巨噬細胞與疤形成

巨噬細胞調控疤形成與慢性傷口癒合

傷口剛發生時，中性球neutrophils及少數的單核球monocytes被血小板及組織分泌的因子吸引進入傷口。中性球負責殺死病原菌、清創傷口、釋放更多可溶性媒介因子吸引其他免疫細胞過來。中性球進入傷口過程中分化成巨噬細胞，過程中它們吞噬死亡的中性球分泌多種細胞素、生長因子及其他媒介物直接或間接調控傷口繁殖階段。

在繁殖階段巨噬細胞刺激纖維母細胞fibroblasts，角質細胞keratinocytes和內皮細胞endothelial進行分化繁殖和移動，使傷口沉積新的細胞外介質ECM、表皮再生和血管新生。在重組階段remodel，巨噬細胞分泌酵素改變ECM沉積及傷口結構。巨噬細胞和發炎反應有益與傷口修復。巨噬細胞調控多種程序從移走死細胞、細胞殘渣及病原菌到胞外介質沉積血管再生和表皮細胞再生。

另一個傷口快速癒合較不討喜的疤形成，也是巨噬細胞經由促進纖維母細胞繁殖、肌纖維母細胞myofibroblast分化、和膠原蛋白collagen沉積所調控的。巨噬細胞數目及表現型的不同主宰了疤形成的程度。發炎反應及巨噬細胞表現型的失控導致慢性傷口無法癒合。

巨噬細胞的表現型

傷口癒合的過程中這些細胞表現多種功能，有傷口早期的促發炎性M1表現型phenotype，和傷口癒合晚期具修復功能的M2表現型。在傷口癒合各種階段仍有其他介於M1/M2之間的巨噬細胞，這些體內in vivo表現型隨着傷口狀態動態的演變。

促發炎性pro-inflammatory媒介物，干擾素-伽馬interferon-𝛾（IFN-𝛾）、腫瘤壞死因子tumor necrosis factor（TNF）和損壞相關模式分子damage associated pattern molecules（DAMPs）活化細胞成M1巨噬細胞。這種促發炎性巨噬細胞表現型M1亦產生促發炎性媒介物像TNF、介白素-6 interleukin-6（IL-6）和其他可協助最初傷口癒合期媒介物。相反地M2巨噬細胞是抗發炎性的，可以在體外in vitro添加IL-4、IL-13或吞噬死亡的中性球產生。M2可以在體外基於功能及標誌分成a、b、c、d四型，但不確定是否都存在傷口中。許多文獻對M2的產生看法不一。較多的意見傾向於同一羣細胞因爲局部微環境或巨噬細胞某種功能改變造成它們表現型的轉換。

巨噬細胞調控傷口癒合及疤形成

使用一種白喉diphtheria毒素衍生的溶解酶可以針對性的除去巨噬細胞。在傷口癒合的初期或整個癒合階段除去巨噬細胞造成傷口無法癒合。含大量促發炎細胞素的中性球沒有巨噬細胞來清除，也沒有抗發炎巨噬細胞的轉形生長因子-𝛽 transforming growth factor-𝛽（TGF-𝛽），因此修復細胞的繁殖、移動、分化及胞外基質ECM沉積都減少了。後續肌纖維母細胞分化及血管內皮生長因子減少使傷口無法縮緊和減少血管新生。以上證明巨噬細胞是迅速修復主要角色。

在傷口癒合早期（1-5天）除去巨噬細胞影響疤形成，顯示早期的巨噬細胞功能是減少疤形成重要的標的。沒有早期的巨噬細胞的確延遲傷口癒合，再恢復巨噬細胞數目則回復正常癒合。有趣的是後者傷口較少纖維化，顯示早期減少巨噬細胞有助於減少疤的形成。在肝臟受損的修復過程巨噬細胞也有類似的功能。

