宋子豪, 孫旭, 徐強, 孫瀚馳, 朱朝軍, 張朝暉
(1.天津中醫藥大學研究生院,天津 301617;2.天津中醫藥大學第二附屬醫院,天津 300250)
糖尿病足潰瘍(diabetic foot ulcer,DFU)是糖尿病的嚴重慢性并發癥。我國50 歲以上糖尿病足潰瘍患者的發病率高達8.1%,全球糖尿病足潰瘍患者的年死亡率高達11%,截肢患者更是高達22%。我國糖尿病足潰瘍以神經缺血型為主[1],創面以肌腱和筋膜的缺血壞死為主要特點,壞死組織影響傷口引流,使得感染沿肌腱向近心端漫延,使患者被迫接受截肢,甚至失去生命。如何控制變性壞死肌腱的惡化,降低致殘率及致死率,是目前國內外醫學界亟待解決的重要問題。臨床研究[2-3]發現,化腐再生法可促進糖尿病足潰瘍等慢性創面產生新生血管,進而包裹、覆蓋未完全壞死的肌腱,從而逆轉感染沿肌腱擴散,產生慢性創面肌腱的血管化,而肌腱、筋膜等屬于中醫“筋”的范疇,因此,稱之為“筋之血化”現象。化腐再生法是中醫外科學的獨特理論,應用菠蘿蛋白酶液化壞死的肌腱和筋膜以化腐、傳統的中藥橡皮生肌膏以生新,二者合用可達到協同的作用,增強創面局部血管新生,使其盡快達到適宜糖尿病伴肌腱壞死潰瘍創面愈合的條件。本研究以外用化腐再生法干預糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面,計算創面愈合率,記錄出現筋之血化及創面愈合的時間,觀察創面皮膚及肌腱組織的形態學變化,測定治療不同時間創面皮膚及肌腱組織血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達情況,探討化腐再生法在調控局部創面微環境構建血管新生的治療原理,揭示其促進筋之血化形成的機制,現將研究結果報道如下。
1.1 動物30只SPF級SD大鼠,雌雄各半,體質量(250 ± 20)g,購自中國人民解放軍軍事醫學科學院實驗動物中心,動物質量合格證號:SCXK-(軍)2014-2018。實驗單位:天津市中西醫結合骨科研究所;實驗環境條件:生物安全二級實驗室。
1.2 藥物橡皮生肌膏[藥物成分:象皮(制)、血余、龜甲、地黃、當歸、石膏、爐甘石、蜂蠟],天津達仁堂京萬紅藥業有限公司生產,批號:國藥準字Z12020345;復方菠蘿蛋白酶溶液(100 mg/mL,主要成分為復方菠蘿蛋白酶),汕頭市橄欖制藥有限公司生產,批號:國藥準字H44024825;水凝膠(德濕潔水膠體傷口敷料),德國保赫曼公司產品,國械注進20172641570;醫用凡士林油紗條,河南新飄安高科股份有限公司生產,國械注準20153640846;鏈脲佐菌素(STZ),美國Sigma公司生產,批號:S0130;注射用青霉素鈉,華北制藥集團動物保健品有限責任公司生產,批號:獸藥字(2015)030201248。
1.3 試劑與儀器兔單克隆抗VEGF 抗體(美國Abcam 公司);免疫組織化學試劑盒DAB 顯色劑(美國Agilent 公司);HRP 標記的山羊抗兔鼠通用二抗(美國Agilent公司)。E200顯微鏡、Eclipse 90i顯微鏡、NIS-Elements F 2.20成像系統(日本Nikon公司)。
1.4 分組、造模及給藥將30 只大鼠隨機分為5組,即對照組、模型組、再生組、化腐組、化腐再生組,每組6只。各組均采用體質量計算注射用量以35 mg/kg STZ 腹腔注射誘導建立糖尿病大鼠模型[4],造模3 d后測血糖均≥16.7 mmol/L[5]。隨即建立糖尿病伴肌腱暴露創面模型:背部剃毛后,常規消毒,在無菌條件下,用外科方法于大鼠腰背部脊柱兩側制作2 個直徑為2 cm 伴肌腱損傷的圓形創面[6],然后應用微量移液器取25%冰醋酸50 μL滴到創面上,造成糖尿病大鼠肌腱變性壞死潰瘍模型。連續3 d 肌注青霉素4 萬單位,預防感染造成死亡。各組于造模完成后次日開始換藥,換藥前,碘伏常規消毒創面。對照組:水凝膠敷料外敷創面;模型組:凡士林油紗外敷創面;再生組:橡皮生肌膏紗條外敷創面;化腐組:菠蘿蛋白酶溶液100 μL 外敷創面;化腐再生組:菠蘿蛋白酶溶液100 μL+橡皮生肌膏紗條外敷創面。每日換藥1次,連續換藥21 d。
1.5 觀察指標與方法
