纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進(jìn)展

肖 赫 李雅嘉 王 華 李強(qiáng)翔

(湖南省人民醫(yī)院 湖南師范大學(xué)第一附屬醫(yī)院，湖南 長沙 410000)

纖維連接蛋白在糖尿病足潰瘍中的研究進(jìn)展

肖 赫 李雅嘉 王 華1李強(qiáng)翔

(湖南省人民醫(yī)院 湖南師范大學(xué)第一附屬醫(yī)院，湖南 長沙 410000)

纖維連接蛋白；糖尿病足

據(jù)估計(jì)，15 %的糖尿病患者在他們的一生中會(huì)發(fā)生足潰瘍，且潰瘍創(chuàng)面難以愈合〔1〕，是導(dǎo)致糖尿病患者致殘、致死的嚴(yán)重慢性并發(fā)癥之一。糖尿病足治療是個(gè)系統(tǒng)工程，全方位統(tǒng)籌使足部動(dòng)脈血液供應(yīng)改善、感染的有效控制和血糖達(dá)標(biāo)，這是治療的重點(diǎn)〔2〕。而纖維連接蛋白(FN)具有促進(jìn)細(xì)胞間、細(xì)胞與基質(zhì)間的粘連，維持細(xì)胞形態(tài)，促進(jìn)細(xì)胞移動(dòng)，引導(dǎo)分化，調(diào)理吞噬和促進(jìn)組織修復(fù)等多種功能，能顯著促進(jìn)潰瘍傷口愈合。因此探討糖尿病足潰瘍與FN之間的關(guān)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(chuàng)傷修復(fù)的機(jī)制

1.1FN概述 FN分子量450 000 kD，在體內(nèi)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(xì)胞表面。兩種類型之間分子及功能結(jié)構(gòu)相似，可以相互轉(zhuǎn)化，血漿纖維連接蛋白(PFN)與組織FN保持動(dòng)態(tài)平衡。成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞能合成 FN〔3〕，另外，肝細(xì)胞也可產(chǎn)生FN。FN功能是廣泛參與細(xì)胞遷移、黏附、增殖、止血及組織修復(fù)等過程，調(diào)動(dòng)單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)清除損傷組織處有害物質(zhì)，具有生長因子作用〔4〕。在創(chuàng)傷早期，由于創(chuàng)傷后的局部炎癥反應(yīng)，皮下小血管和毛細(xì)血管擴(kuò)張、通透性增強(qiáng)，而表皮成纖維細(xì)胞FN染色不增強(qiáng)，說明尚未開始合成與分泌FN，故PFN在皮膚創(chuàng)傷早期起主要作用，而后期創(chuàng)傷性炎癥反應(yīng)減退，PFN滲透減少，使表皮FN染色增強(qiáng)，說明組織自身已開始合成與分泌FN，并在創(chuàng)傷修復(fù)中占主導(dǎo)地位〔5〕。所以皮膚創(chuàng)傷愈合修復(fù)早期FN主要來源于血漿，而后期主要來源于細(xì)胞(成纖維細(xì)胞)。

1.2FN參與創(chuàng)傷修復(fù)的進(jìn)程 FN是機(jī)體一種具有重要生物學(xué)功能的基質(zhì)因子。FN在創(chuàng)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(zhuǎn)谷酰胺酶與纖維蛋白交聯(lián)起來，發(fā)揮黏附、趨化、調(diào)理和吞噬作用。FN 激活中性粒細(xì)胞，增強(qiáng)其粘附力，加速其向創(chuàng)區(qū)聚集，中性粒細(xì)胞清除細(xì)菌與活化的巨噬細(xì)胞一起吞噬細(xì)菌，并產(chǎn)生細(xì)胞因子刺激成纖維細(xì)胞的增殖，其在創(chuàng)面愈合早期起重要作用；FN在創(chuàng)傷修復(fù)中期是成纖維細(xì)重要的趨化因子。當(dāng)FN與纖維蛋白交聯(lián)后粘附于血凝塊上，有助于成纖維細(xì)胞在其上的移動(dòng)，并迅速進(jìn)入傷區(qū)。而成纖維細(xì)胞是慢性潰瘍愈合主要的修復(fù)細(xì)胞之一，分泌的重要介質(zhì)之一是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，即大量纖維連接蛋白、細(xì)胞粘合素，和III型膠原蛋白，并為細(xì)胞增值和遷移提供骨架，同時(shí)ECM在分泌、改造和收縮時(shí)，使轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)活化顯著促進(jìn)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌纖維母細(xì)胞的纖維化進(jìn)程〔6〕。進(jìn)入傷區(qū)的FN 也促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞移動(dòng)，促進(jìn)新生血管的形成，促進(jìn)肉芽組織生長和成熟；FN是創(chuàng)面肉芽組織的重要基質(zhì)成分，可促使表皮細(xì)胞向創(chuàng)面中心呈定向移動(dòng)，含有纖維蛋白和FN 的基質(zhì)促使上皮移行并重新上皮化。由此可見，F(xiàn)N在創(chuàng)傷修復(fù)的各個(gè)階段都發(fā)揮了重要作用〔7〕。