M2巨噬細胞與傷口癒合

以一個健康乾淨的急性傷口爲例，早期傷口癒合的發炎階段中含有85%的M1及15%的M2巨噬細胞，大約5-7天後只剩15-20%的M1其他都是M2。在老鼠實驗急性傷口中將第3天的M2巨噬細胞除去，發現表皮再生、血管再生及纖維母細胞再生都停滯。又如果阻止M1轉變成M2巨噬細胞，傷口發炎階段會延長而且中性球與巨噬細胞數目比控制組都高。沒有M2的老鼠顯著的降低了膠原蛋白數量顯示M2巨噬細胞調控疤形成。

將第5天的M2移植到第3天的傷口發現增加纖維母細胞繁殖及血管再生，證明M2巨噬細胞是調控傷口癒合修復主要細胞。雖然對於急性傷口癒合沒有太大幫助，對於糖尿病慢性傷口中活化M2確實可以促成快速癒合。綜合來看，急性傷口中M1數目及存在時間或M2數目的增減主宰修復及疤形成程度。M2所分泌多量的TGF-𝛽使纖維母細胞增加並分化成肌纖維母細胞並分泌膠原蛋白，過多的膠原蛋白增加纖維化fibrosis現象。


巨噬細胞表現型與慢性傷口發炎反應的失調

慢性傷口例如糖尿病足，靜脈性潰瘍venous leg ulcers，壓瘡pressure ulcers都難以癒合。這些傷口的共同特徵是增多且延長的發炎反應階段，比起急性傷口它們有獨特的巨噬細胞數目及表現型。急性傷口典型的M1轉換到M2巨噬細胞的現象在慢性傷口並非如此。在慢性傷口邊緣大約80%是促發炎性的M1巨噬細胞，它們在持續性慢性傷口扮演重要角色。慢性傷口病患滲液中含有大量促發炎性媒介物如TNF，使傷口微環境的ECM蛋白質大量解離，造成持續性慢性傷口。

糖尿病體內環境驅使造血細胞生產的單核球轉化成促發炎性的表現型。高血糖及相關糖化終端產物associated advanced glycated end products（AGEs）使得巨噬細胞無法吞噬死去的中性球，使糖尿病傷口處累積大量中性球。在糖尿病模式老鼠發現，自戕細胞增加造成組織及滲液中促發炎反應TNF及IL-6細胞素增加而可以關掉發炎反應的IL-10卻減少。以上可知吞噬自戕細胞是將M1巨噬細胞推向M2抗發炎性表現型巨噬細胞終結發炎反應的主要推手。

慢性靜脈疾病chronic venous ulcer （CVU）也是一種發炎反應疾病，病患下肢深層及表淺靜脈持續高壓及剪應力壓迫內皮細胞，並活化包含單核球、巨噬細胞及中性球等白血球，這些細胞滯留下肢並造成內皮細胞受損形成慢性發炎反應狀態。人類的慢性靜脈潰瘍中，傷口邊緣大約80%是巨噬細胞，和糖尿病傷口類似。這些傷口因爲吞噬滲漏到組織的紅血球而含高量的鐵，使用鐵螯合劑加快傷口癒合證明移除鐵對傷口有益。

像高血糖症一樣，慢性靜脈疾病的高鐵含量使巨噬細胞表現型失常。CVUs中大量的M1巨噬細胞增加TNF生成延遲傷口癒合而TNF的抑制劑可以反轉加快癒合。這顯示造成慢性傷口主要關鍵因子是TNF，正是改善傷口癒合的好標的。

Macrophage Phenotypes Regulate Scar Formation and Chronic Wound Healing
MarkHesketh 

Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 1545; doi:10.3390/ijms18071545

老年人傷口癒合

老年人的慢性傷口

老年人口的慢性傷口發生率逐步上升，而且慢性傷口對老年人生活品質的衝擊很大。衆所周知，傷口癒合年紀越大越慢。然而老年傷口癒合的基礎生物學及因年紀關聯的變化所知甚少。體外實驗及動物實驗結果在人體傷口癒合難以利用。現有及新開發的傷口治療方式對於老年族羣伴隨的多重疾病適用性也不確定，而且新治療試驗通常會排除老年人。使得新藥或新醫材也不見得最適合老年人使用。

