糖尿病足潰瘍難愈的分子生物學機制研究現(xiàn)狀*

楊 婷，柳國斌

（上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院，上海201203）

糖尿病是以持續(xù)高血糖為基本生化特征的代謝性疾病，是目前公認的醫(yī)學難題，尤其是糖尿病的一系列并發(fā)癥更為棘手。糖尿病患者皮膚易受損，糖尿病足潰瘍是最常見的糖尿病慢性并發(fā)癥之一，也是導致糖尿病患者截肢和死亡的最主要原因之一[1]。在全球越來越多的糖尿病患者中，4%～10%的患者受到糖尿病足潰瘍的折磨，終身發(fā)病率高達25%[2]。糖尿病足潰瘍以高發(fā)生率、高致殘率、高死亡率以及高費用嚴重影響患者的生活質(zhì)量甚至威脅生命。糖尿病足潰瘍創(chuàng)面難以愈合已成為臨床研究的重點和難點。為了降低糖尿病足潰瘍的致殘率和死亡率，國內(nèi)外學者從多個方面研究了導致糖尿病潰瘍難愈的機制?，F(xiàn)就近10 年來關(guān)于糖尿病足潰瘍愈合的分子生物學機制的研究現(xiàn)狀進行整理論述。

1 表皮干細胞與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

干細胞具有無限的自我更新能力，目前干細胞技術(shù)也廣泛應用于創(chuàng)面修復。Eun Key Kim[3]將從成體干細胞（Adult stem cell，ASCs）中分離出來的脂肪間充質(zhì)干細胞用于治療糖尿病裸鼠缺血性創(chuàng)面，療效值得肯定。而表皮干細胞（Epidermal stem cell，ESCs）是皮膚組織的一種特異性干細胞，可以多向分化，具有較強的增殖能力，是皮膚創(chuàng)面修復的關(guān)鍵因素。田曉紅等[4]的基礎(chǔ)實驗研究通過觀察糖尿病大鼠與正常大鼠創(chuàng)傷后創(chuàng)面不同時期的表皮干細胞數(shù)量的變化以及創(chuàng)面的愈合率，發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠創(chuàng)面的ESCs 數(shù)量明顯少于正常對照組，并且糖尿病大鼠創(chuàng)面表皮干細胞的活性也明顯低于正常組。角蛋白是表皮細胞的結(jié)構(gòu)蛋白，隨著表皮細胞分化程度的不同，表皮細胞表達不同的角蛋白，1 表皮干細胞的表達即為角蛋白19（Keratin19，K19），表皮干細胞表面高表達β1 整合素，而有絲分裂后細胞及終末分化細胞不表達β1 整合素，所以黃飛[5]等人通過鑒定表皮干細胞標志物K19 和β1 整合素來研究ESCs 的生物學特性，發(fā)現(xiàn)糖尿病創(chuàng)面兩者的表達均不如正常組創(chuàng)面，進一步提示了糖尿病創(chuàng)面表皮干細胞增殖能力的減弱。另外，鐘清玲[6]等人運用表皮干細胞治療糖尿病創(chuàng)面的對照試驗中發(fā)現(xiàn)，表皮干細胞治療組7d 后創(chuàng)面明顯縮小，治療14d 后，創(chuàng)面基本愈合，與對照組比較，創(chuàng)面的愈合率明顯增高（P＜0.01）。創(chuàng)面表皮干細胞數(shù)量的減少、生物活性增殖能力的減弱糖尿病潰瘍創(chuàng)面難以愈合有著密不可分的聯(lián)系。

