糖尿病足創面皮膚基質相關細胞因子研究進展*

蔡小艷 綜述，符茂雄 審校

(1.海南醫學院臨床醫學院，海南 海口 570100；2.海南醫學院第二附屬醫院內分泌科，海南 海口 570100)

傷口愈合過程復雜，可分為炎性反應期、肉芽組織形成期、再上皮化期、基質形成期和重塑期。皮膚損傷后預先貯存的白細胞介素-1由角質形成細胞釋放，繼而破壞上皮屏障；隨后血小板脫顆粒并釋放α顆粒，α顆粒可分泌生長因子，如血小板衍生生長因子(PDGF)；而PDGF可將中性粒細胞吸引到相應傷口，從而進一步清除細菌。在來源于激活巨噬細胞或成纖維細胞的轉化生長因子(TGF)-β介導下巨噬細胞可增強炎性反應并參與組織清創。在血小板釋放的血管內皮生長因子(VEGF)和成纖維細胞生長因子(FGF)的介導下內皮細胞增殖并形成血管。TGF-β和PDGF可誘導成纖維細胞浸潤和表型改變，形成肌成纖維細胞，從而加速創面愈合。皮膚發生損傷后創面組織釋放出的FGF、TGF-α可刺激上皮細胞發生增殖。上皮細胞再上皮化，角質形成細胞遷移至細胞外基質。在傷口愈合后角質形成細胞分化，幫助恢復屏障功能。膠原蛋白及彈性纖維骨架取代肉芽組織，蛋白多糖及糖蛋白滲入骨架。新膠原的合成由TGF-β介導，PDGF介導舊膠原的分解，從而實現組織重塑。傷口愈合的成功依賴于細胞因子、生長因子和化學因子的協同作用，細胞過程中的復雜信號可以整合。

1 傳統細胞因子

1.1TGF TGF分為低、高水平TGF，是一種多功能生長因子。低水平TGF可促進成纖維細胞發生增殖，而高水平TGF可誘導成纖維細胞分化，并且參與創面愈合的多個時期，如炎性反應期及肉芽組織增殖期。有研究表明，TGF-β1和細胞內TGF-β1/Smads信號傳導通路可促進糖尿病足潰瘍創面愈合[1]。SCIMECA等[1]應用富含TGF-β的血小板血漿成功治療了1例難治性糖尿病足潰瘍患者，使TGF對糖尿病足潰瘍愈合的療效更加確切。

1.2表皮細胞生長因子(EGF) EGF是一種由巨噬細胞、成纖維細胞及血小板分泌的細胞因子，通常以旁分泌的形式刺激細胞中膠原纖維生成，從而加速創面愈合。體外實驗表明，外源性EGF可上調局部皮膚組織中EGF mRNA表達，增加創面膠原纖維生成，增強創面修復強度[2]。局部應用EGF于糖尿病足創面可加速上皮再生，極大地改善創面微循環，縮短愈合所需時間。

1.3FGF FGF由多種細胞合成分泌而來，包括角質形成細胞、內皮細胞、平滑肌細胞等。該類細胞因子可在一定程度上刺激血管內皮細胞發生增殖，從而形成血管。當急性創面形成時FGF分泌增多，從而促進成纖維細胞發生增殖、遷移，加速組織上皮化。相關研究證實，糖尿病足創面形成時非酶促糖基化反應增加，大量糖基化終產物在創面中積累[3]。局部應用FGF可有效抑制糖基化終產物蓄積，減少足部潰瘍病理損傷，加速創面愈合。

1.4PDGF PDGF是一種多肽生長因子，可刺激膠質細胞及成纖維細胞發生增殖[4]。PDGF在動脈粥樣硬化、創傷愈合等過程中均具有重要作用。目前，PDGF被美國食品藥品監督管理局成功批準用于治療糖尿病足潰瘍。含有重組PDGF的凝膠目前已被大量用于治療難治性損傷，如壓瘡、放射性損傷等。

