糖尿病創面難愈的研究透析

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摘要：創面愈合是一個復雜的生物學過程，是炎性細胞、修復細胞、細胞外基質及細胞因子等多因素共同參與并高度協調、相互調控的復雜過程。糖尿病患者皮膚易受損傷，損傷后創面愈合延遲或不愈合，成為臨床上亟待解決的難點和熱點。近幾年來，糖尿病創面難愈機制的研究進展迅速，主要圍繞在信號通路、血管生成、神經肽、糖基化終末產物、細胞凋亡及基質金屬蛋白酶等方面。本文試就此作一綜述。

關鍵詞：糖尿?。挥?；創面

隨著世界各國社會經濟的發展，居民生活水平的提高，由于飲食結構的改變、日趨緊張的生活節奏以及少動多坐的生活方式等諸多因素，全球糖尿病發病率及患病率增長迅速，糖尿病已經成為繼腫瘤、心血管病變之后第三大嚴重威脅人類健康的慢性疾病。糖尿病患者皮膚易受損傷，損傷后往往反復發作，遷延不愈，形成頑固難愈性潰瘍。因此，糖尿病潰瘍的治療是臨床急需解決的重要課題之一。隨著近年來分子生物學等學科的發展，對糖尿病創面愈合機制的研究也日趨深入，圍繞信號通路、血管生成、神經肽、糖基化終末產物、細胞凋亡及基質金屬蛋白酶等方面的研究逐漸成為熱點。

1信號轉導通路

創面的愈合需要多種細胞、細胞因子和細胞外基質等因素的共同參與。各因素通過細胞因子相互作用，共同協調，構成一個復雜的生物網絡。任何一種細胞因子的缺乏都可能導致創面不愈或愈合延遲。同時，細胞因子與靶細胞受體間信號轉導“失耦聯”以及多種因子間網絡調節“失控”也可能是導致創面不愈的關鍵因素。

1．1轉化生長因子β(TGFβ)與smad信號通路

TGFβ有β1～β5五個亞型，哺乳動物體內，TGFβ13是主要的三種，其中又以TGFβ1占大多數。smad蛋白家族是把TGFβ與其受體結合后產生的信號從胞質傳導到細胞核內的中介分子，各類smad蛋白相互聯系制約，并通過不同途徑參與TGFβ的信號轉導。

TGFβ1可以促進成纖維細胞的遷移、增殖，強烈趨化成纖維細胞和炎性細胞，抑制上皮細胞生長但加速血管形成，可以通過刺激成纖維細胞合成膠原等細胞外基質、抑制基質蛋白酶活性并增強膠原酶抑制劑的表達來調節ECM蛋白的表達，在創面愈合的早期TGFβ1即被釋放，傷后5～7d呈現第二個高峰。傷口愈合過程中內源性Smad3的表達、激活與炎癥反應的啟動、結束及膠原合成密切相關。

糖尿病患者潰瘍區TGFβ1正常的傷后上調反應缺失，而TGFβ3卻表達上調，可以部分地解釋其慢性難愈創面的特點；Chesnoy等［1］通過糖尿病小鼠創面皮內注射質粒DNA來轉染TGFβ1基因發現：創面的細胞增殖率和細胞外新生基質的密度、有序性排列比對照組明顯提高，且愈合時間可提前約50％。

1．2Ras信號通路

Ras信號通路在糖尿病創面愈合延遲或不愈病理機制中扮演著重要的角色，并逐漸成為研究的熱點。Ras信號通路包括如下幾部分(1)細胞外生長因子與受體偶聯；(2)受體二聚化激活；(3)絲裂原活性蛋白激酶(MAPK)級聯反應；(4)核內活化蛋白1(AP1)激活；(5)基因的轉錄和表達。

信號轉導的復雜網絡需要傳遞信號分子精確的時空排列，當脫離原本正常的細胞環境，許多轉信號分子就雜亂的相互作用。初步研究認為高糖抑制Ras信號途徑受體和其中的關鍵激酶Ras、Raf的磷酸化活化［2］，信號分子表達異常，細胞周期停滯于G0、G1期，細胞增殖的乏力可能促發凋亡，增生細胞減少，凋亡細胞增多顯然會破壞創面愈合，可能是通路失活的主要原因。

1．3Wnt信號通路

Wnt細胞信號轉導途徑是調控細胞生長、發育和分化的關鍵途徑。在腫瘤的發生、侵襲轉移、細胞黏連極性及細胞凋亡等方面成為目前的研究熱點。目前已知的Wnt作用機制有兩種：規范途徑和非規范途徑。