2 血管抑素結(jié)合蛋白與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

血管生成抑制素結(jié)合蛋白（Angiomotin Amot）是近年來研究發(fā)現(xiàn)的血管生成抑制因子Angiostatin的結(jié)合蛋白。血管抑素結(jié)合蛋白是一個血管形成的正調(diào)節(jié)因子，在生理性和病理性的血管生成中都扮演著重要的角色。它通過對細胞運動、管狀結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定、趨化及極性、絲狀偽足的數(shù)量、細胞形態(tài)維持、細胞骨架重排等的影響來促進血管生成。研究[7]已表明糖尿病潰瘍創(chuàng)面的形成機制之一是糖尿病血管病變。早期的時候就有Sashwati Roy[8]在研究小鼠皮膚創(chuàng)面感染時期變化的創(chuàng)面邊緣轉(zhuǎn)錄時發(fā)現(xiàn)血管抑素結(jié)合蛋白也對創(chuàng)面的愈合進行調(diào)控，并且發(fā)揮了重要作用。而褚月頡[9]等人通過實驗研究，測定不同創(chuàng)面Amot mRNA 的表達，發(fā)現(xiàn)糖尿病缺血性潰瘍創(chuàng)面及正常的對照組創(chuàng)面均有Amot mRNA 的表達，而在糖尿病缺血性潰瘍創(chuàng)面組的表達量明顯少于對照組。糖尿病潰瘍創(chuàng)面嚴重影響了能促進血管生成并積極調(diào)控創(chuàng)面愈合的血管抑素結(jié)合蛋白的表達。

3 晚期糖基化終末產(chǎn)物的蓄積與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

晚期糖基化終末產(chǎn)物（Advanced glycation end products，AGEs）是由還原糖、醛基以及蛋白質(zhì)N 端游離氨基酸或賴氨基酸殘基的ε-氨基團，在生理環(huán)境中經(jīng)非酶促糖基化反應形成的幾種復雜分子結(jié)構(gòu)的總稱，正常人體內(nèi)這種反應進行非常緩慢。而有研究[10]表明，在糖尿病患者體內(nèi)，由于生化代謝異常，特別是血糖濃度長時間處于高水平的狀態(tài)，使機體內(nèi)非酶促糖基化反應明顯加速，從而容易引起AGEs 的蓄積。勞國娟等人[11]的實驗研究發(fā)現(xiàn)，AGEs抑制了細胞增殖，還顯著誘導了在創(chuàng)面修復過程中起重要作用的成纖維細胞的凋亡。有研究者[12]通過對糖尿病足部潰瘍創(chuàng)面的組織學特征進行動態(tài)觀察，發(fā)現(xiàn)糖尿病創(chuàng)面皮膚組織局部AGEs 有明顯蓄積。糖尿病潰瘍患者長期的高血糖狀態(tài)使皮膚局部組織非酶促糖基化反應增加，使得AGEs 堆積，從而引起組織細胞結(jié)構(gòu)和功能的異常，使內(nèi)皮祖細胞功能障礙，促進了成纖維細胞的凋亡，進而導致創(chuàng)面難以愈合。故而有學者運用抑制AGEs 的一種親核肼化物氨基胍來治療糖尿病潰瘍大鼠創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)氨基胍治療組比對照組更有利于糖尿病潰瘍創(chuàng)面的愈合。

4 瘦素與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

瘦素（Leptin）是一種脂肪因子，主要由脂肪組織分泌，是第1 個被定性的脂肪細胞分泌蛋白，由ob 基因編碼，是由167 個氨基酸殘基組成的親水性蛋白。大量文獻研究[13]表明，脂肪組織可以促進創(chuàng)面愈合。國外的研究[14-15]也發(fā)現(xiàn)瘦素參與了創(chuàng)面愈合的全過程。李培兵[16]實驗也發(fā)現(xiàn)，瘦素可以促進創(chuàng)面膠原蛋白的合成，進而使肉芽組織生長加快，從而促進創(chuàng)面的愈合。也有研究[17-18]證實，瘦素可經(jīng)JAK2/STAT3 信號傳導對促進表皮角質(zhì)形成細胞增殖，從而促進上皮再生。而早在2003 年德國學者Itamar[19]發(fā)現(xiàn)，與對照組創(chuàng)面相比，糖尿病足潰瘍患者創(chuàng)面皮膚組織中卻沒有Leptin 受體的表達。而后，曹瑛[20]運用反轉(zhuǎn)錄PCR 法檢測對比糖尿病皮膚潰瘍邊緣皮膚與正常皮膚上的瘦素（Leptin）及其受體（OB-RL）mRNA 的表達，發(fā)現(xiàn)：Leptin mRNA 的表達在對照組及觀察組表達分別為（0.46±0.05）%和（0.23±0.02）%，OB-RLmRNA 在對照組及觀察組表達分別為（0.44±0.09）%和（0.28±0.03）%，并且差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。瘦素及其受體mRNA 在糖尿病潰瘍邊緣皮膚組織的表達均少于正常皮膚組織，糖尿病潰瘍皮膚組織對瘦素無法產(chǎn)生敏感反應，其促進愈合的信號傳導障礙，延緩了創(chuàng)面的愈合。而使用能促進糖尿病創(chuàng)面局部組織中瘦素及其受體表達的中藥[21]，使瘦素表達水平基本正常，可以有效縮短創(chuàng)面愈合的時間。

