纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進展

肖 赫 李雅嘉 王 華 李強翔

(湖南省人民醫院 湖南師范大學第一附屬醫院，湖南 長沙 410000)

纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進展

肖 赫 李雅嘉 王 華1李強翔

(湖南省人民醫院 湖南師范大學第一附屬醫院，湖南 長沙 410000)

纖維連接蛋白；糖尿病足

據估計，15 %的糖尿病患者在他們的一生中會發生足潰瘍，且潰瘍創面難以愈合〔1〕，是導致糖尿病患者致殘、致死的嚴重慢性并發癥之一。糖尿病足治療是個系統工程，全方位統籌使足部動脈血液供應改善、感染的有效控制和血糖達標，這是治療的重點〔2〕。而纖維連接蛋白(FN)具有促進細胞間、細胞與基質間的粘連，維持細胞形態，促進細胞移動，引導分化，調理吞噬和促進組織修復等多種功能，能顯著促進潰瘍傷口愈合。因此探討糖尿病足潰瘍與FN之間的關系，能為糖尿病足的診斷及治療提供新線索。

1 FN參與組織創傷修復的機制

1.1FN概述 FN分子量450 000 kD，在體內以兩種形式存在?？扇苄訤N以二聚體存在于血漿和其他體液中，不溶性 FN以二聚體和多聚體形式存在于細胞表面。兩種類型之間分子及功能結構相似，可以相互轉化，血漿纖維連接蛋白(PFN)與組織FN保持動態平衡。成纖維細胞、內皮細胞、軟骨細胞、成肌細胞和巨噬細胞能合成 FN〔3〕，另外，肝細胞也可產生FN。FN功能是廣泛參與細胞遷移、黏附、增殖、止血及組織修復等過程，調動單核吞噬細胞系統清除損傷組織處有害物質，具有生長因子作用〔4〕。在創傷早期，由于創傷后的局部炎癥反應，皮下小血管和毛細血管擴張、通透性增強，而表皮成纖維細胞FN染色不增強，說明尚未開始合成與分泌FN，故PFN在皮膚創傷早期起主要作用，而后期創傷性炎癥反應減退，PFN滲透減少，使表皮FN染色增強，說明組織自身已開始合成與分泌FN，并在創傷修復中占主導地位〔5〕。所以皮膚創傷愈合修復早期FN主要來源于血漿，而后期主要來源于細胞(成纖維細胞)。

1.2FN參與創傷修復的進程 FN是機體一種具有重要生物學功能的基質因子。FN在創傷初期的凝血階段，從血小板α顆粒中釋放出來，通過與血漿轉谷酰胺酶與纖維蛋白交聯起來，發揮黏附、趨化、調理和吞噬作用。FN 激活中性粒細胞，增強其粘附力，加速其向創區聚集，中性粒細胞清除細菌與活化的巨噬細胞一起吞噬細菌，并產生細胞因子刺激成纖維細胞的增殖，其在創面愈合早期起重要作用；FN在創傷修復中期是成纖維細重要的趨化因子。當FN與纖維蛋白交聯后粘附于血凝塊上，有助于成纖維細胞在其上的移動，并迅速進入傷區。而成纖維細胞是慢性潰瘍愈合主要的修復細胞之一，分泌的重要介質之一是細胞外基質(ECM)，即大量纖維連接蛋白、細胞粘合素，和III型膠原蛋白，并為細胞增值和遷移提供骨架，同時ECM在分泌、改造和收縮時，使轉化生長因子(TGF-β)活化顯著促進成纖維細胞轉化為肌纖維母細胞的纖維化進程〔6〕。進入傷區的FN 也促進內皮細胞移動，促進新生血管的形成，促進肉芽組織生長和成熟；FN是創面肉芽組織的重要基質成分，可促使表皮細胞向創面中心呈定向移動，含有纖維蛋白和FN 的基質促使上皮移行并重新上皮化。由此可見，FN在創傷修復的各個階段都發揮了重要作用〔7〕。

2 FN與糖尿病的關系

PFN在糖尿病疾病研究中，患者在無發熱、嚴重感染、播散性血管內凝血和創傷等合并癥的條件下，結果表明，糖尿病患者的PFN顯著減低，因此動態檢測PFN對觀察糖尿病患者的病情有一定的臨床價值〔8〕。另外非胰島素依賴型糖尿病患者PFN含量顯著低于健康人，可能是糖尿病人常并存血液流變學異常，高凝狀態，微血管病變及免疫功能低下致反復感染等綜多因素，導致FN消耗增多的結果〔9〕。