1.5.1 創面愈合率 創面愈合率=(原始創面面積-未愈合創面面積)/原始創面面積×100%。
1.5.2 筋之血化時間與創面愈合時間 記錄從創面開始換藥直至筋之血化現象出現的時間,以及創面完全上皮化所需時間。
1.5.3 創面皮膚及肌腱組織免疫組織化學、蘇木素-伊紅(HE)染色檢測 分別于換藥第3、7、14、21 天,切取包含創面內肉芽組織(5 mm × 5 mm)和創周皮膚(5 mm×5 mm)長方形組織塊(■),切取包含肌腱(5 mm × 5 mm)及肌腱下組織(5 mm ×5 mm)的倒長方形組織塊,呈(■)。
1.5.3.1 免疫組織化學法檢測VEGF 的表達 采用石蠟切片免疫組織化學染色法,對皮膚、肌腱組織的每張標本在顯微鏡(×200)下至少隨機選取3 個視野進行拍照,應用Image-Pro Plus 6.0軟件選取與已知陽性切片相同的棕黃色作為判斷所有照片陽性的統一標準。對每張照片進行分析得出每張照片VEGF 陽性的累積光密度(IOD)值以及組織的像素面積(AREA),并求出平均光密度(AOD)值,AOD=IOD/AREA。
1.5.3.2 采用HE 染色法觀察組織形態學變化經40 g/L多聚甲醛溶液固定,將皮膚與肌腱組織脫蠟至水,石蠟包埋制片(厚度4 μm)。HE染色后用顯微鏡觀察組織形態學變化并拍照,觀察局部組織新生血管、炎癥細胞浸潤、肉芽組織生成的情況。
1.6 統計方法應用SPSS 22.0統計軟件對實驗數據進行處理,計量數據以均數 ± 標準差(±s)表示。計量資料的組間比較符合正態分布且方差齊的數據采用單因素方差分析(one-way ANOVA),并用LSD 進行檢驗后多重比較,不滿足上述條件的數據選擇非參數檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。
2.1 創面愈合率治療第21天,化腐再生組創面愈合率為(98.10±4.55)%,高于其余4組,差異均有統計學意義(P<0.05)。結果見表1。
2.2 出現筋之血化時間與創面愈合時間化腐再生組筋之血化時間為(9.17 ± 1.33)d,明顯短于模型組(19.33±1.75)d、化腐組(15.33±3.83)d 和對照組(16.50 ± 3.27)d,組間差異均有統計學意義(P<0.05)。化腐再生組創面愈合時間為(19.50 ±1.64)d,明顯短于其余4組,組間差異均有統計學意義(P<0.05)。結果見表1。
表1 各組創面愈合率、筋之血化時間及創面愈合時間比較Table 1 Comparison of wound healing rate,time for vascularization of tendon and wound healing time in various groups (±s)

表1 各組創面愈合率、筋之血化時間及創面愈合時間比較Table 1 Comparison of wound healing rate,time for vascularization of tendon and wound healing time in various groups (±s)
①P<0.05,與對照組比較;②P<0.05,與模型組比較;③P<0.05,與化腐組比較;④P<0.05,與再生組比較
組別對照組模型組再生組化腐組化腐再生組N/只6 6 6 6 6創面愈合率(p/%)87.96±15.01 71.41±17.47 85.82±12.15 83.96±14.41 98.10 ± 4.55①②③④筋之血化時間(t/d)16.50±3.27 19.33±1.75 15.17±3.06 15.33±3.83 9.17 ± 1.33①②③創面愈合時間(t/d)23.83±3.55 26.83±3.19 25.00±3.22 26.00±4.00 19.50 ± 1.64①②③④
2.3 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織VEGF 不同時間表達比較圖1 結果顯示:治療第7天時,免疫組織化學染色結果可見化腐組與模型組肌腱組織VEGF 陽性表達明顯弱于化腐再生組;治療第14 天時,模型組肌腱組織VEGF 陽性表達明顯弱于化腐再生組與對照組。