1.5VEGF VEGF是一種可促進血管內皮細胞有絲分裂、促進新生血管形成的細胞因子。在創面早期修復的過程中VEGF-A 扮演著重要角色，一方面，有利于促進血管形成；另一方面，可促進血管內皮細胞的遷移及增殖。有研究表明，腺病毒介導的VEGF165可促進相關細胞向創面遷移，如角蛋白細胞、成纖維細胞等，從而有助于上皮的形成，減少創面愈合時間[5]。臨床試驗結果顯示，糖尿病患者血清VEGF-A水平明顯低于健康者，伴有血管內皮功能障礙的糖尿病患者VEGF表達降低，進一步加重了糖尿病足潰瘍；VEGF能夠有助于促進血管形成，加速糖尿病足潰瘍愈合[6]。在糖尿病足早期創面區域VEGF刺激血管新生，改善局部缺氧微環境，誘導血漿溶酶原激活物抑制劑及激活劑，從而誘導組織因子等一系列物質在內皮細胞中表達，釋放相關細胞因子，促進血管生長，縮短創面愈合時間[7]。

1.6神經生長因子(NGF) NGF屬神經營養因子家族成員之一，有助于促進神經系統的發育及分化。此外，還參與了血管形成的過程，有利于加速傷口愈合。NGF通常與位于細胞表面的兩種受體相結合，即高親和力酪氨酸激酶A(TrkA)受體和低親和力p75受體。近年來，有研究將NGF用于糖尿病大鼠模型的創面修復，結果證實了NGF可加速潰瘍愈合[8]。GRAIANI等[9]通過動物實驗證明，相比非糖尿病大鼠而言，1型糖尿病大鼠創面中NGF 的高親和力TrkA受體均較低，而NGF低親和力P75受體表達則較高；對相應創面區域進行外源性NGF治療后發現，NGF具有促進創面組織血管形成，且有利于血管內皮細胞發生增殖等一系列作用。SALIS 等[10]同樣發現，在糖尿病大鼠缺血組織NGF及高親和力TrkA受體表達遠低于正常者，在給予外源性NGF治療后缺血組織逐漸愈合，證明NGF在一定程度上可促進糖尿病創面愈合。

1.7胰島素生長因子(IGF) IGF屬于一種細胞增殖調節因子，有助于促進母細胞發生有絲分裂。IGF-1與其特異性受體結合后促使母細胞發生有絲分裂。因此，該類細胞因子在膠質細胞存活、修復過程中具有極其重要的意義。IGF-1的編碼基因位于12號染色體短臂之上，是由70個氨基酸共同組成的一條單鏈多肽，與胰島素原具有高度同源性。IGF-1 可誘導多細胞因子表達。此外，IGF有利于促進胞外基質的合成及分泌，如膠原、聚葡萄糖胺等，這些物質可幫助加速創面組織修復與改建，與糖尿病足潰瘍愈合密切相關[11]。同時，也有相關研究表明，糖尿病足創面中IGF-1表達減少，在潰瘍愈合過程中IGF-1逐漸增多[12]。表明 IGF-1的變化可影響糖尿病足潰瘍創面愈合。

2 新型細胞因子

2.1趨化因子單核細胞趨化蛋白1(MCP-1) MCP-1是CC類趨化因子，可使單核/巨噬細胞等在炎癥部位聚集并激活，參與機體炎性反應和免疫調節。MCP-1通過以下2種途徑導致糖尿病足的發生：(1)MCP-1 在巨噬細胞及趨化單核細胞的作用下聚集于外周血管，參與內皮細胞損傷及細胞外基質沉積，從而引發外周血管病變，導致糖尿病足潰瘍。(2)MCP-1促進炎癥因子釋放，導致內皮細胞損傷，基質出現纖維化，引發糖尿病足[13]。此外有研究發現，糖尿病足潰瘍患者血清MCP-1 水平明顯升高，能招募巨噬細胞引起局部潰瘍，發生持續炎癥過程，繼而抑制傷口愈合[13]。MCP-1是糖尿病足潰瘍的獨立危險因素之一。KASIEWICZ等[14]建立了體外糖尿病足潰瘍模型，從而證實減少MCP-1能幫助阻斷糖尿病足創面愈合過程中的炎癥信號通路，說明MCP-1可作為糖尿病足潰瘍的治療靶點之一。

