表型特征实际上是细胞、细胞因子与细胞外基质之间相互作用的综合结果。例如，真皮Fb在皮肤创面愈合或真皮纤维化疾病中可显示出四种表型：①迁移表型；②分裂表型；③合成表型；④收缩表型。此外，真皮Fb的表型变化还可包括在某些特定病理生理状态下Fb分泌的某些细胞因子或介质、Fb表面分子表达或受体表达的改变、Fb对细胞因子或其他介质作用的反应性发生改变。在一定程度上，Fb的不同表型特征也是其异质性的体现。

五、成纤维细胞异质性在炎症和纤维化过程中的意义

从理论上说，病理状态下成纤维细胞群存在着“活化（activation）”与“选择（selection）”两种可能性。前者指某些刺激因素激活本来处于静息状态的Fb的某些功能；后者指正常情况下，异质性的成纤维细胞群中本身存在着某一特定的细胞亚群，该亚群通过某些过程被选择性的扩充（expansion），从而取代了同一细胞群中的其他细胞。

在炎症和纤维化过程中，活化与选择这两种可能性都是存在的。某些细胞因子对活化和选择过程具有始动作用。相对而言，具有独特表型特征的某一细胞亚群或克隆（如合成高产量胶原的亚群或克隆）的选择性扩充在纤维化形成过程中可能具有更为重要的意义。