2 FN與糖尿病的關(guān)系

PFN在糖尿病疾病研究中，患者在無發(fā)熱、嚴(yán)重感染、播散性血管內(nèi)凝血和創(chuàng)傷等合并癥的條件下，結(jié)果表明，糖尿病患者的PFN顯著減低，因此動(dòng)態(tài)檢測PFN對觀察糖尿病患者的病情有一定的臨床價(jià)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(xué)異常，高凝狀態(tài)，微血管病變及免疫功能低下致反復(fù)感染等綜多因素，導(dǎo)致FN消耗增多的結(jié)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(fēng)險(xiǎn)因素存在的糖尿病受試者比沒有風(fēng)險(xiǎn)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(dú)立因素；有血管并發(fā)癥的糖尿病患者，其PFN水平明顯高于無血管并發(fā)癥組，提示血管并發(fā)癥的發(fā)生與PFN的增多有著密切關(guān)系，糖尿病合并心血管病變者可能由于心血管內(nèi)皮細(xì)胞激活，增生活躍，使FN產(chǎn)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(biāo)〔12〕。此外，糖基化FN是一個(gè)孕期特異的早期鑒定妊娠期糖尿病(GDM)風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)記物；當(dāng)以糖基化FN濃度為 120 mg/L 作為閾值時(shí)，對57例GDM 患者預(yù)測的陽性預(yù)測值達(dá)63%，陰性預(yù)測值達(dá) 95%〔13〕。

3 FN與糖尿病足潰瘍的關(guān)系

關(guān)于糖尿病足部潰瘍發(fā)生機(jī)制上目前被普遍接受的觀點(diǎn)是“三元學(xué)說”，即糖尿病的缺血病變、糖尿病神經(jīng)病變和局部感染(原發(fā)或繼發(fā))這三個(gè)重要的危險(xiǎn)因素，誘因?yàn)橥庠吹奈⑿?chuàng)傷導(dǎo)致足部潰瘍的形成。而在糖尿病足潰瘍傷口愈合的過程中，F(xiàn)N發(fā)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(shí)出現(xiàn)下肢動(dòng)脈硬化、閉塞，糖尿病下肢缺血與下肢動(dòng)脈硬化合并糖尿并無本質(zhì)區(qū)別，所以糖尿病下肢動(dòng)脈硬化可以反應(yīng)糖尿病足的下肢血管病變，且糖尿病動(dòng)脈硬化與非糖尿病動(dòng)脈硬化病變相比，病變部位發(fā)生在更遠(yuǎn)端(主動(dòng)脈-髂動(dòng)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(nèi)膜粥樣硬化和動(dòng)脈中層鈣化；微血管主要是毛細(xì)血管基底膜增厚、營養(yǎng)物質(zhì)交換障礙。當(dāng)糖尿病足下肢血管的內(nèi)膜粥樣硬化激活內(nèi)皮細(xì)胞使PFN產(chǎn)生增加，高PFN可促進(jìn)血小板聚集〔14〕，導(dǎo)致血栓形成，加重下肢血管閉塞；當(dāng)糖尿病病人微血管受損時(shí)，普遍的反應(yīng)是毛細(xì)血管內(nèi)皮增生，致使FN產(chǎn)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(shí)微血管的基底膜增厚雖然不會(huì)導(dǎo)致毛細(xì)血管閉塞，但它可以阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和活化的白細(xì)胞輸送到組織，影響免疫體液因子和細(xì)胞通過毛細(xì)血管向血管外募集，由此感染易感性和嚴(yán)重性增加〔15，16〕，這可能也與早期糖尿病足潰瘍患者PFN進(jìn)入潰瘍創(chuàng)面減少有關(guān)，影響潰瘍愈合的進(jìn)程。