表2 結果顯示:治療第3 天,各組肌腱組織VEGF 的AOD 值組間比較,差異均無統計學意義(P>0.05);治療第7 天,化腐再生組肌腱組織VEGF的AOD值較化腐組和模型組升高,對照組肌腱組織VEGF 的AOD 值較模型組升高,差異均有統計學意義(P<0.05);治療第7 ~14 天,化腐再生組和對照組肌腱組織VEGF 的AOD 值呈增加趨勢,且在治療第14 天時達到最大,明顯高于模型組,差異有統計學意義(P<0.05)。
2.4 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織不同時間病理表現比較圖2 結果顯示:治療第3 天,各組均未見新生小血管;對照組、再生組、化腐組可見肌腱周圍結締組織纖維素樣壞死,有較多炎性細胞浸潤;模型組未見明顯壞死組織,肌腱周圍可見輕度出血,有少量炎性細胞浸潤;化腐再生組無明顯壞死組織。治療第7天,對照組和化腐再生組可見少量肉芽組織,有少量炎性細胞浸潤;再生組、化腐組肌腱周圍結締組織較少炎性細胞浸潤;模型組有少量炎性細胞浸潤,未見新生小血管。治療第14 天,對照組、化腐再生組可見少量肉芽組織,肌腱附近可見較多新生小血管,有少量炎性細胞浸潤;模型組、再生組、化腐組未見新生小血管。治療第21 天,模型組可見少量炎性細胞浸潤,未見明顯新生小血管;除模型組外,其余4組可見較多新生小血管。
2.5 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織VEGF 不同時間表達比較圖3 結果顯示:治療第7天,免疫組織化學染色結果可見化腐再生組與對照組創面皮膚組織VEGF陽性表達較模型組強;治療第7 ~14 天,各組創面皮膚組織VEGF陽性表達逐漸增強,在第14天呈強陽性。

圖1 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織VEGF不同時間陽性表達比較(免疫組織化學法,×200)Figure 1 Comparison of the positive expression of VEGF in tendon tissue of diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time(by immunohistochemistry,×200)
表2 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織VEGF不同時間AOD值比較Table 2 Comparison of AOD value of VEGF in tendon tissue of diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time (±s)

表2 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織VEGF不同時間AOD值比較Table 2 Comparison of AOD value of VEGF in tendon tissue of diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time (±s)
①P<0.05,與模型組比較;②P<0.05,與化腐組比較
組別對照組模型組再生組化腐組化腐再生組N/只6 6 6 6 6治療第3天0.008 5±0.004 3 0.008 8±0.002 9 0.009 0±0.010 4 0.007 7±0.008 1 0.008 4±0.009 6治療第7天0.022 1±0.010 1①0.004 3±0.001 3 0.008 9±0.004 9 0.007 7±0.005 0 0.022 3± 0.003 7①②治療第14天0.029 3±0.008 0①0.006 4±0.002 0 0.025 9±0.007 1 0.023 3±0.004 0 0.029 7±0.012 5①治療第21天0.015 1±0.003 1 0.006 9±0.002 2 0.013 8±0.002 0 0.016 5±0.003 2 0.014 3±0.002 7
