糖尿病皮膚潰瘍創(chuàng)面修復機制的研究進展

肖青青，王一飛，李欣，李福倫，李斌

（上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結合醫(yī)院，上海200437）

創(chuàng)傷所導致的慢性皮膚潰瘍是糖尿病患者住院的原因之一，其病情復雜易反復，可導致嚴重的并發(fā)癥，治療相對棘手，治療方法局限，且發(fā)病率逐年上升，是目前臨床急于攻克的難題。已知創(chuàng)面愈合是一個復雜而精細的過程，由多種細胞和分子參與。因此，了解糖尿病創(chuàng)面愈合的機制，對于找到具有針對性的治療方法有著現(xiàn)實意義。目前研究顯示已有超過數(shù)百個生理因素與糖尿病創(chuàng)面愈合不良有關，如生長因子降低、血管新生減少、巨噬細胞數(shù)目不多及功能受損、膠原沉積異常、角質細胞和成纖維細胞增殖減弱等[1]。本文將近年國內外研究的糖尿病創(chuàng)面愈合影響因素及相關機制做一分類性小結。

1 相關機制的研究

1.1 分子水平 研究表明，糖尿病皮膚組織在未受到外源性創(chuàng)傷的情況下已存在細胞、細胞外基質及生長因子等的病理改變，各因素互相關聯(lián)，有學者[2-4]研究認為，局部皮膚高糖、氧化應激導致了局部炎癥反應加劇，是糖尿病皮膚潰瘍易發(fā)生的重要原因。角質形成細胞生成的白細胞介素8（IL-8）在創(chuàng)面愈合過程中負責招募中性粒細胞，而減少中性粒細胞浸潤則有助于創(chuàng)面愈合。Lan等[5]假設增加中性粒細胞的招募可導致糖尿病創(chuàng)面愈合延遲，并使用體外培養(yǎng)的人角質形成細胞和糖尿病大鼠模型進行研究，結果表明，高糖環(huán)境中角質形成細胞通過表皮生長因子受體（EGFR）的胞外信號調節(jié)活性氧（ROS）依賴性激酶（ERK）通路來增加IL-8，糖尿病鼠的表皮生長因子受體，ERK和IL-8都有著明顯的高表達且真皮創(chuàng)面分泌物中的中性粒細胞顯著增高，若以氨苯砜（已知的可抑制中性粒細胞）干預糖尿病大鼠發(fā)現(xiàn)可改善其愈合。因此，在高糖環(huán)境中由于ROS水平升高，IL-8的產(chǎn)生及隨之而來的中性粒細胞浸潤增加等因素減慢了糖尿病創(chuàng)面愈合。作者認為針對這些功能障礙，可能會出現(xiàn)新的治療方法。抑瘤素M（Oncostatin M，OSM）是一種多功能細胞因子，可導致大量的膠原沉積，目前的研究表明其也是纖維母細胞的分裂素且具有抗炎作用。Shin等[6]的體外研究發(fā)現(xiàn)，OSM通過作用于纖維母細胞而促進糖尿病患者創(chuàng)面的愈合，并進行了OSM對糖尿病創(chuàng)面愈合的作用的評價。研究中使用5只糖尿病小鼠。每一個小鼠的背面上創(chuàng)建四個圓形創(chuàng)面。2個左側的創(chuàng)面上施加OSM，右側的創(chuàng)面用磷酸鹽緩沖鹽水對照。10 d之后發(fā)現(xiàn)OSM治療組與對照組比較在創(chuàng)面愈合速度及面積減少上都有更好的表現(xiàn)，差異有統(tǒng)計學意義，故OSM可以加速糖尿病創(chuàng)面愈合。Ansurudeen等[7]以2型糖尿病小鼠模型研究了肌肽的作用。創(chuàng)面組織分析顯示肌肽可增加生長因子和細胞因子基因的表達，從而顯著促進糖尿病創(chuàng)面的愈合。除了已知的其作為抗氧化劑和組胺合成前體的作用外，這項研究為肌肽可能促進糖尿病創(chuàng)面愈合提供了一種治療證據(jù)。休克蛋白（Heat shock protein，HSP）廣泛存在于原核和真核生物中，是細胞內最活躍的分子伴侶蛋白之一。熱休克蛋白90不僅對應激狀態(tài)下的細胞提供保護作用,還參與細胞內一些重要蛋白質分子的構象、穩(wěn)定性及激酶活性的調節(jié)[8]。近年來研究表明，熱休克蛋白90可以作用于腫瘤細胞的抗凋亡途徑，在細胞的抗凋亡反應中起著舉足輕重的調控作用[9-10]。為了證明新的創(chuàng)面愈合的靶點，Cheng等[11]研究了來自人角化細胞中的熱休克蛋白90α（Heat shock protein 90α，Hsp90α），轉化生長因子 α（TGFα）通過在細胞內的非傳統(tǒng)外切體通路引起快速膜移位和隨后的Hsp90α分泌，分泌的Hsp90α通過表面受體低密度脂蛋白受體相關蛋白1（LRP-1）促進表皮和真皮細胞的遷移，而中和Hsp90的細胞外功能會阻礙這種遷移，因此，Hsp90α可能是一個潛在的創(chuàng)面愈合因子。糖尿病患者的創(chuàng)面愈合與異常的基質細胞衍生因子-1α （Stromal cell-derived factor-1α，SDF-1α）的生成有關。Bermudez等[12]發(fā)現(xiàn) SDF-1α的高表達可以促進慢病毒介導的血管新生和糖尿病創(chuàng)面的愈合。故假設SDF-1α是創(chuàng)面可以正常修復的關鍵點而抑制其則會使創(chuàng)面修復的過程后滯。結果發(fā)現(xiàn)抑制SDF-1α會導致糖尿病創(chuàng)面愈合的速度明顯減慢（對照組3.8 cm、實驗組6.5 cm，P=0.04），同時也損害了非糖尿病創(chuàng)面的早期愈合階段。因此得出SDF-1α的水平在創(chuàng)面愈合過程中起著關鍵作用的結論。

