王中京 鄧艾平 李居怡 徐子輝 呂曉玉 張旭艷 付秀麗 李亞蓉 宋春宇

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬武漢中心醫(yī)院 430014

糖尿病的發(fā)病率逐年上升，嚴(yán)重威脅民眾的身體健康，是全球范圍內(nèi)最受關(guān)注的疾病之一。糖尿病足是糖尿病常見的并發(fā)癥之一，約15%的糖尿病患者遭受著糖尿病足的危害[1]。研究表明，糖尿病足是由于合并神經(jīng)病變以及各種不同程度末梢血管病變而導(dǎo)致的下肢感染、潰瘍形成或組織破壞[2]。潰瘍的愈合是由細(xì)胞因子、細(xì)胞外基質(zhì)及多種其他細(xì)胞分子參與的復(fù)雜生理過程，包括炎性反應(yīng)、血管生成、基質(zhì)沉積和細(xì)胞募集等[3]。但由于多種因素引起的血管發(fā)生障礙，糖尿病足部潰瘍創(chuàng)面愈合極差，常導(dǎo)致患者面臨截肢甚至死亡的危險(xiǎn)[4]。早有研究報(bào)道，局部細(xì)胞因子受抑是糖尿病足潰瘍難愈的重要因素，而改變潰瘍部位細(xì)胞因子的表達(dá)能顯著促進(jìn)傷口的愈合[5]。因此，基于細(xì)胞因子促進(jìn)糖尿病足部血管新生，從而促進(jìn)其痊愈的療法逐漸受到人們的青睞。

1 細(xì)胞因子與血管發(fā)生

眾所周知，細(xì)胞因子是一類由免疫細(xì)胞或其他相關(guān)細(xì)胞合成并分泌的具有廣泛生物學(xué)活性的小分子多肽。按照其生物學(xué)功能，可分為白細(xì)胞介素、干擾素、集落刺激因子、腫瘤壞死因子、生長因子及趨化因子等。細(xì)胞因子在機(jī)體的免疫應(yīng)答、炎性反應(yīng)、抗病毒及抗腫瘤等生命活動(dòng)中都發(fā)揮不可或缺的作用[6]。而正常傷口愈合就是一個(gè)血管新生的過程，可分為4個(gè)階段：止血、炎性反應(yīng)、肉芽的形成和重塑[7]。初始時(shí)主要是血小板的活化和纖維蛋白凝集，活化的血小板會(huì)釋放部分血管生成抑制因子，抑制血管新生達(dá)到止血的作用，同時(shí)釋放多種促炎細(xì)胞因子，促進(jìn)炎性反應(yīng)發(fā)生[8]。隨后巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及淋巴細(xì)胞會(huì)釋放諸多促血管生成細(xì)胞因子，促進(jìn)創(chuàng)傷處新生血管的形成和重建，進(jìn)而促進(jìn)傷口的愈合[9]。總而言之，血管新生促進(jìn)因子及其抑制因子的動(dòng)態(tài)平衡是維持傷口愈合正常發(fā)生的關(guān)鍵。

2 促血管生成細(xì)胞因子與糖尿病足血管發(fā)生

2.1 血管內(nèi)皮生長因子(VEGF) VEGF是一種特異性促進(jìn)血管生成的同源二聚體糖蛋白，其家族成員包括：VEGF-A～E以及胎盤生長因子(PLGF)。VEGF對病理性血管再生和生理性血管生成都具有重要作用，其主要通過增加血管通透性以及刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖促進(jìn)血管的發(fā)生[10]。VEGF是內(nèi)皮細(xì)胞的趨化因子和刺激因子，在傷口愈合過程中，VEGF協(xié)同堿性成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)刺激內(nèi)皮細(xì)胞生長，促進(jìn)傷口血管生成。糖尿病足患者的VEGF表達(dá)量明顯低于無并發(fā)癥的糖尿病患者，其原因可能是糖尿病足患者的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，VEGF的表達(dá)量不足，從而導(dǎo)致血管生成受阻并造成潰瘍難以愈合[11-13]。研究顯示，VEGF的大量產(chǎn)生可通過促血管生成，在糖尿病潰瘍愈合過程中發(fā)揮作用，從而達(dá)到治療糖尿病足的目的[14]。但其實(shí)際的臨床應(yīng)用還需進(jìn)一步探究。

