糖尿病足潰瘍愈合相關(guān)信號通路的研究進展

王庚新 張春玲 唐麗莎 羅開中 李 桃 張 云

1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，貴州貴陽 550002；2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院護理部，貴州貴陽 550003

糖尿病是一組與血糖水平失控有關(guān)的慢性病。有報道統(tǒng)計，2019 年全球糖尿病患病率達9.3%，預(yù)計到2045 年將增至10.9%[1]。糖尿病足潰瘍（diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病患者下肢神經(jīng)和外周血管病變導(dǎo)致的嚴重并發(fā)癥，其病情復(fù)雜治療難度大，最終導(dǎo)致截肢。不僅給患者個人造成生活質(zhì)量的下降，而且也給家庭及社會帶來沉重的經(jīng)濟負擔(dān)[2]。目前，影響DFU愈合機制尚未完全清楚，進一步研究DFU 愈合機制對其治療有重大意義。研究發(fā)現(xiàn)PTEN 誘導(dǎo)激酶1（Pink1）/Parkin、Wnt/β-連環(huán)蛋白（Wnt/β-catenin）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（AKT）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）/Smad、低氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）等信號通路與DFU 愈合密切相關(guān)[3-6]。下面將分別闡述上述信號通路及其他相關(guān)細胞因子在DFU 愈合中的研究進展。

1 Pink1/Parkin 信號通路

Pink1 是一種蛋白激酶，監(jiān)測著線粒體的完整性；Parkin 是一種泛素蛋白連接酶，作為Pink1 的下游蛋白，它將泛素鏈作為降解信號連接到故障的線粒體上，二者共同作用激活受損線粒體自噬來達到自我清除目的[7]。在正常生理條件下，Pink1 被轉(zhuǎn)運進入線粒體內(nèi)膜同時也會被蛋白系統(tǒng)降解，不會積累在正常的線粒體內(nèi)。當(dāng)線粒體受損時會導(dǎo)致去極化損傷并失去膜電位，Pink1 在線粒體外膜上迅速積累，并和Parkin連接，將受損的線粒體分離出來[8]。此時，異常的線粒體因為細胞膜電位的異常不能融入正常的線粒體網(wǎng)絡(luò)。Pink1/Parkin 通路調(diào)控線粒體自噬，維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。Zhao 等[9]在順鉑治療的過程中發(fā)現(xiàn)Pink1、Parkin 蛋白表達水平下降，線粒體自噬水平下降致使人腎近端小管細胞損傷增加，引起腎功能損害。線粒體功能障礙也是引發(fā)糖尿病患者內(nèi)皮細胞損傷的重要影響因素，線粒體自噬可以有效地清除受損的線粒體，保障正常線粒體網(wǎng)絡(luò)的功能。有研究發(fā)現(xiàn)人參三七川芎提取物可以上調(diào)Parkin 的表達，增強線粒體自噬作用，延緩血管內(nèi)皮細胞的衰老[10]。Parkin 與p53 存在相互調(diào)控作用，Parkin 的編碼基因PARK2 是p53的靶基因，Parkin 參與糖酵解調(diào)控是通過p53 介導(dǎo)的泛素蛋白酶體對負責(zé)糖酵解代謝關(guān)鍵酶的降解作用來實現(xiàn)的。研究證實，較高水平的p53 和Parkin 之間的相互生理作用有助于調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達和細胞狀態(tài)[11-12]。綜上，通過干預(yù)Pink1/Parkin信號通路調(diào)控血管內(nèi)皮細胞內(nèi)線粒體自噬，可保障血管內(nèi)皮細胞代謝能量和生理功能，上調(diào)VEGF、促進創(chuàng)面損傷的血管修復(fù)和新生，促進DFU 愈合。