規范途徑:Wnt與受體卷曲蛋白Frz及低密度脂蛋白相關蛋白LRP5／6結合，胞內散亂蛋白Dsh與Frz胞內區結合后被磷酸化激活，抑制絲／蘇氨酸激酶GSK3β活性，使得βcatenin不能被磷酸化，不能被泛素蛋白酶體系統降解。不能降解的βcatenin在胞質內大量積累并進入核內，與轉錄活化因子TCF／LEF結合，啟動下游靶基因的表達。無Wnt信號刺激細胞時酪蛋白激酶I(casinekinase，CKI)將細胞質中βcatenin的Ser45磷酸化，磷酸化后的βcatenin與軸蛋白Axin，GSK3β，結腸腺瘤性息肉病基因蛋白APC等形成“破壞復合體”，復合體中的GSK3β相繼使βcatenin的Ser41，Thr33，Thr37磷酸化而使βcatenin能被泛素連接酶復合體E3的亞單位βTrCP(Btransducinrepeatcontainingproteins)識別，經蛋白酶體途徑降解，因而此時細胞內的βcatenin水平較低。

非規范途徑：Wnt只與Wnt受體復合物的亞基Frz作用，而不需要LRP5/6，包括Wnt/Ca2+通路和平面細胞極性信號通路。

既往在腫瘤的研究中發現：βcatenin不僅受經典的Wnt信號調控，而且受前列腺素PGE/EP2信號，表皮生長因子EGF/EGFR/PI3K/AKT，以及鈣粘蛋白Ecadherin信號調控，這些分子之間有較為復雜的crosstalk系統［3］。而目前的研究發現：高糖通過PI3KAkt信號途徑抑制內皮細胞遷移和增殖及血管發生改變，也能引起黏附分子Ecadherin的上調。ChunLiangLin等［3］報道，Wnt/βcatenin信號的上調能提高高糖導致的腎系膜細胞的活性；研究表明：Wnt以及βcatenin表達增強，表皮細胞的增殖、分化和遷移能力增強，且創面愈合加快［4，5］；皮膚角質化細胞wnt信號途徑影響創傷后皮膚的厚度及色素沉著［6］；wnt信號途徑參與保護高糖導致的血管內皮細胞的損傷［7］。

2血管生成與創面愈合

微循環障礙是糖尿病微血管病變的典型改變之一，內皮細胞結構和功能的完整是穩定微循環的關鍵。

SchrammJC等［8］發現血管內皮細胞和血管平滑肌細胞的功能障礙導致血管舒張能力減弱，使糖尿病創面有效血流灌注及物質交換減弱，前列腺素PGE1及高糖參與其中；并且發現伴有代謝綜合癥發生微血管相關病變的頻率明顯增高［9］。

在機體發生創傷后，創傷部位的新生血管給創傷部位提供氧、營養物質和生物活性蛋白，局部組織的缺血可直接影響創傷愈合的程度及其預后。它與血管內皮細胞因子（VEGF）、血管形成因子1（Ang1）、堿性成纖維細胞因子（bFGF）等細胞因子密切相關，其中VEGF是一種強效的血管生成促進因子，也是最主要的血管生成因子［10］，還具有維持血管的功能。目前，各種促血管生成因子成為臨床治療糖尿病難愈創面的研究熱點。

3創面愈合調控的神經因素

實驗研究表明，神經因素亦參與創面愈合調控的過程。正常皮膚中可表達各種類型的神經肽(neuropeptides)，這些神經肽包括P物質(sP)、生長抑素、神經肽Y(NPY)等等，參與皮膚的諸多生理功能(如代謝、免疫等)和病理變化(最重要的即創傷愈合)。

隨著神經免疫學的進展，發現神經末梢分泌的感覺神經肽P物質可能是介導機體創傷修復中神經調控的重要物質，是誘導來源于毛囊隆突部和表皮基底層的表皮干細胞（ESCs）向創緣表皮聚集、參與創傷愈合的修復信號因子。ESCs具有強大的多向分化潛能，可以形成皮膚中所有類型的細胞；Bickenbach等［11］應用Brdu／3HTdr雙標法標記并連續觀察，發現皮膚創傷后，位于毛囊膨大部的ESCs不斷增殖并通過不對稱分裂分化為TAC（短暫擴充細胞），后者遷移至創緣，促進創面愈合。但促使ESCs遷移、分化的原因還不清楚。糖尿病皮膚創緣sP濃度遠低于正常水平［12］，這可能是由于糖尿病末梢神經病變所致。目前研究發現［13］，在糖尿病大鼠背部皮膚創傷模型上觀察到外源性sP可以明顯加速糖尿病難愈傷口愈合，提高愈合質量，并且觀察到其誘導ESCs向創緣遷移，但其具體機制不清。令人感興趣的是，最近的研究提示Wnt信號通路參與皮膚發育和再生修復過程，并在表皮干細胞增殖［14］分化過程中起重要的調控作用，我們不知道其中是否存在相關性。

另外，在傷口愈合過程中感覺神經肽sP可以促進修復細胞DNA合成以及創面肌成纖維細胞的增生，且能促進肌成纖維細胞增生和新生血管形成，這可能是其促進傷口加速收縮和愈合的機制之一。