2.2 低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1) HIF-1是一種在缺氧細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，包括兩個(gè)亞結(jié)構(gòu)：HIF-1α和HIF-1β。它主要通過調(diào)節(jié)血管發(fā)生、紅細(xì)胞生成、細(xì)胞代謝、增殖、侵襲和存活來平衡細(xì)胞對缺氧的適應(yīng)性[15]。根據(jù)全基因組染色質(zhì)免疫沉淀分析可知，HIF-1直接調(diào)節(jié)1 000多個(gè)人類基因的表達(dá)[16]。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病足發(fā)病的主要因素之一為糖尿病患者下肢血管病變，患者下肢會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的缺血、缺氧病變，通常還伴隨側(cè)枝血管形成能力受損。因此，改善患者下肢缺氧狀態(tài)、改善并恢復(fù)肢體血流以及促進(jìn)血管新生等是治療糖尿病足的關(guān)鍵[17]。目前已有研究表明，在創(chuàng)傷愈合中，創(chuàng)口由于缺氧會(huì)導(dǎo)致血管破裂和氧耗增加伴隨的炎性反應(yīng)，HIF-1可通過激活多種血管生成因子及促炎細(xì)胞因子等的表達(dá)來誘導(dǎo)血管發(fā)生，從而促進(jìn)傷口愈合[18]。在糖尿病足中，存在缺氧→HIF-1α→VEGF這一調(diào)控機(jī)制，由于VEGF受HIF-1α的調(diào)控，而糖尿病足患者出現(xiàn)缺血、缺氧時(shí)，HIF-1信號(hào)通路受損，其在低氧環(huán)境下的細(xì)胞應(yīng)答受阻，導(dǎo)致VEGF等生長因子的表達(dá)水平下降，血管新生受阻，導(dǎo)致組織缺氧、缺血進(jìn)一步加重，出現(xiàn)組織循環(huán)障礙，最終導(dǎo)致傷口難以愈合[19]。

2.3 FGF FGF是一類包含20多個(gè)亞家族成員的生長因子超家族，堿性FGF(FGF-2又稱bFGF)是其家族成員之一，在傷口愈合中發(fā)揮重要作用[20]。在創(chuàng)傷愈合中，F(xiàn)GF-2可通過刺激基質(zhì)金屬蛋白酶和尿激酶型纖維蛋白溶酶原激活劑的合成來促進(jìn)基底膜降解并遷移至創(chuàng)傷處，從而誘導(dǎo)后期血管的形成，VEGF可協(xié)同F(xiàn)GF-2刺激內(nèi)皮細(xì)胞生長，促進(jìn)傷口血管化進(jìn)程[21]。FGF-2也可通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌VEGF來促進(jìn)血管生成，以及通過提高白細(xì)胞介素(IL)-6水平(可促進(jìn)VEGF的合成)促進(jìn)炎性反應(yīng)[22]。研究表明，在糖尿病足患者中,FGF-2表達(dá)升高的同時(shí)伴隨著VEGF-A表達(dá)的下降，而在單純糖尿病患者中這兩個(gè)細(xì)胞因子的表達(dá)正好相反。說明FGF-2和VEGF-A的表達(dá)具有不同的時(shí)效性，且它們之間的拮抗關(guān)系是延緩糖尿病足潰瘍愈合的一個(gè)關(guān)鍵，但其具體作用機(jī)制還需探索[23]。