研究表明，PFN在糖尿病患者中是升高的，且心血管疾病風險因素存在的糖尿病受試者比沒有風險的因素的糖尿病受試者有更高PFN，高甘油三酯、吸煙和高尿白蛋白排泄率為獨立因素；有血管并發癥的糖尿病患者，其PFN水平明顯高于無血管并發癥組，提示血管并發癥的發生與PFN的增多有著密切關系，糖尿病合并心血管病變者可能由于心血管內皮細胞激活，增生活躍，使FN產生增多〔10，11〕。糖尿病腎病可使FN合成增加，故PFN濃度可作為早期糖尿病腎病檢測的參考指標〔12〕。此外，糖基化FN是一個孕期特異的早期鑒定妊娠期糖尿病(GDM)風險的生物標記物；當以糖基化FN濃度為 120 mg/L 作為閾值時，對57例GDM 患者預測的陽性預測值達63%，陰性預測值達 95%〔13〕。

3 FN與糖尿病足潰瘍的關系

關于糖尿病足部潰瘍發生機制上目前被普遍接受的觀點是“三元學說”，即糖尿病的缺血病變、糖尿病神經病變和局部感染(原發或繼發)這三個重要的危險因素，誘因為外源的微小創傷導致足部潰瘍的形成。而在糖尿病足潰瘍傷口愈合的過程中，FN發揮了不可替代的作用。

3.1FN與糖尿病足缺血病變 糖尿病下肢缺血是由于糖尿病患者同時出現下肢動脈硬化、閉塞，糖尿病下肢缺血與下肢動脈硬化合并糖尿并無本質區別，所以糖尿病下肢動脈硬化可以反應糖尿病足的下肢血管病變，且糖尿病動脈硬化與非糖尿病動脈硬化病變相比，病變部位發生在更遠端(主動脈-髂動脈幾乎不累及)〔1〕。

糖尿病足缺血病變是由微小血管和大血管病變共同造成的：大血管病變主要為內膜粥樣硬化和動脈中層鈣化；微血管主要是毛細血管基底膜增厚、營養物質交換障礙。當糖尿病足下肢血管的內膜粥樣硬化激活內皮細胞使PFN產生增加，高PFN可促進血小板聚集〔14〕，導致血栓形成，加重下肢血管閉塞；當糖尿病病人微血管受損時，普遍的反應是毛細血管內皮增生，致使FN產生增加，這種蛋白在組織新形成血管的過程中起重要作用。同時微血管的基底膜增厚雖然不會導致毛細血管閉塞，但它可以阻止營養物質和活化的白細胞輸送到組織，影響免疫體液因子和細胞通過毛細血管向血管外募集，由此感染易感性和嚴重性增加〔15，16〕，這可能也與早期糖尿病足潰瘍患者PFN進入潰瘍創面減少有關，影響潰瘍愈合的進程。

3.2FN與糖尿病足神經病變 糖基化終末產物(AGE)的形成在糖尿病神經病變的發生過程中起到了至關重要的作用。在鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病鼠體內，神經內膜中糖基化ECM產物產生顯著增加；在體外，甲基乙二醛誘導的糖基化FN亦顯著增加，使感覺神經元的軸突生長減少〔17〕。其機制可能是由于糖基化ECM與整合素的結合力下降和與細胞的分離，修改了RGD(Arg-Gly-Asp)和GFOGER(Gly Phe Hyp-Gly gluarg)基序的精氨酸殘基，造成基序電荷丟失和結構變化，顯著增加了周圍神經內膜膠原和內膜毛細血管基底膜厚度，導致糖尿病神經病變側枝生長和軸突再生失敗。

3.3FN與糖尿病足感染 糖尿病足發生的加重因素和誘導因素是感染，是糖尿病足壞疽的繼發因素，常在神經病變及血管病變的基礎上發生。FN為非特異性調理素，具有增強網狀內皮系統清除和處理外源性顆粒及體內受損的自身顆粒(如衰老的自身細胞)，維持單核一巨噬細胞系統的正常吞噬活力。因為FN分子中有于巨噬細胞、膠原、細菌、纖維蛋白及其他細胞結合的位點，與這些物質結合后再與巨噬細胞結合，促使巨噬細胞對這些物質的吞噬，參與機體對感染的防御〔7〕。所以完整的FN和FN的裂解片段可以趨化中性粒細胞和巨噬細胞，激活膠原纖維和彈性纖維片段的趨化作用，還可以刺激細胞因子的產生，促進成纖維細胞增值。因此，FN在糖尿病足潰瘍合并感染中，既有抗細菌感染的作用，又參與了潰瘍面愈合的進程。當糖尿病合并感染時，感染組PFN水平明顯低于非感染組，感染組PFN水平越低，則感染程度越重，提示PFN水平的變化，與感染的病情輕重有關，了解到在細菌感染時網狀內皮系統功能受損，所以PFN在體內合成減少而消耗增加〔11〕。

