以前讀整形外科教科書 Plastic Surgery ( Joseph G. McCarthy) 到疤痕這一章都會提到傷口癒合的四個階段： haemostasis , inflammation, proliferation, remodeling. 這四個階段頗為複雜，簡化地說就是有很多細胞參與 (如血小板、白血球、巨噬細胞、纖維母細胞、表皮細胞、內皮細胞等等)，這些細胞釋放出各種激素和生長因子 (如 PG, CTGF, EGF, TGF-β, TNF-α, IL-1, VEGF, PDGF等等) 來互相溝通引導，最後在眾細胞的合作之下纖維母細胞製造膠原蛋白修復了傷口。
這樣的描述似乎少了什麼東西？就是外力對傷口的復原有什麼影響。我們人類天生對傷口會反應式地想去揉它按它甚至舔它，現代的科學已經闡明用口水去舔傷口有益傷口癒合，為什麼呢？其中一個原因是因為口水裡面含有很多外泌體(exosomes), 而外泌體則含有多種生長激素；那麼按摩傷口也對它的癒合有幫助嗎？這個問題在我求學階段是沒有人能回答的，因為物理力量如何能影響細胞的生理表現當時沒人知道。直到西元2000年之後科學家才逐漸明瞭原來細胞對於外力造成的變形是有反應的，不論這個力量來自於細胞外基質 (ECM) 或是細胞本身變形，都會引發一連串的訊號傳遞，最後釋放出各種激素和生長因子，甚至改變基因表現。
要談到外力對細胞的生理表現影響時，先要破除一些成見。許多人以為細胞如果放大成一顆氣球那麼大，那麼氣球的皮就是細胞膜；氣球內裝的水就是細胞質；氣球內有另一顆小球就是細胞核，而氣球和氣球–也就是細胞之間是緊密相連的沒什麼空隙。這樣想像的皮膚和實際情形有不小差距，首先那個氣球皮上必須有很多洞並且插上很多觸手如接合蛋白(integrin)和各種受體(receptor)，其次氣球裡面裝的不是水而是透明的凝膠；凝膠裡面漂浮很多支撐的鋼骨結構，細胞核的內含物和細胞質裡的物質在某些條件下是可以互相流動的，最後細胞之間有很大距離，這空間叫細胞外基質(ECM)，裡面充滿了膠原蛋白(collagen)、纖連蛋白(fibronectin)、彈性纖維(elastic fiber)、蛋白醣(PG)和醣蛋白(GP)等共300多種蛋白質。
再來我們要知道細胞是很敏感的，它不是單純對生化刺激(如激素、生長因子、離子濃度)有反應，它也可以感受到細胞內或細胞外基質的機械力量改變，例如有外力在拉扯或擠壓細胞，或是細胞內本身F-actin(肌動蛋白絲)的收縮。而細胞一旦感應到機械力量的改變，就會引起一連串生化反應例如打開Ca++離子通道、釋放TGF-β、基因轉錄等等。以前我們以為生化反應和機械反應是沒什麼關係的，就好像以前的物理學認為粒子和波動是兩種不相關的移動方式，後來才發現物質既有粒子現象也有波動現象；同理，近十年的研究發現機械力量會導致細胞的生化反應，當然這些生化反應最後也會改變細胞承受的機械力量。
接下來我們開始介紹已知的細胞mechanotransduction (機械力傳導)的各種方式。以下會充滿各種細胞學的術語，我就不再解釋或翻譯，沒有幾個人會想背起來吧？圖片大都截錄自 (2022) Frontiers in immunology, 13, 1028410. 這篇文章，因為它的圖畫的很漂亮而且是open-access。
Integrins-FAK
Integrin(接合蛋白) 長在細胞膜上，它會抓住細胞外基質的膠原蛋白或纖連蛋白，因此一旦膠原蛋白有什麼改變或拉扯，它就會傳遞這個訊號到細胞質裡面的一種酶叫 FAK (focal adhesion kinase) ，FAK會透過ERK/MAPK, MCP-1 等促進傷口的發炎反應 (inflammation) 延長，纖維母細胞轉化爲肌纖維母細胞產生更多膠原蛋白最後形成疤痕。2018年 Gurtner 等人將含有 FAKI (FAK inhibitor)的皮膚敷料貼在老鼠傷口上，發現的確能減少疤痕形成。2019年 Kwon等人用FAKI來治療豬的傷口，也發現同樣有減少疤痕的效果。2022年 Gurtner 用 FAKI在人類分層植皮(STSG)的傷口上，結果傷口癒合更快疤痕更好。但由於FAK是細胞一個很重要的訊號傳遞包括移動、生長等等，因此使用FAKI在人體身上可能會引發未知的危險，因此截止目前為止還沒有相關商品上市。