2.2激活素 激活素是TGF-β超家族中的一個成員，由角質形成細胞及成纖維細胞產生。激活素的生物學功能通常需依靠絲氨酸/色氨酸激酶信號受體幫助介導，在創面修復過程中激活素出現上調。體外研究證實，真皮成纖維細胞可在激活素的誘導下進行增殖及終末分化[15]。因此，從理論上講，將激活素導入潰瘍創面可治療慢性創面。

2.3促黑素 絕大部分促黑素是由腦垂體中央部位產生的，而一部分則來自周圍組織和器官。絕大部分促黑素來源于前阿黑皮素，皮膚是前阿黑皮素衍生肽的一個重要來源。絕大多數促黑素受體細胞表達區域位于皮膚毛囊及基底層。最新研究表明，小鼠創面邊緣上皮中炎性細胞及角質形成細胞高表達促黑素。與正常皮膚比較，燒傷創面中角質形成細胞表達促黑素和黑素皮質激素-1受體水平上調[16]。在創面修復過程中促黑素和黑素皮質激素-1受體表達的時空變化符合表皮干細胞動員遷移至創面的規律。傷口愈合涉及止血、炎性反應、細胞增生、組織重塑等一系列過程，任意環節均涉及多種因素，而促黑素在傷口愈合過程中則扮演著調節各種生物因子功能的角色。促黑素可結合促黑素受體，抑制傷口愈合中膠原的過度沉積，抑制瘢痕的形成。此外，促黑素可通過調節巨噬細胞和一些炎癥因子調節創面的愈合。

2.4骨形成蛋白(BMPs) BMPs是一個可通過激酶受體發揮作用的TGF-β超家族成員；同時，也是該類超家族中具有多功能的一種高效生長因子。在創傷組織中BMP-4、BMP-6、BMP-7均有表達，特別是在成纖維細胞及角質形成細胞中。外源性重組人BMP-7對人角膜上皮細胞和基質細胞功能有影響。有研究在BMP-7存在情況下對上皮細胞進行了轉錄組范圍的基因水平表達譜分析，基因本體分析結果顯示，BMP-7刺激激活TGF-β信號和細胞周期途徑，表明BMP-7刺激上皮細胞發生運動及遷移，激活上皮細胞和基質細胞中有絲分裂原活化蛋白激酶級聯蛋白[17]。BMP-7有助于上皮細胞向間充質細胞轉化樣反應，并在創傷愈合過程中發揮了相當于TGF-β的作用。

2.5結締組織生長因子(CTGF) CTGF是一種基質相關肝素結合蛋白，可直接與整合素結合，有助于促進成纖維細胞合成、增殖及趨化。創面發生后CTGF表達量增加，與 CTGF參與基質形成、重構功能及再上皮化相關。此外，其還作為一種強誘導劑，能誘導纖連蛋白、Ⅰ型膠原及整合素受體形成，從而扮演介導者的角色。CTGF通常在傷口愈合過程中具有潛在療效。有報道在兔耳皮膚外傷創面傷后的前40天結締組織生長因子的表達呈持續升高，從而證實了CTGF是創面愈合所必需的一種細胞因子[18]。