5 神經(jīng)生長因子與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

國外研究表明，約90%的糖尿病足患者伴隨有糖尿病周圍神經(jīng)病變，患者足部感覺功能減退，對來自外界和自身的刺激不敏感。神經(jīng)生長因子（Nerve growth factory，NGF）是最早發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)營養(yǎng)因子，對周圍神經(jīng)元的發(fā)育、分化、生長、再生和功能特性的表達均具有重要的調(diào)控作用。有學者[22]實驗研究發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)面愈合的全過程中，神經(jīng)生長因子在糖尿病大鼠創(chuàng)面上的表達均低于正常大鼠創(chuàng)面。李炳輝[23]也通過定量實驗發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)生長因子在糖尿病缺血創(chuàng)面組織中的表達明顯降低。而國外研究者GraianiG[24]也發(fā)現(xiàn)，為大鼠注射外源性NGF 可促進潰瘍愈合。張冀北[25]也發(fā)現(xiàn)，局部運用神經(jīng)生長因子可以上調(diào)Bcl-2、Bax 的表達而抑制糖尿病大鼠潰瘍創(chuàng)面血管內(nèi)皮細胞的凋亡。糖尿病潰瘍創(chuàng)面神經(jīng)生長因子的缺乏，特別是形成肉芽組織的主要細胞成分成纖維細胞上的NGF 的缺乏，血管生成受到抑制，創(chuàng)面難以愈合。

6 神經(jīng)肽P 物質(zhì)與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

P 物質(zhì)（substanceP，SP）是具有碳鏈末端結(jié)構(gòu)的11 肽，廣泛分布于外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是速激肽家族中重要的神經(jīng)肽類物質(zhì)之一，是血管活性物質(zhì)。研究[26]已表明，SP 通過調(diào)節(jié)炎性反應、修復必要細胞因子在創(chuàng)面修復過程中發(fā)揮重要的作用。Hanna Galkowska[27]的實驗研究表明，糖尿病患者不僅血糖水平高于正常組織，其局部皮膚中糖的含量也比正常皮膚高，高血糖的微環(huán)境使得感覺神經(jīng)元表達的神經(jīng)肽基因編碼的mRNA 減少，從而使SP合成減少。倪濤等人[28]則通過建立糖尿病潰瘍創(chuàng)面模型，檢測創(chuàng)面組織P 物質(zhì)的表達，發(fā)現(xiàn)糖尿病潰瘍組各個時相點創(chuàng)面組織上SP 的表達均明顯低于對照組（P＜0.05），并且發(fā)現(xiàn)糖尿病組與對照組大鼠創(chuàng)面SP 的表達在創(chuàng)面形成后7d 時最為明顯（P＜0.01）?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，郭文治[29]等應用外源性SP 在糖尿病大鼠皮膚創(chuàng)面試驗，發(fā)現(xiàn)運用SP 的實驗組創(chuàng)面愈合面積高于同時段的對照組（P＜0.01），且愈合時間比對照組縮短了1 周。神經(jīng)肽P 物質(zhì)[30]通過刺激創(chuàng)面成纖維細胞生長因子的表達并參與表皮干細胞的增殖、遷移、分化的調(diào)控來促進創(chuàng)面的愈合，而糖尿病潰瘍創(chuàng)面SP 代謝快，表達減少，創(chuàng)面難以愈合。