1.2 細胞水平 間充質干細胞（Mesenchymal stem cells，MSC）是干細胞家族的重要成員，來源于發(fā)育早期的中胚層和外胚層。MSC最初在骨髓中發(fā)現(xiàn)，臨床應用于解決多種血液系統(tǒng)疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病等，因其具有多向分化潛能、造血支持和免疫調控和自我復制等特點而日益受到人們的關注[13-16]。Kuo等[17]研究了骨髓來源的間充質干細胞在鏈脲佐菌素誘導的增強型糖尿病大鼠模型創(chuàng)面愈合中的作用，結果顯示與對照組相比較，間充質干細胞治療組的小鼠創(chuàng)面面積顯著減小，且創(chuàng)面完全愈合時間短于對照組，比較差異有統(tǒng)計學意義[（6.6±1.13）周vs（9.8±0.75）周]，P＜0.001）。組織學分析顯示，與對照組相比，間充質干細胞組的局部促炎反應減弱，CD45的表達也有著明顯的抑制。免疫組織化學分析指出，治療組的表皮生長因子、血管內皮生長因子、脯氨酰4-羥化酶的表達與對照組相比顯著增加（P＜0.05）。因此，骨髓間充質干細胞可顯著增強糖尿病創(chuàng)面愈合，這為臨床尋找有效的治療方法提供了新的思路。人臍血源性內皮祖細胞（EPCs）因可促進新生血管形成常應用于各種缺血性疾病的治療。但是，其在糖尿病創(chuàng)面愈合中起到的積極作用及相關機制卻鮮有報道。Kim等[18]以鏈脲佐菌素誘導的糖尿病的裸鼠為模型進行了相關研究，發(fā)現(xiàn)EPCs移植組的糖尿病創(chuàng)面中的角質形成細胞和成纖維細胞的增殖比PBS對照組早3 d，從而顯著加速了創(chuàng)面閉合，RT-PCR分析表明，在EPCs注入的真皮組織中，角質細胞生長因子、血小板衍生生長因子出現(xiàn)高表達。這些結果表明，內皮祖細胞移植對促進糖尿病創(chuàng)面的愈合有積極影響，且主要是通過刺激分泌角質細胞，成纖維細胞和血管內皮細胞而發(fā)揮作用。

1.3 基因水平 p53基因作為重要的腫瘤細胞抑制因子之一，像所有其他腫瘤抑制因子一樣在正常情況下對細胞分裂起著減慢或監(jiān)視的作用[19]。最近有研究發(fā)現(xiàn)p53基因在糖尿病創(chuàng)面中上調且影響著血管通路的形成。Nguyen等[20]假設沉默的p53可以促進糖尿病創(chuàng)面愈合及促血管生成因子的產(chǎn)生，結果發(fā)現(xiàn)與p53基因敲除組與正常對照組小鼠創(chuàng)面愈合時間分別為（18.0±1.3）d和（28.0±1.0）d。實驗第10天，敲除組創(chuàng)面的血管內皮生長因子與對照組相比分泌顯著增加，分別是（109.3±13.9）mg/L和（33.0±3.8）mg/L，且敲除組基質細胞衍生因子1-α的表達是對照組的1.86倍。故p53基因的特性也許為局部基因治療糖尿病潰瘍提供了新思路?；蜻z傳學影響著細胞的合成和生長因子在創(chuàng)面部位的傳達，而這對于糖尿病潰瘍的治療將是不可忽視的治療策略。有研究發(fā)現(xiàn)可能與micro RNA（miRNA）的表達有關，Madhyastha等[21]的研究報道了對于細胞發(fā)育與變異相關的miRNA在糖尿病小鼠創(chuàng)面愈合中的不同表達。與正常小鼠皮膚組織相比，共有14個miRNA在糖尿病皮膚中表達不同，而以微RNA-21（miR-21）的最為明顯。miR-21在糖尿病患者皮膚中有明顯的信號表達，但在糖尿病創(chuàng)面愈合過程中的表達減少。由于成纖維細胞在創(chuàng)面中的遷移是促進生長因子的分泌和其他類型相關細胞的進入創(chuàng)面的重要指標，故作者使用增益和損耗的函數(shù)方法，分析了miR-21在成纖維細胞中所扮演的角色，結果證明了miR-21參與成纖維細胞的遷移并初步得出了miRNA在糖尿病創(chuàng)面愈合機制中起到了重要作用這一結論。XU等[22]假設異常的miRNA-146a表達可能會導致慢性炎癥并研究了miRNA-146a的靶基因在糖尿病和非糖尿病小鼠造成損傷后的表達。結果發(fā)現(xiàn)，miR-146a在糖尿病小鼠創(chuàng)面的表達明顯下調。降低miR-146a的含量會使促炎細胞靶基因表達增高。此外，校正及給予糖尿病患者治療后會使miR-146a的表達水平增加并降低其促炎的靶基因的基因表達。這些研究結果首次提供證據(jù)表明，減少糖尿病創(chuàng)面miR-146a的表達，可導致糖尿病創(chuàng)面異常炎癥反應從而導致創(chuàng)面愈合障礙。