慢性傷口，包含靜脈腿部潰瘍venous leg ulcers (VLU), 糖尿病足潰瘍diabetic foot ulcers (DFU), 動脈灌流不足及壓瘡（褥瘡）arterial insufficiency and pressure ulcers (PU)。絕大多數慢性傷口和老年性疾病如心血管疾病，靜脈功能不佳，持續重壓或糖尿病有關。另外，進行手術的老年人也有傷口併發症的風險。老年人的傷口癒合、傷口修復及組織再生的基礎研究闕如，讓臨床醫師只有稀少的知識來做最佳治療。

使用英國研究資料統計，超過80歲老人比起65-70歲者，VLU發生率高3-4倍，PU發生率高5-7倍。一年花在慢性傷口照護花費大約100億美金，大部分用在65歲以上老人。合併疾病包含腎衰竭，腎移植，營養不良，自體免疫疾病及心血管疾病。

雖然慢性傷口是跨文化及種族，不會有差別。但社經地位和臨床醫師的偏差，也會造成傷口治療上的差異。以PU爲例，它在居家護理所的非裔美國人發生率高於白人1.5倍。但白人住在大部分非裔美國人的護理所，發生率也會增加。

慢性傷口中，細胞較少繁殖且形態類似老化細胞。老化也會延遲巨嗜細胞及T細胞滲透，血管生成和表皮形成。細胞外基質extracellular matrix (ECM) 隨年紀對傷口癒合的貢獻不同。年輕的皮膚細胞產生多量的ECM可以對付傷害的機械衝擊，年長的皮膚相對的萎縮且因發炎反應及不同的訊號傳遞使ECM減少使癒合過程停滯。大鼠老化皮膚實驗建議老年傷口不易癒合與MMPs過度表現有關，尤其是MMP2。老年荷爾蒙狀態也會影響傷口修復。MMP2在停經後婦女濃度升高，而雌激素治療卻會刺激角質細胞移動及繁殖且增加ECM。

微循環（小動脈，微血管，小靜脈）在傷口癒合扮演重要角色。老化皮膚的微循環因發炎反應，先驅細胞減少，循環媒介降低等出現不良血管調節。老化延遲微循環對逆境反應導致溫度調節不良及組織灌流不足，此現象抑制了傷口修復所需血管生成階段。

手術後及其他傷害的最佳癒合策略需整合多種因素調整年長者的微循環變化。可採用的策略含善用現有的工具進行血管擴張最佳化（運動， 氣動加壓治療或藥物），最佳化發炎反應和其他細胞反應（例如幹細胞）和生長素，類固醇和ECM。

最後一個考量是病患家屬的負擔。對於臺灣的醫療系統來說，傷口癒合治療大部分有健保給付，但是病患的生活照護以及自費項目的部分纔是最折磨病患家屬的。傳統上病患希望有家人照顧，但是爲了照顧家中長輩不得不辭去工作的大有人在。兒女之間照護工作無法平均分攤，大多由較有責任心的一方承擔，其他兄弟姐妹則分攤費用。如果可以體諒照護者的心力交瘁，提供適時支援是最好的案例。也有互相指責，推卸責任造成嚴重誤解的案例。

這個負擔和年長者活動力低下，慢性病（心血管，糖尿病）普偏，使臥牀期間拉長也有很大的關係。爲了不造成自己、家人、及整體醫療資源的負擔，良好的生活習慣愛護自己身體是唯一的方法。

Chronic Wound Repair and Healing in Older Adults: Current Status and Future Research

Lisa Gould MD, PhD Peter Abadir MD Harold Brem MD Marissa Carter PhD … See all authors

