瘢痕增生是困扰烧创伤患者的长期的疾病，其增生和扩张性生长导致疼痛、瘙痒甚至是肢体的畸形。增生性疤痕的病理生理过程表现为愈合过程中细胞过度增生、胶原过度合成和炎性细胞过度浸润。研究表明，瘢痕内成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，是导致瘢痕增生的重要机制。但是目前没有有效抑制肌成纤维细胞化的手段。由于瘢痕增生的病理过程极其复杂，其内部菌群是否参与其中尚不清楚。因此，要解决目前防治瘢痕增生的重重困难，必须从思路上全面更新，既要有外源性的抑制瘢痕的措施，又要从瘢痕内在的环境中寻找内源性缓解细胞过度增生的方法。本项目聚焦于增生瘢痕内菌群变化，探寻变化导致的代谢物失调，进而介导成纤维细胞过度分化的机制。
1. 增生性瘢痕的形成
增生性瘢痕是病理性瘢痕的一部分，其特点是持续反复的增生，与可成熟化的瘢痕增生不同。为了有效地防治增生性瘢痕，有必要了解其形成和发展的机制。瘢痕的异常生长被认为是由网状真皮中的慢性炎症推动的，这种炎症是由皮肤损伤或刺激引发的，包括创伤、烧伤、手术、接种疫苗、皮肤穿孔、痤疮和带状疱疹。一般来说，随着时间的推移，自发失去这种真皮炎症的疤痕被定义为瘢痕增生，而具有持久炎症的疤痕被定义为增生性疙瘩。这种炎症耐受性的差异解释了瘢痕增生和增生性瘢痕不同的生长习性。因此，瘢痕增生中暂时的、消退的炎症意味着它们不会超过原始伤口的边界。相比之下，增生性疙瘩持续的、不断升级的炎症会导致它们生长到邻近的正常皮肤。在组织病理学方面，炎症和由此导致的细胞外基质堆积导致基质增厚和胶原束过度形成，称为“增生性瘢痕胶原蛋白”。如果愈合凸起是主要的组织学表现，它被诊断为瘢痕增生。这表明增生性瘢痕/瘢痕增生是同一炎性纤维增生性疾病的表现，只是炎症的强度和程度不同而已。根据遗传、系统性、局部和生活方式风险因素进行分类[1]。遗传原因包括单核苷酸多态性和遗传性疾病[2]。全身性因素包括怀孕[3]、高血压[4]、高循环浓度的炎症细胞因子。
2. 增生性瘢痕的评估
由于创伤和烧伤创面以及由感染性因素引起的创面可转化为增生性瘢痕，因此评估此类创面患者的病理性瘢痕风险非常重要。温哥华疤痕评定量表(VSS)和患者和观察者疤痕评估量表(POAS)被广泛用于烧伤疤痕评估，并在数值上考虑主观评定的瘢痕厚度[5]。瘢痕厚度是评估瘢痕的重要指标[6]。瘢痕的生理性过程中厚度在疤痕形成后达到峰值，然后随着时间的增加而减少，伤后6月-1年瘢痕的厚度显著减少。然而，增生性瘢痕厚度在1年时仍然超过正常皮肤厚度，并且持续反复增生。增生性瘢痕柔软度降低是由于细胞外成分改变的表现。瘢痕的无弹性是由于肌纤维细胞增加导致的瘢痕收缩力增强。值得注意的是，肌成纤维细胞的分化是由TGF-B引起的[7]，通常，随着伤后时间的增加，瘢痕的柔韧性也随之降低[8]。增生性瘢痕柔韧性即使在伤后1年也不能恢复正常。黑色素含量和受伤后血管密度的变化导致增生性瘢痕颜色异常[9]。从长远来看，瘢痕颜色可能是烧伤后瘢痕最不同的特征之一。瘢痕瘙痒包括正常和神经病理机制的瘙痒[10]。角质形成细胞和免疫细胞，如肥大细胞，分泌促痒物质；增生性瘢痕增加了肥大细胞和与瘙痒相关的神经肽。烧伤后一年，瘙痒缓解，尽管瘙痒是患者从烧伤后恢复的主要和长期关注的问题[11]。瘢痕疼痛的机制在很大程度上尚不清楚，但神经性疼痛似乎在瘢痕的慢性感觉异常中发挥了作用[12]。最近的证据还表明，导致过度胶原沉积的事件可能会引发痛敏，从而加剧瘢痕部位的机械刺激[12]。
3. 增生性瘢痕治疗
