酸性成纖維細胞生長因子治療糖尿病潰瘍的研究進展

楊建平，向小燕，劉應平，左蕊，李穎慧，周國富

（川北醫學院附屬醫院，四川 南充）

0 引言

糖尿病潰瘍是臨床比較常見的一種難治性慢性潰瘍疾病，aFGF 對糖尿病潰瘍有一定的治療作用，但其具體的作用機制還需進行進一步研究。本文在闡述該疾病發病機制的基礎上，對aFGF 治療方面的研究進行了綜述。

1 糖尿病潰瘍的研究背景及發病機制

糖尿病潰瘍是糖尿病患者中較為高發的一種并發癥，其致殘率、病死率高，大約15%-25%的糖尿病患者會在一生中的某個時候出現因糖尿病而發展來的慢性足部損傷[1]。據報道，糖尿病足部潰瘍可致高的截肢率[2]，中等收入國家更常發生因糖尿病及相關并發癥導致死亡的現象。患者經濟負擔重，目前用于治療糖尿病創面的支出比沒有糖尿病的創面支出高2.3 倍[3]，高收入、中等收入和低收入國家之間存在巨大差異，在發達國家，糖尿病醫療衛生資源中12%-15%被糖尿病足占用，而在發展中國家，該比例則高達40%[4]。治療費用和病例數的增長強調了對糖尿病潰瘍患者的治療。

糖尿病足潰瘍發病較公認的機制主要是高血糖可致的神經病變、外周血管病變、持續的高炎癥狀態等，愈合過程中一些分子和細胞特性與糖尿病足潰瘍愈合障礙相關，與糖尿病的難以愈合有關的因素還主要包括氧化應激、晚期糖基化終產物的過度形成、金屬蛋白酶濃度高、細胞異常和基因表達的調節等。糖尿病潰瘍的愈合過程主要包括肉芽組織形成、血管化、表皮的再生等。

2 aFGF 的研究現狀及其對糖尿病潰瘍的治療作用

aFGF 是成纖維細胞生長因子中目前研究較為廣泛的一種因子，由Thomas 于1984 年從牛腦中分離純化得到，因在生理鹽水中的等電點約5.6 而命名。aFGF 在人體分布廣泛，對中胚層和神經外胚層來源的組織細胞作用較廣泛,主要分為肝素結合區、受體結合區、核轉位區，發揮著調節DNA 合成、細胞增殖并刺激血管增生的作用。aFGF可作用于成纖維細胞、血管內皮細胞和角質形成細胞，是一種有效的促有絲分裂劑和趨化劑，能夠以高親和力結合所有已知的FGF 受體。aFGF 在體外對血管內皮細胞具有促有絲分裂和趨化作用，在體內可促進血管生長或血管生成。aFGF 可促進肉芽組織中成纖維細胞與血管內皮細胞的分裂與分化，同時可以誘導上皮細胞的遷移并促進上皮細胞的分裂增生并伴膠原酶和血纖溶酶激活物的釋放。aFGF 于帕金森癥、老年癡呆、脊髓損傷、冠心病、腎臟、肝臟等內臟損傷方面有著廣泛的研究，同時在燒傷、手術切口、激光術后、皮膚撕脫傷、慢性潰瘍等皮膚黏膜的損傷及骨腱愈合、減少瘢痕形成等方面有一定研究。其中糖尿病潰瘍是慢性潰瘍中發病率、致殘率及致死率中較高的一種創面，目前對糖尿病潰瘍的研究已經成為慢性潰瘍中的主要研究部分。

aFGF 對糖尿病潰瘍愈合的機制主要是通過增加細胞增殖能力來促進創面肉芽組織生長，誘導血管再生、增殖和分化，提高膠原蛋白含量。對糖尿病潰瘍創面的治療方式很多，如負壓輔料、真皮基質、生長因子、干細胞技術等。生長因子治療創面目前已經有30 余年了，aFGF 目前研究較為廣泛，徐家勝等為探討aFGF 與表皮生長因子對糖尿病足創面愈合的影響，將招募的199 例糖尿病足潰瘍患者隨機分為4 組：EGF 組(n=50)、aFGF 組(n=50)、EGF+aFGF 聯合組(n=50)和生理鹽水對照組(n=49)。各組患者每日換藥一次，換藥時局部應用生長因子試劑。觀察創面愈合所需時間，同時記錄創面愈合率和肉芽組織生長情況。結果表明EGF 和aFGF 對創面愈合有明顯的促進作用，研究通過對比不同生長因子及聯合治療方式來研究生長因子對糖尿病創面的作用。Blaber 等[5]通過研究2 型糖尿病創面愈合受損的有用模型NONcNZO10 / LTJ鼠——更真實地模擬人類代謝綜合征和肥胖誘導的2 型糖尿病，使用夾板在小鼠身上制造傷口來模擬糖尿病創面，局部應用正常和突變的aFGF 后對傷口愈合進行定量研究。結果表明，aFGF 的工程化形式是一種潛在的促進糖尿病皮膚創面愈合的“第二代”療法。生長因子具有廣泛的生物活性，具有促進細胞增殖、修復和再生組織等功能，在傷口愈合過程中發揮著重要作用。