2.6粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF) GM-CSF在創面皮膚傷口愈合的炎性期具有重要作用，能在傷口處增加中性粒細胞數目并增強其功能，皮下注射GM-CSF可促進潰瘍愈合。GM-CSF是一種全程參與創面愈合的調控因子。ZHAO 等[19]進行的未含重組人GM-CSF凝膠基質和含重組人GM-CSF凝膠基質的對比研究表明，GM-CSF能通過調控血管生成素、VEGF等，繼而在創面不同階段促進血管新生，加速創面愈合，且愈合質量及速度均得到明顯提高。此外，這種細胞因子還可作為巨噬細胞的趨化活化因子，目前已成為研究熱點，并且按美國標準進入糖尿病足潰瘍臨床試驗[20]。GM-CSF可用于各種創面，并且可安全、有效地使創面得到一定程度的恢復，如壓力性潰瘍、糖尿病潰瘍深度、燒傷創面等引起的創面。

2.7基質金屬蛋白酶(MMPs) MMPs能幫助降解細胞外基質，屬于一類高度保守的酶，通常由炎癥細胞及基質細胞產生，參與了炎癥期蛋白質損傷消除及創面愈合，并且能幫助收縮組織及重塑組織。此外，其還參與了創面愈合過程中細胞遷移、免疫等一系列相關過程，通過細胞外效應蛋白發揮作用。有研究制作了大鼠皮膚創面模型，比較了正常大鼠與創傷大鼠皮膚MMP-9水平，結果顯示，MMPs能在難愈合創面過度表達[21]。MMPs可保持著動態平衡，從而維持組織結構完整性。此外，MMPs在幫助清除壞死物、降解細胞外基質、促進細胞遷移等方面均具有重要作用。SINGH等[22]進行的體外遷移、真皮連接方式組織模型，以及活體皮膚切除和表皮替代移植小鼠模型研究證明，MMP-1、MMP-9在創面愈合中均具有重要作用。

2.8外泌體 外泌體是一種雙分子囊泡，存在于組織液及血液中，直徑為40～100 nm。外泌體能以蛋白質、mRNA等分子介導細胞間通訊，從而發揮其生物活性功能。不同來源的外泌體作用不同，而主要對糖尿病足潰瘍具有愈合作用的外泌體包括纖維細胞源性外泌體、內皮祖細胞源性外泌體、羊膜上皮細胞源性外泌體等[23]。該類細胞因子在成纖維細胞增殖及創面血管新生方面具有重要意義，可加速創面愈合。應用脂肪間充質干細胞源性外泌體治療小鼠背側傷口的研究表明，外泌體有利于促進細胞外基質重構[24]。外泌體一方面調節TGF-β3、TGF-β1、MMP3比率；另一方面調節成纖維細胞分化，繼而減輕創面瘢痕形成。這種外泌體的調節作用是通過激活細胞外信號調節蛋白激酶/有絲分裂原活化蛋白激酶通路，從而增加真皮成纖維細胞MMP3表達來完成的[25]。謝正等[26]建立小鼠燙傷模型后應用外泌體于創面，通過評估皮膚病理變化，檢測對成纖維細胞增殖及細胞遷移的影響，從而評估外泌體的療效，成功建立皮膚燙傷模型后證明了血清中外泌體能幫助縮小燙傷創面的面積，幫助修復皮膚及改善膠原纖維排列，有效促進細胞遷移及促進成纖維細胞增殖。陳萌[27]通過分離出人羊膜間充質干細胞(hAMSC)和hAMSC-外泌體的實驗表明，hAMSC-外泌體有利于加快創面愈合，有助于縮小創面的面積，促進皮膚附屬器再生，有利于再上皮化，從而使創面愈合。有研究表明，hAMSC-外泌體可以微小RNA和蛋白質為載體，從而調節細胞間通訊，促進成纖維細胞發生增殖及遷移，加速創面愈合，并在一定程度上抑制瘢痕形成，實現無創愈合[28]。

3 展 望

大量研究證明，生長因子在糖尿病足潰瘍愈合過程中存在重大意義。但對生長因子如何經由特定載體調控細胞內蛋白質，以此維持細胞微環境平衡的機制尚有待于進一步研究，而生長因子治療的耐受性、安全性等也需要進一步驗證。在基因技術高度發達的今天，應用細胞因子治療糖尿病足潰瘍將會不斷取得革命性突破，越來越多的糖尿病患者能從中受益。