因此，神經肽通過啟動神經源性炎癥反應、誘導趨化ESCs、促進傷口收縮及血管新生，參與糖尿病創面愈合的調控過程。

4糖基化終末產物相關學說

晚期糖基化終末產物(AGEs)一直是近年來糖尿病及其各類并發癥的研究熱點，在影響創面愈合方面取得了一定的進展。糖尿病患者體內的血糖波動、胰島素敏感性降低等都可以使非酶促糖基化反應加速、AGEs水平升高，干擾內皮細胞與白細胞間的相互作用，還能使單核巨噬細胞功能受抑，分泌細胞因子的能力下降，且在創面浸潤的時間延長［15］；內皮細胞和成纖維細胞都是創面愈合過程中的主要修復細胞，兩者膜表面均存在多種AGEs結合蛋白，AGEs還可抑制內皮細胞增殖，并可以誘導其凋亡，而且與作用時間及含量相關［16］；糖基化修飾后的堿性成纖維細胞生長因子促有絲分裂的活性明顯降低，而且，AGEs還能抑制成纖維細胞合成膠原的能力［17］。

5細胞凋亡與糖尿病難愈性創面

細胞凋亡存在于創面愈合的每個階段，隨著研究的深入逐漸成為研究的新方向和熱點。Bcl2與bax是一對正負凋亡調節基因，前者抑制細胞凋亡，后者不僅本身能誘導細胞的凋亡，而且可以與前者一起調控細胞的凋亡。

糖尿病慢性潰瘍創面觀察顯示，與正常糖尿病患者皮膚相比，潰瘍創面凋亡陽性細胞數量均明顯增多。在正常細胞到潰瘍組織，bcl2含量逐漸下降而bax蛋白的表達呈增高趨勢。難愈性創面的遷延不愈不僅僅和bcl基因家族的表達有關［18］，同時還與營養、血供、細胞因子等其他因素有關：糖尿病難愈創面組織中抑癌基因p53的表達增強，下調bcl2基因的表達和上調bax基因的表達，從而增加細胞的凋亡率；糖尿病患者血中氧自由基含量明顯增高，使創面組織成纖維細胞bcl2的表達下調［19］；糖尿病難愈創面組織中高血糖可以誘導bax基因的表達增強；AGEs（糖基化終末產物）可引起氧化因素的高表達，從而引起bcl2基因的表達下調，誘發細胞凋亡的發生，創面細胞數目減少，創面難愈［20］；某些細胞因子，如IL2、IL4、IL7等可促進炎癥細胞bcl2的表達，TNFα通過抑制bcl2基因的表達，來促進凋亡。

6MMPs家族動態平衡與DM難愈性創面修復

創傷愈合是個復雜而有序的生物學過程，細胞移行、肉芽組織的形成、新生血管化以及基質的重塑均有賴于細胞外基質(extracellularmatrix．ECM)的可控性代謝。ECM的過度沉積或降解將致創面修復異常。

基質金屬蛋白酶(matrixmetaltoproteinases，MMPs)是一類具有共同生化性質的可降解ECM的鋅依賴性肽鏈內切酶，是參與ECM降解的主要蛋白酶之一。MMPs可由皮膚的多種細胞如成纖維細胞，角化細胞，巨噬細胞，內皮細胞，肥大細胞，嗜酸性細胞在特殊信號如細胞因子【腫瘤壞死因子(TNFα)，白細胞介素1β(IL1β)，IL6等】的刺激下產生。按照作用底物可以分為膠原酶，明膠酶，間質溶素，膜型MMP等。蛋白酶的激活的調控有幾種機制，包括轉錄水平，酶原激活和金屬蛋白酶組織抑制物(tissueinhibitorsofmetalloproteases，TIMPs)的調控。

慢性潰瘍的活檢和傷口滲液顯示高濃度的前炎癥因子、MMPs和低濃度的生長因子，而可愈性傷口則表現為低濃度的前炎癥因子，MMPs和高濃度的生長因子［21］。在糖尿病大鼠模型的實驗中，未受損皮膚即存在菲薄的連接組織的破壞。而Wall等［22］對糖尿病患者未受損皮膚的觀察也提示糖尿病未受損真皮成纖維細胞中MMP-2，MMP-3增高。在糖尿病難愈性創面中還出現MMP1，MMP2，MMP13水平增高的現象［23］，這可能是由于在角質細胞增殖中的MMP1的表達有助于重新上皮形成，而在愈合后期，MMP1在上皮中的過表達阻礙了基膜形成和肉芽組織形成，影響了組織重塑。在Lobmann等［23］的研究中，糖尿病難愈性創面組織中TIMP2蛋白低于對照組3倍，但由于TIMP與年齡相關，故認為MMP／TIMP的比例對反映傷口愈合情況更重要。

目前，對于糖尿病難愈性創面與MMPs關系研究的報道尚少見。MMPs在糖尿病患者創傷前后皮膚組織中時空表達異常以及MMPs／TIMP失衡可能是糖尿病創面愈合延遲的重要機制之一。

7小結與展望

隨著分子生物學、免疫學和遺傳學等實驗技術手段的不斷提高與成熟，影響創面愈合的因素正逐個被發現。這些領域的研究進展為治療糖尿病難愈性創面提供了更廣闊的思路和方式，我們可以期待在不久的將來，臨床糖尿病難愈性創面的治療必將會翻開新的一頁，取得更大的進步。

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