First published: 06 March 2015 https://doi.org/10.1111/jgs.13332

胰島素與糖尿病傷口癒合

外敷胰島素改善傷口癒合

如同先前的筆記，如果一個傷口一直停留在發炎階段，沒法進展到繁殖階段就會形成慢性傷口。糖尿病會延長發炎階段，就是一個最典型的案例。

巴西研究員Azevedo 2019發表一個在二級燒傷的傷口使用胰島素的實驗。他們使用人工誘導糖尿病Diabetes mellitus （DM）的大鼠，在它們的背部製造燒傷傷口。大鼠逢機分配控制組及處理組（外敷胰島素）。在第七天及第十四天進行分析發現，處理組有非常顯著的表皮再生。第七天時處理組中發炎細胞激素包含介白素1-β及介白素6，誘導單核球/巨嗜細胞的monocyte chemotactic protein-1（MCP-1）及巨嗜細胞標記F4/80都比控制組增加，第十四天時MCP-1減少而F4/80仍增加。全程中細胞分裂標誌Ki-67，細胞生長分化標誌transforming growth factor-beta1，血管細胞生長因子vascular endothelial growth factor表現及彈性纖維生成處理組表現都增加。

上段的實驗結果簡化的說，是外敷胰島素可以讓傷口的發炎細胞進入清除微生物及自體清創，而且細胞繁殖明顯（包含細胞分裂標誌及血管生成）。甚至傷口癒合縮小的彈性纖維也
明顯增加。結論是外敷胰島素可以改善傷口癒合的發炎階段，恢復失控的代謝作用，促進血管及彈性纖維生成。

因此對糖尿病足等困難傷口，除了控制病患血糖之外，開發含胰島素的糖尿病傷口敷料也許是個很好的目標。

https://villa-medica.com/wp-content/uploads/2017/07/villa-medica-diabetes-global-statistics-infographic-2_1-compressor.jpg

Topical Insulin Modulates Inflammatory and Proliferative Phases of Burn-Wound Healing in Diabetes-Induced Rats 

Flávia Figueiredo Azevedo, PhD
Biological Research For Nursing 23 July，2019

https://doi.org/10.1177/1099800419864443

再談生物膜

再談生物膜

細菌生物膜是由一種胞外多醣體exo-polysaccharide (EPS)構成，生物膜之下可能不止一種細菌還有其他的成分像真菌、病毒、蛋白質等等。而多種細菌的原因使得生物膜增加感染致病性及治療的複雜度。

據研究大約10%的急性傷口含生物膜，但慢性傷口卻有60
%有生物膜存在（Swogger 2008）。生物膜的形成被分成5個階段，1.非固定性附着 2.固定性附着（開始分泌EPS） 3.細胞繁殖形成菌落 4.生長與分化成熟 5.主動或被動釋放膜內細菌。(Clinton 2015)

這些致病性因子及生物膜的產生都靠細菌間的一種quorum sensing（QS）的溝通。簡單的說QS就是細菌的語言，它們用QS聯絡，當QS達到一定濃度時，估計有5%的基因會被啓動（Lostroh 2003）。

目前有超過100種細菌發現有QS系統，包含革蘭氏陽性菌及陰性菌，它們以一種自分泌autocrine或者稱autoinducers的方式釋放出胜肽或者小分子，再由細胞表面的受體接收，觸發基因表現。

QS系統在生物膜的5個階段都有參與，不同的細菌側重的階段不一。因此有幾種策略考慮如何來突破生物膜，達到殺死及清除生物膜及膜下細菌。其一是開發一種分解生物膜的藥劑，現有的抗生素就可以對付膜下細菌。其二是開發藥劑來抑制或是阻止QS系統，因此生物膜就不會形成，細菌好對付。其三是分子生物學篩檢傷口的細菌種類，以便使用針對性抗生素。因有許多傷口的厭氧細菌不容易培養，傳統培養方法也不一定反應傷口真實的菌相。

基於分子生物檢測的結果，病患的傷口癒合比例高而且時間短。主要是可以直接使用有效的抗生素，跳過第一線抗生素使用。可避免濫用抗生素，造成抗藥性細菌。

James GA Swogger E Wolcott R et al. Biofilms in chronic wounds. Wound Repair and Regen . 2008;16(1):37–44.