2 其他影響因素

王明勇等[23]觀察了乳豬肝臟提取物對糖尿病創(chuàng)面的影響，結果發(fā)現(xiàn)，傷后第3，7，14天乳豬肝臟提取物組創(chuàng)面愈合速度比糖尿病對照組明顯加快（P＜0.01），且創(chuàng)面愈合50%的時間較糖尿病對照組提前約4 d。創(chuàng)傷后14 d乳豬肝臟提取物組HE染色顯示其成纖維細胞較豐富，毛細血管與創(chuàng)面垂直，肉芽組織趨于成熟，膠原致密，表皮增生并覆蓋創(chuàng)面。故作者認為乳豬肝臟提取物對糖尿病創(chuàng)面愈合有顯著的影響。賽佳明等[24]探討了腺相關病毒（AAV）介導轉化生長因子β1（TGF-β1）和血管內皮生長因子（VEGF）聯(lián)合轉基因治療促進糖尿病皮膚潰瘍愈合的生物學效應，采用兔糖尿病動物模型，通過手術方法建立皮膚潰瘍創(chuàng)面。將AAV2-TGF-β1和AAV2 VEGF聯(lián)合轉染糖尿病兔耳皮膚潰瘍創(chuàng)面。通過皮TGF-β1和VEGF雙重免疫組化染色、微循環(huán)血管密度顯微鏡觀察計數(shù)、主膠原（Ⅰ、Ⅲ型膠原）提取及免疫印跡檢測、膠原微量定量檢測等方法進行研究，結果發(fā)現(xiàn)AAV2 TGF-β1和AAV2VEGF聯(lián)合轉基因治療組與對照組相比TGF-β1和VEGF基因轉錄表達增多且創(chuàng)緣毛細血管叉密度（19.18±3.56）個/mm2高于對照組的（6.43±1.52）個/mm2，差別有統(tǒng)計學意義（P<0.05），聯(lián)合轉基因治療組愈合組織中膠原含量均增多（P<0.05），而且Ⅰ型和Ⅲ型膠原構成比中Ⅰ型膠原的比例增加。因此，作者認為AAV2 TGF-β1和AAV2 VEGF可聯(lián)合高效轉染糖尿病兔耳皮膚潰瘍創(chuàng)面并有效地促進潰瘍愈合。

3 總結與展望

創(chuàng)面的愈合是一個多細胞、多分子參與的復雜過程，各個過程相互交織，分子、細胞之間相互影響、相互制約。越來越多的中外的相關研究從不同層次不同方面來尋找并證實各種可能的影響其愈合過程的作用因素，隨著這些因素的被發(fā)現(xiàn)，以細胞、分子基因等為基礎的治療方法也應運而生，雖然生長因子療法目前多被臨床采用，但理想的生長因子治療方法正在探究，生長因子臨床應用的安全性、耐受性以及最佳用藥濃度、用藥時間等問題有待解決。以間充質干細胞為主的細胞治療方法及相關基因療法可以顯著促進創(chuàng)面愈合，但是尚處于實驗階段，其可靠性還需要進一步證實。且目前現(xiàn)有的治療方法多為單分子單靶點的治療，因此其治療效果有限，若采用聯(lián)合用藥以及多靶點的治療方法，則可能更有助于有效地解決其治療現(xiàn)狀。而進一步尋找確切的影響糖尿病創(chuàng)面愈合的相關因素對于指導臨床的治療有著相當重要的意義，也許隨著其影響因子不斷的被發(fā)現(xiàn)及相關機制的深入研究，將更多有效的治療方法應用于臨床，使糖尿病潰瘍這一難題得以盡快解決。

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