3 aFGF 在血糖控制、神經損傷、血管損傷等方面的研究

3.1 aFGF 在血糖控制方面的研究

糖尿病患者血糖控制情況，對糖尿病及其并發癥的治療有指導意義，嚴格控制患者血糖有助于減少微血管并發癥的發生。對于未發生足部病變等并發癥的患者，應盡量使血糖達標，以降低并發癥的發生風險，對于已經發生并發癥的患者，盡量控制血糖，可減緩并發癥進一步加重，加強血糖控制可能會降低糖尿病足綜合征患者的截肢風險。對糖尿病患者血糖的控制顯得格外重要，目前相關研究表明aFGF 可以降低2 型糖尿病小鼠血糖，且不會導致如胰島素樣的低血糖癥狀。有研究表明aFGF 可能通過增加β 細胞的分化來達到降糖作用，也有研究提出aFGF急性降糖作用可能是抑制下丘腦-垂體-腎上腺軸的結果。Tennant 等[6]給糖尿病小鼠模型周圍和中樞給藥途徑給予FGF-1，來逆轉高血糖癥，并于實驗7d 后分離出胰島用于分析胰島素的分泌，結果表明中樞和外周給藥的方式給予aFGF 顯著降低了體內血糖，并增加了糖尿病小鼠的離體胰島胰島素分泌。Hyeon-Jin 等[7]通過犬脂肪間充質干細胞體外誘導胰島素抵抗模型，利用抗aFGF 抗體中和模型中的aFGF 抗體。通過檢測基因表達水平的胰島素受體底物和葡萄糖轉運體類型4 作為胰島素抵抗指標，表明aFGF 可通過旁分泌，在犬脂肪間充質干細胞體外誘導胰島素抵抗模型中作為替代胰島素敏化劑。

3.2 aFGF 在神經病變方面的相關研究

糖尿病合并感覺缺失的患者發生糖尿病潰瘍風險增加7 倍,有45%-60%的糖尿病潰瘍因神經病變引起，保護性感覺如痛覺、壓力和溫度覺等的喪失是引起非自覺性創傷的主要原因，自主神經病變所造成的糖尿病患者足部皮膚皸裂和動靜脈短路可以加速感染和潰瘍的形成。對神經損傷的修復體現得較為重要，至今有大量實驗研究aFGF 對神經損傷的修復，aFGF 可促進周圍神經移植后的存活率及神經結構的再生。劉艷梅等通過制備硫酸化殼寡糖結合酸性成纖維細胞生長因子，以提高aFGF 的生物活性，來研究坐骨神經損傷的大鼠神經恢復情況，通過爪撤退閾值和熱撤退閾值來測驗檢測結果，結果表明aFGF 可促進神經元的生長和存活，硫酸化殼寡糖可以提升aFGF 對神經細胞的保護作用，并提高了坐骨神經損傷大鼠的神經修復和功能恢復的效率。Li 等[8]通過研究表明aFGF 通過誘導過氧化物酶1 調節自噬和抗活性氧能恢復脊髓損傷，保護神經組織恢復,顯著改善和促進軸突再生和髓鞘再生；黃太萍等[9]通過建立海馬星形膠質細胞的體外培養模型,表明aFGF 可減輕對慶大霉素誘導的海馬星形膠質細胞凋亡,并可能阻礙細胞早期凋亡的進一步發展；有研究進一步發現aFGF 可能通過P38 和ERK1 信號通路對抗慶大霉素誘導的海馬星形膠質細胞損傷過程中發揮作用。

3.3 aFGF 在血管損傷方面的相關研究

糖尿病潰瘍主要存在因糖尿病所致的微血管病變，致創面血供不足，缺乏足夠的營養物質來為創面的修復提供條件，由此導致修復能力低下。aFGF 可增加VEGF 表達，進而在缺血區誘導大量新生血管形成。aFGF 能通過促使機體分泌足夠的轉化生長因子-β(TGF-β)和增殖細胞核抗原，來誘導血管分化，增加新生毛細血管密度，改善創面微循環，給糖尿病潰瘍的修復提供充足的氧和營養物質，同時TGF-β 和PCNA 也能通過增加成纖維細胞增殖，并且促其分泌充足的膠原纖維和胞外基質成分，來參與肉芽組織形成、創口收縮及組織重建的過程。Hoseini 等[10]利用脂源性間充質干細胞(adipose-derived mesenchymal stem cells，AD-MSCs) 與游離質粒的aFGF 轉染編碼成AD-MSCsaFGF 首次研究了aFGF 在提供血管增殖所需的微環境中的作用，通過大鼠實驗證實AD-MSCsaFGF 有效分泌了功能性aFGF 促進血管生成；南燕等[11]通過腹腔注射成纖維細胞生長因子1 非促分裂突變體(non mitogenic mutant of fibroblast growth factor 1, nFGF1)作用于鏈脲佐菌素和高脂飲食誘導的2 型糖尿病大鼠模型，監測血糖及主動脈血管功能，表明nFGF1 可以有效保護2 型糖尿病大鼠的主動脈血管功能。鄭雷等通過超聲檢查評估載有aFGF 的納米脂質體結合超聲靶向微泡破壞對鏈脲佐菌素建立的糖尿病大鼠模型的研究，通過常規超聲心動圖，速度矢量成像，實時心肌對比超聲心動圖和組織形態學等方式評估該方法對糖尿病大鼠左心室功能和血流灌注的影響，結果表明aFGF 可以通過增加血管，改善心肌微循環來改善左心室心肌的灌注。