PI3K/Akt
PI3K是個很複雜的酶可以粗分為三類，class I, II 和細胞訊號傳遞有關；class II, III 和細胞膜間的運輸(trafficking) 有關。外力的改變會經由ILK (Integrin-Linked Kinase) 或 GPCR (G-protien Coupled Protein) 或 RTK (Receptor Tyrosine Kinase)來啟動 PI3K/Akt 最後造成纖維母細胞的移動並生產ɑ-SMA和第一型膠原蛋白。Gang Li 等人在2016年的實驗發現促進ILK-PI3K 會造成疤痕增生和攣縮；相反地加入 ILK 和PI3K/Akt inhibitors 會抑制疤痕攣縮和表皮化（意思是抑制傷口復原）。這個路徑牽涉的範圍更大，還包括細胞凋亡 (apoptosis) 血管擴張等等，顯然不會有人敢走這個路徑來抑制疤痕。
Wnt/β-catenin
E-cadherin, β-catenin和actin是將表皮細胞互相綁在一起的結構。當Wnt受到外力影響便結合LRP和FDZ將訊號傳入細胞之釋放β-catenin。而自由的β-catenin會跑進細胞核與TCF結合造成基因轉錄。科學家也發現在疤痕增生或蟹足腫的疤痕細胞裡β-catenin 的含量比正常人高很多。此外 Wnt/β-catenin 這個路徑也會增加 TGF-β1，進而產生更多的膠原蛋白和疤痕。Yang CE (2020) 等人使用含產生偽裝的Wnt受體( decoy Wnt receptor)的腺病毒來治療豬的疤痕，結果發現疤痕變小顏色也變淡。不過Wnt也是非常重要的訊息傳導物質，而且降低Wnt也會影響傷口癒合，因此不太可能發展成抑制疤痕的藥物。
YAP/TAZ
YAP 是Yes-associated protein; TAZ是 transcriptional coactivator with PDZ-binding motif。 至於PDZ就是上一節那個與Wnt結合的Frizzled. 這個YAP/TAZ 平常在細胞質是 inactive的狀態，一旦細胞受到外力壓迫YAP/TAZ就會去磷酸化變成 active狀態然後跑進細胞核與TEAD結合啟動基因轉錄，造成之後一系列的細胞增生和纖維化。Gao N等人(2022)年發現蟹足腫的纖維母細胞含有比較多的YAP/TAZ mRNA 和蛋白質。此外如果如果把 YAP/TAZ用siRNA做基因敲落(knockdown)或加入 Verteporfin (抑制YAP和TEAD結合) 就會降低蟹足腫纖維母細胞的生長、移動、和膠原蛋白的生成。
值得一提的是Verteporfin本來是一種眼科用來治療黃斑部病變抑制血管新生的藥物。史丹佛大學 M.T. Longaker (2021)將它注射到老鼠的傷口上結果癒合後不僅沒有疤痕還長出毛髮和汗線。2023, 2024年中國的科學家陸續將它用在兔子和豬的傷口上也都獲得很好的結果。不過Verteporfin是一個光敏感劑接收到689nm的光線照射後會產生有毒的物質，現在還沒有完整的人體實驗，它的安全性和劑量尚不清楚所以臨床上還無法使用。
Rho-GTPase
Rho-GTPases是Integrins和細胞架構之間的橋樑，可以由外力和Integrin或生長因子來觸發。Rho-GTPases 有20種，其中 RhoA, Rac1, Cdc42 會經由 ROCK (一種 Rho kinase)造成 myosin II的收縮和 actin filament的組合，最後形成傷口收縮和疤痕纖維化。Bond JE 等人(2011)使用ROCK的抑制劑 Fasudil 在老鼠的傷口上，結果發現疤痕變小但同時傷口癒合也變慢，這是因為Fasudil不僅對纖維母細胞有影響對表皮細胞也是。Richardson R 等人 (2018)使用斑馬魚來做實驗也得到同樣結論。Haak AJ 等人 (2014) 先把SS的纖維母細胞種在老鼠皮膚，再用 MRTF/SRF (RhoA 下游的化合物) 抑制劑，結果可以降低硬皮症(SS)患者纖維母細胞的硬化和膠原蛋白沈積。