7 缺氧誘導因子-1 與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

缺氧誘導因子-1（Hypoxia inducible factor-1，HIF-1）普遍存在于人和哺乳動物細胞內(nèi)，只有在缺氧條件下HIF-1 才可穩(wěn)定表達。在皮膚創(chuàng)面缺氧的環(huán)境下，誘導HIF-1α 的表達增加，從而上調(diào)SDF-1的表達。研究[31]已經(jīng)表明，SDF-1 參與了皮膚創(chuàng)面愈合的炎癥期和增生期以及新血管的生成，可以促進創(chuàng)面的愈合。目前，臨床利用高壓氧治療糖尿病足潰瘍?nèi)〉昧嗣黠@的臨床效果，進一步提示了糖尿病潰瘍創(chuàng)面組織處于缺氧的環(huán)境。景麗峰[32]的研究卻發(fā)現(xiàn)，糖尿病潰瘍創(chuàng)面在愈合過程中HIF-1α 的表達水平低于正常小鼠，不能有效地上調(diào)SDF-1 的表達，創(chuàng)面局部血管生成障礙，愈合延遲。李雪晶[33]在研究一效膏治療糖尿病潰瘍時，發(fā)現(xiàn)實驗組創(chuàng)面HIF-1 的表達及創(chuàng)面愈合率均高于對照組，且差異具有統(tǒng)計學意義。

8 一氧化氮與糖尿病潰瘍創(chuàng)面難愈

一氧化氮（Nitric oxide，NO）是一種新型生物信使分子，其生成依賴于一氧化化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）。炎癥反應期是創(chuàng)傷愈合的必經(jīng)階段，研究結(jié)果表明，NO 可以產(chǎn)生于人體內(nèi)多種細胞，當體內(nèi)巨噬細胞和多形核白細胞被激活時時，能產(chǎn)生大量的誘導型NOS，從而合成大量的NO，在促進創(chuàng)面愈合的過程中發(fā)揮著重要作用。早期就有You-Fu Xie[34]等人發(fā)現(xiàn)，針刺可以提高組織NO 的含量，從而減輕創(chuàng)面早期的進行性損害。張朝暉[35]等通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥化腐再生法可以有效促進糖尿病潰瘍創(chuàng)面的愈合，在創(chuàng)面愈合的過程中，化腐再生組創(chuàng)面NO 含量明顯高于對照組。任校峰[36]也發(fā)現(xiàn)，運用一氧化氮合劑可以有效促進糖尿病小鼠創(chuàng)面的愈合。國外有Mihir GUPTA[37]在研究外用芬太尼促進糖尿病大鼠創(chuàng)面愈合的實驗中發(fā)現(xiàn)，局部應用芬太尼可以通過提高NO 含量，促進血管、淋巴管及周圍神經(jīng)再的生來促進糖尿病大鼠創(chuàng)面的愈合。

9 小結(jié)與展望

從分子生物學的基礎(chǔ)研究方面深入探究糖尿病足潰瘍難以愈合的機制，以期為糖尿病足潰瘍患者創(chuàng)面的愈合縮短時間，提高生活質(zhì)量，減少截肢率，提高生存率提供更加有效的治療方案。但是，糖尿病足潰瘍屬于臨床上常見的慢性難愈性潰瘍之一，其難以愈合的原因是復雜的，不僅僅是上述機制，還包括有巨噬細胞[38]在創(chuàng)面不同時期的浸潤、各類miRNA[39]的異常表達等多方面因素，需要進一步的深入探索驗證。

[1] Andrew J.M. Boulton，Loretta Vileikute，Gunnel Raanarson-Tennval，et al. The global burden of diabetic foot disease[J]. Lancet，2005，366：1719-1724.

[2] Andrew J.M. Boulton. The diabetic foot：grand overview，epidemiology and pathogenesis[J]. Diabetes Metab Res Rev，2008，24（Suppl1）：S3-S6.

[3] Eun Key Kim，Guang Li，Taik Jong Lee，et al. The effect of human adipose-derived stem cells on healing of ischemic wounds in a diabetic nude mouse model [J]. Plastic and reconstructive surgery，2011，128（2）：387-394.