3.4 aFGF 對糖尿病潰瘍其他致病機制的相關研究

眾所周知，氧化損傷與包括皮膚潰瘍在內的糖尿病相關并發癥有關，丙二醛(malondialdehyde，MDA)是脂質過氧化的最終產物，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一種生物活性物質，可以清除代謝過程中產生的有害物質；謝麗云等通過研究aFGF 對糖尿病大鼠難治性創面的治療，發現糖尿病組在同一時間點MDA 含量顯著高于正常對照組，而SOD 活性顯著低于對照組。aFGF 組與糖尿病組比較，潰瘍模型建立后第7d 和第14d，MDA含量顯著降低，SOD 活性顯著升高。皮膚組織MDA 含量和SOD 的變化提示aFGF 可能通過減輕氧化應激來減輕糖尿病潰瘍的損傷程度。在正常生理條件下，FGF 與酪氨酸激酶受體結合，刺激成纖維細胞和血管內皮細胞的向創面的移動。晚期糖基化終產物（advanced glycation end products，AGEs）在糖尿病患者的血管病變、神經病變和創面難愈等方面均扮演重要角色，成纖維細胞生長因子和AGEs 具有相同的受體結合位點，因此當AGEs 濃度升高時，成纖維細胞生長因子的功能被抑制。相反，當局部用成纖維細胞生長因子時，外源性成纖維細胞生長因子的增加抑制了AGEs 與酪氨酸激酶受體的結合，并加速了傷口的愈合。

4 安全性及未來研究展望

4.1 安全性

aFGF 具有廣譜的促有絲分裂能力，研究者擔憂其具有潛在的誘發和促進腫瘤形成等的風險，但目前還未見其誘發和促癌的報道，目前刪除有絲分裂活性的改構體（M aFGF）——重組人酸性成纖維細胞生長因子（recombinant human acidic fibroblast growth factor， rhaFGF）定向去除了野生型aFGF 的促有絲分裂活性，皮膚用藥的藥代動力學研究證明,rhaFGF 不能通過透過正常皮膚而進入體內, 當皮膚受損后,可通過破損部位進入血液循環，但由于rhaFGF 的半衰期較短,因此在體內無蓄積作用，吸收后rhaFGF 對皮膚有較大的親和力可向其他皮膚擴散,且遠處皮膚含量較高；李章等通過將不同高濃度的rhaFGF卡波姆940 水凝膠用于新西蘭兔皮膚傷口模型旨在揭示對靶器官的毒性反應的毒性劑量。局部給予不同濃度的rh-的aFGF 卡波姆940 水凝膠，每日劑量分別為900IU/cm2, 1800IU/cm2, 3600IU/cm2持續28d。通過對指定時間點新西蘭兔的一般行為、血生化、皮膚過敏反應、免疫原性、免疫毒性及組織病理學進行分析。結果顯示,兔子的食物攝入量、體重、體溫、心率和視力的檢查都是正常的,說明rhaFGF 的水凝膠沒有明顯的毒性作用。中、高劑量rhaFGF 水凝膠組結果顯示附近淋巴結淋巴細胞數量增加,可能造成腸系膜淋巴結濾泡增生,停藥觀察14d 后癥狀緩解。免疫原性研究表明,抗rh-aFGF 的血清抗體效價隨著藥物應用的時間和數量增加而增加。給藥停止后,抗體效價降低,一些老鼠抗體效價甚至消失。總之,長期使用rhaFGF 卡波姆940 水凝膠的安全劑量為900IU/cm2,是提出的臨床劑量的10 倍。

4.2 研究展望

aFGF 結構及功能的研究較為廣泛，但aFGF 穩定性尚差，為進一步研究aFGF 更有效果作用方式，現有部分學者通過結合其他介質的方式改變aFGF 的形式，來使其能更大限度的到達作用部位[12]。aFGF 對燒傷創面研究較為廣泛，對糖尿病潰瘍等慢性創面的研究相對較少，且對aFGF的作用方式、作用時機及藥物作用較適濃度的研究較少，可進一步將研究聚焦于這些方面。