Mechanosensitive ion channels
細胞膜上的拉扯會打開TRP (transient receptor potential) 讓細胞外的Ca++離子跑進細胞內引起1. 肌纖維母細胞分化 2. 纖維母細胞產生纖連蛋白(fibronectin)和膠原蛋白。可以想見關節處的疤痕因常有拉扯引發這個路徑導致容易疤痕增生。TRP可分成六種：TRPC (canonical), TRPV (vanilloid), TRPM (melastatin), TRPA (ankyrin), TRPP (polycystin), TRPML (mucolipin). Piezo 這種蛋白質也是這種離子通道組成的一部分，He J 等人(2021)發現增生疤痕的肌纖維母細胞 Piezo1 會大量表現。Holt JR 等人 (2021)發現將老鼠Piezo1 的基因剔除 (knockout) 會加速傷口癒合，這是因為Piezo 1會引起角質細胞 (keratinocytes)在表皮化過程中倒退。
Mukherjee S 等人(2015)使用鈣離子通道阻斷劑 (calcium channel blockers, CCBs) –尤其是 Nifedipine注射到疤痕，發現疤痕細胞內的Ca++濃度不受TGF-β的影響，傷口比較不會纖維化。此外有好幾篇研究 (M Bagheri, HN Bhaskar, S Ashkani-Esfahani, A Hemmati) 發現CCBs (Nifedipine, Azelnidipine, Amlodipine, Verapamil) 可以促進傷口癒合。Zelian Qin 等人 (2021)使用大數據比較 Verapamil 和類固醇 (Triamcinolone acetonide) 在疤痕注射的效果比較發現二者最終效果差不多，但是 Verapamil 的副作用 (血管增生，皮膚萎縮) 比較少。
GPCRs
GPCRs (G-protein coupled receptors) 由receptors 和 G-proteins組成。Receptors 有800多種；而G-proteins則由αβγ三個次單元構成，而GPCRs的分類就由α差異而來，可分為Gαs (stimulatory), Gαi (inhibitory), Gαq, 和 Gα12/13。其中Gαs是增加cAMP抑制纖維化；Gαi則抑制cAMP而引起纖維化；Gαq是走 PIP3/Akt 路徑引起纖維化；Gα12/13是走 Rho GTPase路徑引起纖維化。
GPCRs的receptors比較有名的包括 PAR (protease-activated receptors), LPA (lysophosphatidic acid), AR (adenosine receptors), PGE2 等等。在FDA核准的抗纖維化藥物有35%左右都是針對GPCRs開發的。
這些路徑看完後是不是仍然一頭霧水呢？很正常，細胞的構造實在太精細太複雜了，我們只要記得細胞是能夠感知環境給予它的外力然後做出相對應的反應，這些反應大多是修補或是過多的修補結果造成疤痕。科學家設計了許多藥物大都是這些路徑的抑制劑 (inhibitors)，例如PF573228是FAK的抑制劑；P144是TGF-β1的抑制劑；Verteprofin 是YAP的抑制劑；LY294002 是 PI3K/Akt的抑制劑；Fasudil 是ROCK的抑制劑；Verapamil 是鈣離子通道的抑制劑等等。但是這些抑制劑很少能夠真正臨床上使用，原因我想有二個：第一,這些路徑牽涉太廣，任意阻斷一條路徑都有可能造成無法預測的副作用；第二, 這些抑制劑都只抑制了全部路徑的一小部分，細胞很容易繞道而行讓抑制劑的效果喪失。
因此孫醫師認為現在能夠做的就是不要驚動任一條路徑！這是最能釜底抽薪的方式。具體該怎麼做？就是要固定傷口如同固定骨折，如果你想要疤痕好看就把你的傷口當成骨折那樣去照顧，什麼意思？就是不動 ❌！診所建議病人的所有術後照顧其實都圍繞著這一個觀念，實際執行上有很多醫材藥品和戒律來幫助我們達到這個目標這裡就不多提了。
2025.03