[4] 田曉紅，柏樹令，田偉，等. 表皮干細胞在糖尿病創(chuàng)面愈合過程中的動態(tài)變化[J]. 中國修復重建外科雜志，2007，21（7）：693-697.

[5] 黃飛，林源，王潤秀，等. Ⅳ型膠原糖基化對表皮干細胞生物學特性的影響[J]. 上海交通大學學報，2006，26（11）：1249-1251.

[6] 鐘清玲，劉德伍，劉繁榮，等. 羊膜負載表皮干細胞促進糖尿病大鼠創(chuàng)面的愈合[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2010，14（32）：6010-6014.

[7] 李崢璟，柏素萍，孫炳偉. 糖尿病潰瘍形成機制的研究進展[J]. 江蘇大學學報（醫(yī)學版），2012，22（4）：363-366.

[8] Sashwati Roy，Savita Khanna，Cameron Rink，et al. Characterization of the acute temporal changes in excisional murine cutaneous wound inflammation by screening of the wound -edge transcriptome [J]. Physiological Genomics，2008，34（2）：162-184.

[9] 褚月頡，王鵬華，李代清，等. 血管抑素結(jié)合蛋白在糖尿病后肢缺血性潰瘍小鼠創(chuàng)面肉芽組織中的表達[J]. 中國糖尿病雜志，2014，22（6）：553-555.

[10] Ping Zhu，Chuan Yang，Li-Hong Chen，et al. Impairment of human keratinocyte mobility and proliferation by advanced glycation end products-modified BSA [J]. Arch Dermatol Res，2011，303（5）：339-350.

[11] 勞國娟，任萌，黃燕瑞，等. 糖尿病足傷口皮膚細胞凋亡情況及AGEs 對人皮膚成纖維細胞凋亡的影響[J]. 中國病理生理雜志，2014，30（8）：1351-1356.

[12] 林源，王潤秀，農(nóng)慶文，等. 糖尿病創(chuàng)面愈合過程的動態(tài)組織學特征[J]. 中國臨床康復，2005，9（3）：118-120.

[13] 何勇，辛國華，曾逃方. 脂肪組織促進創(chuàng)面愈合的機制[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2010，14（41）：7719-7722.

[14] Patricia Crabbe，Stefan Goemaere，Hans Zmierczak，et al.Are serum leptin and the Gln223Arg polymorphism of the leptin receptor determinants of bone homeostasis in elderly men? [J]. European Journal of Endocrinology，2006，154（5）：707-714.

[15] Frank Peelman，Cyril Couturier，Julie Dam，et al. Techniques：New pharmacological perspectives for the leptin receptor [J]. TREND in Pharmacological Sciences，2006，27（4）：218-225.

[16] 李培兵，金宏，劉佃辛，等. 瘦素促進皮膚創(chuàng)傷大鼠膠原合成的實驗研究[J]. 中國應用生理學雜志，2011，27（1）：72-74.

[17] Gao J，Tian J，LvY，et al. Leptin induces functional activation of cyclooxygenase-2 through JAK2/STAT3，MAPK/ERK，and P13/AKT pathways in human endometrial cancer cells[J]. Cancer Sci.2009，100（3）：389-395.

[18] 文輝才，陳雯，楊紅華，等. 瘦素經(jīng)JAK2/STAT3 信號傳導對角質(zhì)形成細胞增殖的作用 [J]. 實用醫(yī)學雜志，2012，28（18）：2997-3000.

[19] Itamar Goren，Heiko K?mpfer，Maurizio Podda，et al.Leptin and wound Inflammation in Diabetic ob/ob Mice[J].Diabetes，2003，52：2821-2832.

[20] 曹瑛，薛耀明，高方，等. 糖尿病慢性皮膚潰瘍瘦素及其受體OB-RL 的定量表達[J]. 廣東醫(yī)學，2010，31（23）：3055-3057.

[21] 蔣延國，謝雷. 糖尿病足大鼠行早期離斷外用中藥治療后創(chuàng)面中瘦素及瘦素受體變化的實驗研究[J]. 中醫(yī)臨床研究，2013，5（8）：14-17.