表3結果顯示:治療第3、14、21天,各組大鼠創面皮膚組織VEGF 的AOD 值組間比較,差異均無統計學意義(P>0.05);治療第7 天,化腐再生組和對照組大鼠創面皮膚組織VEGF 的AOD 值較模型組升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。各組大鼠創面皮膚組織VEGF 的AOD 值在治療第7 ~14天呈增加趨勢,且在治療第14天時達到最大。
2.6 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織不同時間病理表現比較圖4結果顯示:各組于治療第3天均可見皮膚表皮層壞死。模型組于治療第3、7、14、21 天皮膚組織均可見較多炎細胞浸潤,治療第3、7 天真皮層均可見大量壞死組織,治療第14 天可見肉芽組織內少量新生小血管,治療第21 天真皮層局部被結締組織修復,可見大量成纖維細胞、纖維細胞及大量淋巴細胞浸潤。治療第7天,對照組、化腐組與化腐再生組均出現較多新生小血管,化腐再生組壞死組織及炎細胞浸潤較其余4 組少,可見較多成纖維細胞;治療第14 天,化腐再生組可見大量肉芽組織,對照組、再生組、化腐組可見較多新生小血管;治療第21 天,除模型組外,其余4組表皮層結構較完整,可見毛囊、皮脂腺等附屬器官,未見明顯炎癥。

圖2 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍肌腱組織不同時間病理表現比較(HE染色,×200)Figure 2 Comparison of the pathological features of tendon tissue in diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time(by HE staining,×200)
化腐再生法是對以糖尿病足為代表的慢性缺血性傷口進行綜合治療的一種獨特的中西醫結合療法,多采用菠蘿蛋白酶等酶制劑對創面局部變性壞死的肌腱、筋膜進行選擇性液化并排出,同時應用橡皮生肌膏偎膿長肉,促進血管新生,提高局部血液灌注,進而促進創面愈合。尤其當慢性創面壞死組織較少,且與正常組織結合緊密,局部血供不足,外科機械清創不易清除,容易造成二次傷害的時候,此時創面處于腐未去而肌欲生的創面床準備階段,局部可采用較溫和的去腐手段,即“化腐再生法”。臨床研究發現,糖尿病足創面的暴露肌腱在中醫化腐再生法的治療下會出現“筋之血化”現象[3,7],創面中變性但尚未失去活性的肌腱表層上可見散在分布的新生肉芽島,有新生的充盈微小血絡長入肌腱的表層與肉芽組織,進而滋養包埋覆蓋,與之連為一體,形成創面肌腱的血管化。肌腱的血管化,是包括糖尿病足在內的伴隨肌腱變性壞死的慢性難愈性創面修復的必經之路,也是其創面愈合的關鍵環節。

圖3 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織VEGF陽性表達比較(免疫組織化學法,×200)Figure 3 Comparison of the positive expression of VEGF in skin tissue of diabetes mellitus model rats complicatedwith tendon necrosis ulcer in various groups at different time(by immunohistochemistry,×200)
表3 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織VEGF不同時間AOD值比較Table 3 Comparison of AOD value of VEGF in skin tissue of diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time (±s)