Allie Clinton & Tammy Carter. Chronic Wound Biofilms: Pathogenesis and Potential Therapies. Laboratory Medicine, 2015;46(4): 277–284.

Schuster M Lostroh CP Ogi T Greenberg EP Identification, timing, and signal specificity of Pseudomonas aeruginosa quorum-controlled genes: a transcriptome analysis. J Bacteriol . 2003;185(7):2066–2079.

阻礙傷口癒合的因素-生物膜

阻礙傷口癒合的因素有許多，若以來源分，有外在的與內在的。先來談談外在因素，侵入傷口的主要是異物及微生物。清理傷口時異物可以被清掉，但是微生物就比較難清除乾淨。標準的外傷處理都會以抗生素塗抹傷口，然而因爲抗生素濫用問題，抗藥性細菌到處都是。所以常常不小心，傷口會有殘存的細菌。

細菌是遠在人類之前就存在的生物，一直演化到現在必然有獨到的能力。細菌抗藥性的產生是因爲細菌突變了抗生素攻擊點或者是快速的排出抗生素能力。抗藥性的研究是人類和細菌戰爭的救命研究，萬一有一天產生所有抗生素都殺不死的細菌，人類就危險了。

這裏談另一個細菌抵抗危害它們的機制，就是生物膜biofilm。當細菌落在傷口後利用傷口滲出液和死細胞的營養繁殖，它們會在細菌團外面產生出一層生物膜。生物膜耐酸鹼，也隔絕很多藥物的侵入，保護了整個細菌族羣。當傷口裏面的細菌形成生物膜之後，傷口的癒合會被抑制。如果生物膜不能除掉，傷口的照護就事倍功半了。

https://images.app.goo.gl/nDWonKJQEL1JmfFY8

次級癒合的傷口通常不規則且有深度，抗生素藥膏多是油性，流動性不佳滲透性也不好。因此如果有一種水凝膠具有殺菌力，滲透性又好，加上保溼性，對傷口癒合來說就完美了。以下是使用品寶水凝膠示範在糖尿病足傷口的生物膜清除能力。經過這個傷口敷料的使用傷口生物膜幾乎都清除，傷口可以開始癒合了。

請注意傷口週邊的發炎（紅腫部分）也同時被品寶水凝膠消除了。傷口在8天左右開始好轉進行癒合。

困難傷口病患的心情

分享一則慢性傷口病患的心情

一位大姐因癌症化療，後遺症像掉髮、食慾不振等逐漸恢復後，卻發現右小腿肚一處開刀縫線的傷口遲遲不能拆線。一般健康的人傷口手術縫線約1星期可以拆線。我初次瞭解時日期在20190905，當時她的傷口已經縫合3星期，但每星期的門診醫師都沒有拆線的意思。

這位大姐先前在台中市的醫學中心及各有名的皮膚科診所嘗試過，都沒有辦法讓傷口癒合。她也自認爲久病成良醫，沒有好轉的跡象就換另一家，我覺得這是慢性傷口病患的無奈。往往醫師覺得有效（沒有惡化）和病患覺得有效（傷口癒合）並不相同。因爲傷口在病患身上，造成生活的不便，急於傷口癒合的心理就很強烈。

最近20191009我又遇到她，發現傷口縫線是拆了，但是癒合不佳蹦開了。於是在醫師的建議下住院進行了5次高壓氧治療。每次高壓氧治療需自費2000元，好險大姐有保險承擔住院費，僅自費總計1萬元的高壓氧治療。可惜的是這個過程並沒有讓傷口好轉。