[22] 曾學文. NGF 在糖尿病慢性難愈創(chuàng)面中的表達情況及其在愈合中的作用[D]. 昆明：昆明醫(yī)學院，2007.

[23] 李炳輝，鄒新華，楊鴻，等. 神經(jīng)生長因子在糖尿病足創(chuàng)面組織中的表達[J]. 中華損傷與修復雜志（電子版），2010，5（5）：608-612.

[24] Graiani G，Emanueli C，Desortes E，et al. Nerve growth factor promotes reparative angiogenesis and inhibits endothelial apoptosis in cutaneous wounds of Type 1 diabetic mice[J]. Diabetologia，2004，47（6）：1047-1054.

[25] 張冀北. 局部聯(lián)合應用神經(jīng)生長因子及胰島素對糖尿病大鼠燙傷創(chuàng)面血管形成及Bcl-2，Bax 表達的影響[D].蘭州：蘭州大學，2011.

[26] 羅文君，陸婷婷. 神經(jīng)肽P 物質(zhì)與創(chuàng)傷修復的研究進展[J]. 現(xiàn)代預防醫(yī)學，2007，34（10）：1872-1874.

[27] Hanna Galkowska，Waldemar L. Olszewski，Urszula Wojewodzka，et al. Neurogenic Factors in the Impaired Healing of Diabetic Foot Ulcers [J]. Journal of Surgical Research，2006，134（2）：252-258.

[28] 倪濤，方勇，毛志剛，等. 糖尿病大鼠深Ⅱ度燙傷創(chuàng)面愈合過程中神經(jīng)肽P 物質(zhì)的表達[J]. 上海交通大學學報，2009，29（6）：673-676.

[29] 郭文治，賴西南，王正國，等. 感覺神經(jīng)肽P 物質(zhì)在糖尿病大鼠皮膚損傷修復中的應用 [J]. 創(chuàng)傷外科雜志，2008，10（3）：251-253.

[30] 賴西南. 感覺神經(jīng)肽P 物質(zhì)在損傷修復中的作用及分子機制[J]. 創(chuàng)傷外科雜志，2008，10（6）：559-561.

[31] Besse JL，Leemrijse T，Deleu PA. Diabetic foot：The orthopedic surgery angle [J]. Orthopaedics&Traumatology：Surgery&Research，2011，97（3）：314-329.

[32] 景麗峰，李爽，李勤. 缺氧誘導因子-1 信號系統(tǒng)在糖尿病創(chuàng)面愈合過程中的表達及意義[J]. 廣東醫(yī)學，2014，35（8）：1154-1156.

[33] 李雪晶，李大勇. 一效膏治療糖尿病小鼠皮膚潰瘍及其機制的研究[J]. 光明中醫(yī)，2014，29（1）：46-48.

[34] 謝有富，李儼，戴麗冰，等. 針刺對燒傷早期創(chuàng)面組織一氧化氮的影響[J]. 中國臨床康復，2014，8（32）：7342-7343.

[35] 張朝暉，徐強，馬靜，等. 化腐再生法促進糖尿病創(chuàng)面愈合的初步機制[J]. 中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學雜志，2012，18（4）：378-391.

[36] 任校峰，李世榮，王珍祥，等. NO 合劑對糖尿病小鼠創(chuàng)面愈合的促進作用[J]. 第三軍醫(yī)大學學報，2010，32（2）：150-154.

[37] Mihir GUPTA，Tasneem POONAWALA，Mariya FAROOQUI，et al. Topical fentanyl stimulates healing of ischemic wounds in diabetic rats [J]. Journal of Diabetes，2015，7（4）：573-583.

[38] 劉宸，章宏偉，徐寧，等. 糖尿病大鼠創(chuàng)面愈合中巨噬細胞的浸潤變化[J]. 醫(yī)學研究生學報，2014，27（10）：1033-1037.

[39] 孫舒瑤，王椿，冉興無. 微小RNA 在糖尿病創(chuàng)面愈合中的研究進展[J]. 中國修復重建外科雜志，2014，28（11）：1402-1405.