表3 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織VEGF不同時間AOD值比較Table 3 Comparison of AOD value of VEGF in skin tissue of diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time (±s)
①P<0.05,與模型組比較
組別對照組模型組再生組化腐組化腐再生組N/只6 6 6 6 6治療第3天0.003 5±0.003 6 0.002 5±0.002 7 0.002 6±0.000 4 0.002 7±0.000 8 0.003 3±0.003 2治療第7天0.021 4±0.003 5①0.005 3±0.003 4 0.018 8±0.007 9 0.018 1±0.004 4 0.023 1±0.004 7①治療第14天0.030 5±0.010 9 0.015 0±0.007 4 0.028 1±0.017 8 0.022 5±0.005 8 0.043 7±0.057 8治療第21天0.014 5±0.013 3 0.013 8±0.005 4 0.018 0±0.018 7 0.012 8±0.010 0 0.013 5±0.014 1
菠蘿蛋白酶是化腐再生“化腐”法中的重要藥物,具有抑制血小板凝集、免疫刺激、抑制毒素、燒傷脫痂、消炎等作用[8]。菠蘿蛋白酶可去除傷口周圍的壞疽、腐肉和碎屑,對臨近皮膚無明顯不良影響,做到溫和的靶向清創即“化腐”作用,傷口治療的基石是對傷口進行清創[9]。Shoham Y 等[10]經實驗證明了基于菠蘿蛋白酶的酶清創術(bromelain-based debridement,BBD)對促進慢性傷口如糖尿病潰瘍等濕性創面愈合的快速性、安全性和有效性,可選擇性清除痂皮等壞死組織,保存有活性的組織,壞死組織的清除能夠促進傷口愈合。Singer J 等[11]觀察到創面直至痂皮及壞死組織脫落后才開始重新上皮化,符合“腐去肌生”的創面愈合規律。

圖4 各組糖尿病大鼠伴肌腱壞死潰瘍創面皮膚組織不同時間病理表現比較(HE染色,×200)Figure 4 Comparison of the pathological features of skin tissue in diabetes mellitus model rats complicated with tendon necrosis ulcer in various groups at different time(by HE staining,×200)
橡皮生肌膏出自張山雷《瘍科綱要》[12],具有暖肉生肌長皮、活血養血化瘀的功效[13],對膿腐基本已凈而皮不生肉不長的瘡面具有很好療效[13-14]。藥理學研究表明,其有減少炎癥反應、促進免疫反應、增加血管通透性,多方面創造濕性創面愈合的作用[15-16]。臨床中其常用于各種皮膚瘡面包括糖尿病足、臁瘡、壓瘡等的治療[17]。現代研究表明,濕性環境有利于宿主重要防御機能恢復及促進創面愈合所必需的細胞群釋放多種生長因子,調節氧張力,并創造出加快血管生成和壞死組織、纖維蛋白溶解的環境,從而使創面以更快的速度愈合[18]。其對于肉芽組織中功能性毛細血管的生成亦具有重要調節作用,通過促進創面愈合刺激VEGF 產生促進新生血管形成,加速促進肉芽組織生長,起到“再生”的作用,使創面加速上皮化[14]。
VEGF是血管生長中重要的生長因子之一,是目前最強的血管通透因子[19],能使血漿蛋白滲透到血管外,為血管內皮的遷移及血管形成提供基質,以利于血管形成,同時豐富的血運為成纖維細胞的增殖及膠原的合成提供了充足的營養物質和其他生長因子,可促進肉芽組織的生長。VEGF是血管內皮細胞特有的有絲分裂原,具有很強的促血管新生作用,是血管內皮最具特異性的生長因子,在創傷愈合中尤其是毛細血管形成的早期階段,促進血管內皮細胞分裂和增殖,直接誘導血管生成,在創面修復早期形成肉芽組織階段有著重要的調控作用[20-21]。有研究顯示,在糖尿病小鼠傷口創面愈合模型中,傷口處血管新生、血液灌流較正常小鼠差[22-23]。可能是因為創面中微循環受損,血管新生減少導致局部缺氧以及營養供應不足,阻滯炎癥細胞與干細胞遷移至傷口處,使傷口局部免疫細胞產生不同血管新生因子的能力受限,進一步抑制傷口的血管新生所致[24-25]。可見,糖尿病小鼠傷口創面愈合延遲與參與組織重建的生長因子不足關系密切,而增強傷口局部的血管新生則有利于傷口的愈合。