2 Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt/β-catenin 信號通路是Wnt 的一個關(guān)鍵分支通路。Wnt 信號通路未激活時，胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin 被酪蛋白激酶1（CK1）和糖原合酶激酶3β（GSK3β）磷酸化而不斷降解，使β-catenin 一直存在較少而不能進入細胞核內(nèi)與DNA 結(jié)合T 細胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴增強轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，最終抑制Wnt 下游靶基因的表達[13]。當(dāng)Wnt 配體存在時，Wnt 配體和七次跨膜卷曲蛋白及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白結(jié)合后，Wnt/β-catenin通路被激活，使胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin 磷酸化作用受到抑制，降解減少進而不斷累積，到達一定水平以后進入細胞核與T 細胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴增強轉(zhuǎn)錄因子相互作用并形成蛋白復(fù)合物，并促進下游靶基因如Cyclin D1 的表達[14]。Wnt/β-catenin 通路維持組織細胞的穩(wěn)態(tài)和再生，研究發(fā)現(xiàn)其異常調(diào)節(jié)也與DFU 愈合相關(guān)。李文惠等[15]觀察糖尿病足潰瘍患者60 例外用紫朱軟膏后創(chuàng)面愈合情況，治療第5 天，平均愈合率為（4.8±1.8）%，治療第10 天，平均愈合率達（24.0±3.9）%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），且在糖尿病足潰瘍患者創(chuàng)面組織中檢測到β-catenin 表達上調(diào)，GSK-3β 表達下降。Nie 等[16]使用積雪草苷和一氧化氮的凝膠治療糖尿病足潰瘍時，發(fā)現(xiàn)其顯著促進了傷口潰瘍的愈合，進一步實驗證實了積雪草苷和一氧化氮的凝膠通過Wnt/β-catenin 通路使成纖細胞大量增殖，膠原蛋白的生成增多，創(chuàng)面收縮加快。總之，Wnt/β-catenin信號通路可以調(diào)控成纖維細胞的增殖，使創(chuàng)面收縮加快，從而加快了潰瘍的愈合速度。

3 PI3K/AKT 信號通路

PI3K 是一種根據(jù)其底物和結(jié)構(gòu)特異性不同而分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型的異源二聚體，通過自身結(jié)構(gòu)改變激活或通過與Ras 蛋白、p110 催化亞單位結(jié)合而活化[17]。隨后，活化后的PI3K 產(chǎn)生的第2 信使磷脂酰肌醇3磷酸與AKT 結(jié)合而完全活化。激活的PI3K/AKT 信號通路調(diào)控許多重要的細胞過程，包括機體營養(yǎng)攝取、合成代謝反應(yīng)、細胞生長、分化和存活、增殖和細胞運動[18]。有研究發(fā)現(xiàn)中藥斑蝥素可以抑制PI3K/AKT 信號通路的激活下調(diào)結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（CCAT1）因子表達，從而抑制胃癌細胞的增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移[19]。也有研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT 信號通路在DFU 中扮演著重要角色，Zhang 等[20]將人脂肪干細胞的外泌體在小鼠創(chuàng)口處進行皮下注射，顯著的縮短了小鼠皮膚創(chuàng)口的愈合時間，進一步實驗在分子機制上證實了人脂肪干細胞的外泌體通過調(diào)控PI3K/AKT 信號通路促進成纖維細胞增殖、遷移激活膠原蛋白生成，加速了皮膚傷口的愈合。Chen 等[21]利用聚乙烯醇（PVA）/海藻酸水凝膠（TPN@H）治療糖尿病潰瘍模型大鼠，結(jié)果TPN@H 對糖尿病大鼠創(chuàng)面愈合有顯著影響。大鼠創(chuàng)面基本完全愈合，通過分子研究驗證了TPN@H 通過調(diào)控PI3K/AKT 信號通路減少炎性細胞的浸潤、使成纖細胞增殖增多促進肉芽組織的生長促進糖尿病大鼠創(chuàng)面愈合。綜上所述，通過調(diào)控PI3K/AKT 通路可促進成纖細胞的增殖激活膠原蛋白生成、減少炎性細胞的浸潤、促進新生肉芽生長而加快潰瘍的愈合。