3.4組織FN與糖尿病足潰瘍 糖尿病足潰瘍可從皮膚開始，深達肌肉、肌腱、韌帶及骨組織。通過活檢糖尿病足潰瘍組織，運用聚合酶鏈反應(PCR)技術來評估基因表達的FN水平，定量比較顯示，與正常皮膚相比，糖尿病足潰瘍組織FN mRNA水平減少大約3倍〔18〕。Maione等〔19〕通過創建一個3D組織模型，成功模擬糖尿病足潰瘍患者體內ECM微環境，實驗顯示糖尿病足潰瘍成纖維細胞分泌的ECM與正常人潰瘍分泌的相比，糖尿病足潰瘍患者傷口的ECM沉積減少，FN含量減低，這與影響糖尿病傷口愈合的主要障礙是ECG在數量和質量上的異?！?0〕的觀點一致。

3.5FN能促進糖尿病足潰瘍傷口的愈合 Qiu等〔21〕用人PFN治療糖尿病大鼠的皮膚傷口，并與使用生理鹽水的對照組相比，前者傷口愈合時間明顯縮短，證明人PFN能促進糖尿病傷口的愈合，這種效應可能包括了人PFN促進了傷口愈合的進程，增加了成纖維細胞的活性和增加了TGF-β的釋放，而TGF-β又可以通過促進瘢痕成纖維細胞合成更多的FN和膠原蛋白，引起ECM沉積增加導致瘢痕形成〔22〕。

另外，設計建立FN片段與生長因子微環境可促進糖尿病潰瘍傷口和骨組織的愈合，當生長因子(包括VEGF-A165，PDGF-BB，and BMP-2)和FN III9-10和FN III12-14呈現在同一多肽鏈(FN III9-10/12-14)的近端時，它能極大地促進血管內皮生長因子(VEGF)-A和血小板源生長因子(PDGF)-BB在皮膚修復上的效果，及骨形態發生蛋白(BMP)-2和PDGF-BB參與骨修復的作用，表明多功能FN III9-10/12-14大大增強體內生長因子的再生作用，這已在糖尿病小鼠慢性傷口模型上得到驗證〔23〕。還有，Hocking等〔24〕直接運用FNIII1HRGD(一個小型的嵌合纖維連接蛋白片段)作用于糖尿病小鼠的皮膚傷口，它能夠促進細胞黏附、增殖和ECM的沉積，從而顯著加快了糖尿病小鼠全層皮膚傷口閉合時間及顯著增加了肉芽組織的厚度。

綜上，糖尿病足潰瘍的危害可造成截肢，2010年全年對糖尿病截肢患者進行回顧性地調查，顯示糖尿病足截肢患者住院費用平均為26 138元，住院時間為33 d〔25〕。于是研究新的治療手段可以提高治療率，降低費用，減少患者痛苦。總之，糖尿病足潰瘍要多學科協作治療，具體問題具體分析。由于糖尿病足病血管、神經病變，可導致早期PFN生成增加，但當潰瘍合并感染時，PFN、組織FN下降，所以采用PFN能正確反映糖尿病足潰瘍的嚴重程度；同時運用FN制劑治療糖尿病足頑固性潰瘍，可以縮短住院時間，減少住院費用，最大程度的挽救患者肢體，減少截肢。但目前運用FN機制不明，需要進一步研究糖尿病足潰瘍患者PFN及組織FN的變化，為今后臨床運用FN制劑奠定基礎。

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〔2017-01-19修回〕

(編輯 李相軍)

R589.1

A

1005-9202(2017)21-5474-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.21.113

國家自然科學基金面上項目(81170823)；湖南省高層次衛生人才“225”工程培養項目資助；湖南省中醫藥管理局2015年重點項目(201533)；湖南省教育廳2016年項目(16C0965)；湖南省科技廳項目(2015JC3011，2015JC3018)；湖南省衛計委2015年計劃項目(B2015-70)

1 中南大學湘雅醫院眼科

李強翔(1970-)，男，博士后，主任醫師，碩士生導師，主要從事糖尿病研究。

肖 赫(1989-)，男，在讀碩士，主要從事糖尿病研究。