2.4 血小板衍生生長因子(PDGF) PDGF最早是在血小板中分離純化的一種由兩個(gè)二硫鍵連接多肽組成的二聚體蛋白，包括5個(gè)亞型：PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC和PDGF-DD[24]。PDGF可有效促進(jìn)組織細(xì)胞發(fā)生有絲分裂及增加細(xì)胞趨化活性，促進(jìn)細(xì)胞增殖，同時(shí)對肌纖維母細(xì)胞產(chǎn)生膠原具有促進(jìn)作用，誘導(dǎo)創(chuàng)面血管平滑肌細(xì)胞發(fā)生遷移，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，從而對新生血管的形成具有促進(jìn)作用，它在傷口愈合的各個(gè)階段都發(fā)揮重要作用：在傷口愈合的早期，PDGF由血小板和內(nèi)皮細(xì)胞釋放，作為趨化因子促進(jìn)中性白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及成纖維細(xì)胞等向創(chuàng)口處遷移，進(jìn)而促進(jìn)胞外基質(zhì)沉積和肉芽形成；隨后PDGF可誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞或周細(xì)胞釋放促血管生成細(xì)胞因子(如VEGF)來促進(jìn)新生血管形成； 最后它可調(diào)控基質(zhì)中膠原酶的表達(dá)來促進(jìn)膠原蛋白的合成，從而促進(jìn)組織重塑[25]。已有研究表明，PDGF-CC和PDGF-BB都可促進(jìn)后肢缺血性糖尿病小鼠的細(xì)胞增殖和血管形成，從而促進(jìn)其創(chuàng)面?zhèn)谟蟍26-27]。同時(shí)在臨床試驗(yàn)中，PDGF在治療糖尿病足方面也表現(xiàn)出了非常強(qiáng)的療效[25]。

2.5 其他 參與糖尿病足創(chuàng)面愈合的血管新生是一個(gè)復(fù)雜的過程，除了以上幾個(gè)主要的細(xì)胞因子外，還有眾多其他與血管生成相關(guān)的細(xì)胞因子也直接或間接地參與了糖尿病足潰瘍愈合的發(fā)生。研究顯示，神經(jīng)生長因子可通過調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)促進(jìn)血管的形成，在對糖尿病大鼠給予外源性神經(jīng)生長因子治療后，其潰瘍愈合的速度有了顯著提升[28]。除此之外，轉(zhuǎn)化生長因子-β1、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子及IL-8等細(xì)胞因子都與糖尿病足潰瘍愈合過程中血管的發(fā)生有關(guān)[29]。

3 抑血管生成細(xì)胞因子與糖尿病足血管新生

3.1 色素上皮衍生因子(PEDF) PEDF最早是作為一種神經(jīng)生長因子在人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的[30]。后經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，PEDF廣泛存于血管上皮細(xì)胞和周細(xì)胞等，以劑量依賴的方式抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖。因此，PEDF作為最具潛力的內(nèi)源性抑血管生成因子被人們所熟知，且PEDF與糖尿病患者的微血管并發(fā)癥有關(guān)[31]。研究表明， PEDF在糖尿病足患者中高表達(dá)，且其可通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路來抑制內(nèi)皮祖細(xì)胞的活化和增殖，從而阻滯糖尿病小鼠創(chuàng)口處的血管發(fā)生和傷口愈合[32]。

3.2 激肽釋放酶結(jié)合蛋白(Kallistatin) Kallistatin是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，主要有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域：活化結(jié)構(gòu)域以及肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域。其中Kallistatin可通過其肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域競爭性地阻止VEGF、轉(zhuǎn)化生長因子-β及腫瘤壞死因子-α等細(xì)胞因子與它們的受體結(jié)合，進(jìn)而起到抗血管生成和抗炎的作用[33]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者血漿Kallistatin水平升高，且與PEDF的功能類似，Kallistatin也可通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路來延緩糖尿病小鼠傷口的血管新生[34]。

綜上所述，血管的生成一直貫穿著糖尿病足傷口愈合的整個(gè)過程，而細(xì)胞因子在其中發(fā)揮著不可或缺的作用。如何提高糖尿病足潰瘍部位促血管生成細(xì)胞因子的水平，同時(shí)抑制抑血管生成細(xì)胞因子的水平，從而促進(jìn)患者足部傷口的愈合一直是人們研究的方向。且目前已有一種基于PDGF的藥物貝卡普勒明(含重組PDGF的凝膠制劑)開始應(yīng)用于臨床，該藥可將糖尿病足潰瘍的愈合速率提高41.8%[35]。糖尿病足作為糖尿病常見的一種并發(fā)癥，目前缺乏特異的治療方法，由于足部潰瘍的愈合與血管的生成是一個(gè)多細(xì)胞因子調(diào)控的復(fù)雜過程，且運(yùn)用單一生長因子治療糖尿病足的臨床實(shí)驗(yàn)大多都未表現(xiàn)出良好的療效。因此，進(jìn)一步探索多細(xì)胞因子聯(lián)合治療糖尿病足的優(yōu)化療法，將為細(xì)胞因子治療糖尿病足帶來新的診療思路。