4 TGF-β/Smad 信號通路

TGF-β 是一組包括TGF-β、激活素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、抑制素等組成的多功能的生長因子超家族。Smad 蛋白家族是TGF-β1 的下游底物分子，其功能將TGF-β 的信號由細胞膜轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄[22]。TGF-β 通過激活Smad 蛋白家族調(diào)控細胞功能、參與免疫應(yīng)答、調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)合成等[23-24]。有研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA-29 通過抑制TGF-β/Smad 信號通路導(dǎo)致肝星狀細胞持續(xù)增殖，進而導(dǎo)致細胞外基質(zhì)堆積而形成肝纖維化[25]。Ji 等[26]研究發(fā)現(xiàn)腐植酸鈉通過增加傷口創(chuàng)面膠原蛋白的表達加速了傷口的愈合，而其機制可能是通過調(diào)控TGF-β/Smad 通路促進成纖細胞的增殖和膠原蛋白的表達。光生物調(diào)節(jié)在創(chuàng)口愈合方面具有顯著的優(yōu)勢，可以刺激細胞和組織再生，導(dǎo)致生長因子增加和炎癥因子減少。有研究證實了光生物調(diào)節(jié)在創(chuàng)口愈合的作用是通過增加TGF-β 和ATP 的表達刺激Smad 蛋白的表達而誘導(dǎo)了成纖細胞的增殖分化，加速了傷口愈合的過程[27]。因此，TGF-β/Smad 信號通路可能通過調(diào)控成纖維細胞的增殖、遷移以及促進膠原蛋白的表達形成，加快DFU 的愈合。

5 HIF-1 信號通路

HIF-1 是維持缺氧細胞氧穩(wěn)態(tài)的重要轉(zhuǎn)錄因子，HIF-1 的兩個亞基（HIF-1α 和HIF-1β）識別并結(jié)合時才能激活下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[28]。缺氧與腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)控HIF-1影響癌細胞生長從而達到治療的目的[29]。許佐明[30]研究表明下調(diào)人肝癌細胞系SMMC-7721 中的HIF-1表達水平可以抑制肝癌細胞的生長和增殖。HIF-1 不僅和腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，而且與代謝性疾病有密切的關(guān)系，最近有報道稱HIF-1α 還有促進創(chuàng)面修復(fù)作用[31]。β-N-oxalyl-L-α，β-diaminopropionic acid（LODAP）是一種天然的非蛋白氨基酸，可在人體內(nèi)代謝，也是一種安全的創(chuàng)面修復(fù)劑，Sharma 等[32]進行了L-ODAP 傷口愈合活性的體外實驗，證實了L-ODAP可以通過上調(diào)HIF-1α 水平從而增加VEGF、基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）、MMP-9 的表達，使傷口的愈合加快。而Liu 等[33]研究表明肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（MALAT1）在糖尿病小鼠中的表達及其在傷口愈合中的顯著作用，發(fā)現(xiàn)通過激活HIF-1α 信號通路，上調(diào)的MALAT1 可增加成纖維細胞的激活，導(dǎo)致膠原蛋白沉積對糖尿病小鼠傷口愈合有促進作用。綜上所述，通過調(diào)控HIF-1 信號通路可能增加了VEGF 的表達促進血管的新生，也可能通過激活成纖細胞增殖增多促進了膠原蛋白生成使?jié)冇霞涌臁?/p>

6 其他相關(guān)影響因子

糖尿病足患者創(chuàng)面愈合的機制一直以來都是人們關(guān)注的焦點。新的證據(jù)表明miRNAs 在調(diào)節(jié)血管新生中扮演著重要角色，Amin 等[34]研究證實了miR-23c可以通過靶向上調(diào)一種促血管再生因子—基質(zhì)細胞衍生因子-1α 的水平，促進血管生成，使DFU 患者傷口愈合加快。也有研究表明了細胞生長因子在DFU中的關(guān)鍵作用[35]。邸鐵濤等[36]研究發(fā)現(xiàn)使用中藥丹黃散外敷小鼠潰瘍創(chuàng)面可以上調(diào)堿性成纖維細胞、表皮生長因子、VEGF 的表達水平，促進成纖維細胞增殖和血管新生，進而讓創(chuàng)面收縮加快，血運障礙也得到逆轉(zhuǎn)，加快了潰瘍創(chuàng)面愈合的進程。

7 結(jié)語與展望

綜上所述，多數(shù)研究表明DFU 愈合的共性因素最終都是使成纖細胞增殖增多、血管新生增強、再生上皮化速度加快、細胞凋亡減少等，其中涉及到包括多條信號通路和相關(guān)影響因子的調(diào)控。許多相關(guān)的信號通路和細胞因子在DFU 愈合具體機制中的作用尚未完全明確，在以后的研究中仍舊需要進一步闡明這些信號通路在DFU 愈合中的具體作用。傳統(tǒng)治療方法大多是在控制血糖、改善循環(huán)的基礎(chǔ)上采用清創(chuàng)、引流、敷料等治療，可能療效不佳，而靶向治療勢必有助于提高治療效果，使治療DFU 新藥、新療法的開發(fā)前景更為廣闊。