瘢痕治疗的新目标是重建结束，恢复最佳的外观和功能。多种治疗方案被用来改善疤痕外观和功能，包括局部治疗、病灶内治疗、手术治疗和激光治疗，旨在将受损的皮肤恢复到更正常的状态[13]。增生性疤痕非手术治疗是在瘢痕未成熟且覆盖的上皮完整时实现的[14]。自20世纪80年代初以来，硅酮已广泛应用于临床治疗增生性瘢痕。有很好的证据表明硅酮的有效性，这已经成为塑料行业的标准做法[15]。施加的机械压力来治疗患者的增生性瘢痕是在1860年首次被描述的[16]。直到20世纪60年代，这种治疗才成为几个烧伤中心的标准治疗方法，以加速伤口愈合的重塑阶段。目前，使用弹性外衣的弹性加压是预防和治疗增生性瘢痕的主要手段，压力疗法实现了HTS回归成功率的60%至85%[17]。压力通过限制对瘢痕组织的血液、氧气和营养的供应来控制胶原的合成；比自然成熟过程更快地将胶原产生减少到正常瘢痕组织中的水平；鼓励已经存在的胶原束的重新排列；部分恢复正常瘢痕中观察到的细胞外基质组织；并诱导表达纤维化的a-SMA的肌成纤维细胞和血管细胞的消失，最有可能的是通过凋亡[18]。病变内皮质类固醇注射自20世纪60年代中期以来一直用于治疗病理性瘢痕，在增生性瘢痕的消退中仍然发挥着重要作用[19]。类固醇注射已被证明会在体内引起高温合成和瘢痕疙瘩消退，主要是通过减少胶原蛋白和糖胺聚糖合成、减少伤口炎症过程、减少成纤维细胞增生和增加缺氧[20]。手术治疗主要用于影响功能的增生性瘢痕[14]。
4. 瘢痕菌群
目前鲜有对瘢痕菌群的研究，尤其是菌群失调对瘢痕增生的影响。目前菌群的研究多集中在疾病与肠道菌群的相关性，包括炎症性肠病，肠癌[21]，糖尿病[22]，骨质疏松[23]等。近年来随着检测技术的进步，肿瘤组织内菌群得以被检测到，并且被证实菌群类型与肿瘤类型和发展有关[24]。新出现的证据表明，局部微生物群构成了许多类型癌症的肿瘤微环境的重要组成部分，特别是在由肺部、皮肤和胃肠道等粘液部位引起的癌症中。细胞功能和免疫系统，发挥促进肿瘤或抑制肿瘤的作用。值得强调的是，肿瘤内微生物在不同肿瘤类型的组成和丰度方面表现出显著的异质性，从而潜在地影响肿瘤发生、发展和转移的各个方面。这些发现表明，肿瘤内微生物组具有作为诊断和预后生物标志物的巨大潜力。通过操纵肿瘤内的微生物进行癌症治疗，可以提高化疗或免疫治疗的效率，同时将不良反应降至最低[25]。
一些研究调查了烧伤对皮肤微生物组的影响，并报告了烧伤导致烧伤患者与对照组相比出现了不同的皮肤微生物组。严重的烧伤降低了肠道和皮肤中微生物群落的多样性，导致了不良生态条件[26]，可能是导致瘢痕增生的原因之一。我们的研究发现增生性疤痕中菌群与成熟性瘢痕菌群存在明显差异，并且代谢物的异常介导瘢痕异常增生。
5. 短链脂肪酸（SCFA）与瘢痕增生
短链脂肪酸（SCFA）是由消化不良食物的肠道微生物发酵产生的，具有重要的代谢功能，对肠道健康至关重要。短链脂肪酸受体在许多不同组织中的发现突显了短链脂肪酸除了在肠道健康中的作用外，还参与了肠道和周围组织之间的相互作用。除了在肠道健康中发挥作用外，作为信号分子，短链脂肪酸可能进入体循环，直接影响周围组织的底物代谢和功能。短链脂肪酸可能增加肠道能量的收集，促进肥胖的发展，但也可以增加能量消耗和厌氧激素的产生。除了改善食欲调节外，越来越多的证据支持在脂肪组织、骨骼肌和肝脏底物的代谢和功能中发挥有益的作用，从而有助于改善胰岛素敏感性良好控制的人类干预研究，调查SCFA的作用和不同的SCFA可用性对肠道和全身代谢健康的作用[27]。基于SCFA的重要性，大量的流行病学数据证实，炎症和癌症的增加与饮食中SCFA含量较低或粪便中SCFA含量减少的受试者有关，特别是对于乳腺癌和胃癌[16]。
我们的研究也发现增生性瘢痕内短链脂肪酸显著降低，尤其是丁酸，通过介导HDAC的活性，导致成纤维细胞过度分化。
6. 我们的假设：增生性瘢痕内菌群失调介导瘢痕增生。
增生性瘢痕主要表现为成纤维细胞过度分化和炎症细胞浸润。我们从探索瘢痕内菌群入手，明确菌群失调导致代谢异常进一步介导成纤维细胞过度分化。着重开展以下几个方面的研究：瘢痕内菌群及代谢异常；短链脂肪酸尤其是丁酸降低介导成纤维细胞向肌成纤维细胞分化；丁酸通过降低HDAC活性，抑制包括IL-6,TGF-B自分泌和促成纤维细胞分化。
我们的研究首次详细的分析了增生性瘢痕内菌群的变化，并且通过对代谢产物分析，明确短链脂肪酸尤其是丁酸的失调，是导致成纤维细胞异常分化的主要原因。本项目立项不仅能为瘢痕异常增生的机制研究提供新思路，同时为临床治疗增生性瘢痕提供了新的靶点。
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