本研究結果顯示,化腐再生組出現筋之血化時間(9.17±1.33)d明顯短于模型組(19.33±1.75)d和化腐組(15.33±3.83)d,組間差異具有統計學意義(P<0.05),說明化腐再生法對筋之血化的出現有明顯的促進作用。治療第3天時,各組肌腱組織VEGF 的AOD 值組間比較,差異無統計學意義(P>0.05),其原因可能與壞死組織未完全清除有關;治療第7天時,化腐再生組肌腱組織VEGF的AOD 值較化腐組和模型組升高,免疫組織化學染色結果可見化腐組與模型組肌腱組織VEGF陽性表達明顯弱于化腐再生組,HE染色結果可見化腐再生組肌腱組織有較多新生小血管與少量肉芽組織,說明在創面愈合早期(7 d)化腐再生法較單純應用化腐法更能促進肌腱VEGF的表達,兩者合用的作用遠優于單純應用化腐法;治療第14 天時,化腐再生組和對照組肌腱組織VEGF 的AOD 值均較模型組高,差異有統計學意義(P<0.05),化腐再生組與對照組VEGF 陽性表達較模型組強,HE染色結果可見化腐再生組與對照組肌腱組織有少量肉芽組織,肌腱附近可見較多新生小血管,而化腐組、再生組肌腱組織未見明顯新生小血管,說明化腐再生法在創面愈合早中期(7 ~14 d)可促進肌腱VEGF的表達,且化腐再生法聯合應用優于單用化腐與單用再生法。
化腐再生組創面愈合時間為(19.50 ± 1.64)d,明顯短于其余各組,組間差異具有統計學意義(P<0.05),說明化腐再生組對創面的愈合有明顯的促進作用。在治療第3、14、21天,各組皮膚組織VEGF 的AOD 值組間比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。治療第3天時,各組皮膚組織VEGF的AOD值組間無差異(P>0.05),其原因可能與各組皮膚表皮層壞死未清除有關;治療第7天時,化腐再生組和對照組皮膚組織VEGF 的AOD 值較模型組高,差異有統計學意義(P<0.05),免疫組織化學染色結果可見化腐再生組和對照組皮膚組織VEGF 陽性表達較模型組強,HE 染色結果可見較多新生小血管,說明化腐再生法和水凝膠在創面愈合早期(7 d)有明顯的促進VEGF 表達的作用,單純應用化腐法或再生法均不能使皮膚VEGF 的AOD 值較模型組顯著升高,單純應用菠蘿蛋白酶與單純應用橡皮生肌膏在一定程度上有促進VEGF表達的作用,但其創面愈合狀態遠差于聯合應用,因此聯合應用化腐再生法對促進創面愈合的作用優于單用化腐與單用再生法;治療第14 天時,化腐再生組皮膚組織可見大量肉芽組織且VEGF免疫組織化學陽性表達最強,以連成片狀表達,對照組、模型組、再生組、化腐組皮膚組織在治療第7~14 天可見新生小血管出現,VEGF 陽性表達逐漸增強,但治療第14 天時均未見大量肉芽組織,說明化腐再生法在創面愈合早期(7 d)有明顯促進創面愈合的作用,效果明顯優于其余4 組;治療第21 天時,除模型組外,其余各組表皮層結構較完整,并可見毛囊、皮脂腺等附屬器官,無明顯炎癥細胞浸潤。
綜上所述,本研究觀察化腐再生法對VEGF在皮膚及肌腱組織中表達情況的影響,結果顯示,在創面愈合早中期(7 ~14 d)皮膚及肌腱組織VEGF的AOD值隨著筋之血化的出現、創面的愈合呈增加趨勢,在治療第14天時達到最大,且VEGF免疫組織化學陽性表達細胞以部分連成片狀分布,HE 染色結果可見較多新生小血管及肉芽組織。各組創面愈合率在治療后均升高,第21 天化腐再生組的創面愈合率最高,與其余各組相比具有統計學差異(P<0.05)。菠蘿蛋白酶聯合橡皮生肌膏的化腐再生法可促進筋之血化的出現及創面愈合,單獨應用化腐法或再生法均不能達到同樣的效果。其機制可能與在創面愈合早中期(7 ~14 d)調節促進VEGF的表達有關,從而為筋之血化的出現及創面愈合提供有利條件,促進肌腱血管化微環境的構建,令局部之血由無到有,由少到多,令血包裹并充養以恢復其活力,進而促進創面修復,對提高難愈性潰瘍的臨床修復水平具有重要意義。