用高壓氧Hyperbaric oxygen治療傷口癒合是基於它能促進纖維母細胞繁殖，強化免疫功能及刺激血管生成等理論基礎。但這些理想在實務上不一定能癒合傷口，也造成某些程度的爭議（Han & Ceilly 2017）。 因爲高壓氧有可能引起一些副作用，例如影響視力myopia, 氧毒性引發癲癇oxygen toxicity brain seizures, 氣胸pneumothorax（Wu et al 2010）。目前高壓氧被認爲僅能使用在缺血性ischemic且缺氧hypoxia的糖尿病傷口，但發表治療結果的研究員也承認僅部分糖尿病患有幫助(Londahl et al 2010)。

這裏提供一個拼用高壓氧的傷口治療案例。一位58歲張女士因車禍小腿受傷至彰化秀傳醫院治療，但使用抗生素藥膏一星期不見改善。之後以品寶GreenGuard水凝膠QD（一天使用一次）拼用高壓氧20次治療。效果參考下圖（品寶生物科技公司提供）。考慮高壓氧對傷口癒合的侷限性，優秀的傷口敷料確實對傷口癒合貢獻很大。

Han & Ceilly. Chronic Wound Healing: A Review of Current Management and Treatments. Adv Ther (2017) 34:599–610.

Wu SC, Marston W, Armstrong DG. Wound care: the role of advanced wound-healing technologies. J Am Podiatr Med Assoc. 2010;100(5):385–94.

Londahl M, Katzman P, Nilsson A, Hammarlund C. Hyperbaric oxygen therapy facilitates healing of chronic foot ulcers in patients with diabetes. Diabetes Care. 2010;33(5):998–1003.

傷口癒合初步概念

一般研究傷口癒合研究員會把傷口癒合過程分成4個階段（止血，發炎，繁殖，重塑）。https://www.biodermis.com/what-are-the-stages-of-wound-healing-s/221.htm
上列網站可以參考圖示。但是也有人把止血及發炎併成一個階段，畢竟除了血小板異常的病人，中小型傷口止血不過數十分鐘內的時間。發炎則是傷口會不會轉變成慢性傷口重要的關鍵時期。

上述4個傷口癒合階段是前後相互重疊的過程，因此可以推測發炎階段和繁殖重疊階段是傷口癒合的十字路口。https://www.enluxtrawoundcare.com/uploads/7/3/6/7/7367632/__5865144_orig.jpg
如果發炎階段一直無法轉變成繁殖階段，而一直持續發炎，傷口就會變成難以收拾的狀況。https://www.enluxtrawoundcare.com/uploads/7/3/6/7/7367632/__9693920_orig.jpg

如果在這個重要轉折點降低發炎因子的濃度或同時提升繁殖因子的濃度，傷口預期可以脫離發炎階段進入繁殖階段。發炎早期參與的細胞有嗜中性球Neutrophils後期的有巨嗜細胞Macrophages，進行吞噬作用Phagocytosis及異物移除。整個發炎階段還有不少局部的發炎因子和病患整體性的發炎因子參與。

繁殖階段參與的有纖維母細胞繁殖，膠原蛋白合成，細胞外間質重組，血管生成，肉芽組織形成及表皮形成。這些行爲都有賴各種生長因子和促成。許多種生長因子參與繁殖階段，包含TGF-𝛽家族（TGF-𝛽1，TGF-𝛽2，TGF-𝛽3），interleukin （IL)家族，及血管生成因子。

生長因子持續影響到下個重塑階段，包含表皮形成，細胞外間質重塑，傷口強度增加和傷疤成熟。重塑階段需要精準的細胞凋亡及產生新細胞間平衡。逐漸分解細胞外間質及不成熟第三型膠原蛋白，轉成成熟型的第一型膠原蛋白至關重要。此階段不平衡可能導致過度增長癒合或是慢性傷口。