3.2FN與糖尿病足神經(jīng)病變 糖基化終末產(chǎn)物(AGE)的形成在糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)生過程中起到了至關(guān)重要的作用。在鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病鼠體內(nèi)，神經(jīng)內(nèi)膜中糖基化ECM產(chǎn)物產(chǎn)生顯著增加；在體外，甲基乙二醛誘導(dǎo)的糖基化FN亦顯著增加，使感覺神經(jīng)元的軸突生長減少〔17〕。其機(jī)制可能是由于糖基化ECM與整合素的結(jié)合力下降和與細(xì)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(jié)構(gòu)變化，顯著增加了周圍神經(jīng)內(nèi)膜膠原和內(nèi)膜毛細(xì)血管基底膜厚度，導(dǎo)致糖尿病神經(jīng)病變側(cè)枝生長和軸突再生失敗。

3.3FN與糖尿病足感染 糖尿病足發(fā)生的加重因素和誘導(dǎo)因素是感染，是糖尿病足壞疽的繼發(fā)因素，常在神經(jīng)病變及血管病變的基礎(chǔ)上發(fā)生。FN為非特異性調(diào)理素，具有增強(qiáng)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除和處理外源性顆粒及體內(nèi)受損的自身顆粒(如衰老的自身細(xì)胞)，維持單核一巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的正常吞噬活力。因?yàn)镕N分子中有于巨噬細(xì)胞、膠原、細(xì)菌、纖維蛋白及其他細(xì)胞結(jié)合的位點(diǎn)，與這些物質(zhì)結(jié)合后再與巨噬細(xì)胞結(jié)合，促使巨噬細(xì)胞對這些物質(zhì)的吞噬，參與機(jī)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(xì)胞和巨噬細(xì)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(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增值。因此，F(xiàn)N在糖尿病足潰瘍合并感染中，既有抗細(xì)菌感染的作用，又參與了潰瘍面愈合的進(jìn)程。當(dāng)糖尿病合并感染時(shí)，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(guān)，了解到在細(xì)菌感染時(shí)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)功能受損，所以PFN在體內(nèi)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(dá)肌肉、肌腱、韌帶及骨組織。通過活檢糖尿病足潰瘍組織，運(yùn)用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)來評估基因表達(dá)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(chuàng)建一個(gè)3D組織模型，成功模擬糖尿病足潰瘍患者體內(nèi)ECM微環(huán)境，實(shí)驗(yàn)顯示糖尿病足潰瘍成纖維細(xì)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，F(xiàn)N含量減低，這與影響糖尿病傷口愈合的主要障礙是ECG在數(shù)量和質(zhì)量上的異?！?0〕的觀點(diǎn)一致。

3.5FN能促進(jìn)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(shí)間明顯縮短，證明人PFN能促進(jìn)糖尿病傷口的愈合，這種效應(yīng)可能包括了人PFN促進(jìn)了傷口愈合的進(jìn)程，增加了成纖維細(xì)胞的活性和增加了TGF-β的釋放，而TGF-β又可以通過促進(jìn)瘢痕成纖維細(xì)胞合成更多的FN和膠原蛋白，引起ECM沉積增加導(dǎo)致瘢痕形成〔22〕。

另外，設(shè)計(jì)建立FN片段與生長因子微環(huán)境可促進(jìn)糖尿病潰瘍傷口和骨組織的愈合，當(dāng)生長因子(包括VEGF-A165，PDGF-BB，and BMP-2)和FN III9-10和FN III12-14呈現(xiàn)在同一多肽鏈(FN III9-10/12-14)的近端時(shí)，它能極大地促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)-A和血小板源生長因子(PDGF)-BB在皮膚修復(fù)上的效果，及骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)-2和PDGF-BB參與骨修復(fù)的作用，表明多功能FN III9-10/12-14大大增強(qiáng)體內(nèi)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(yàn)證〔23〕。還有，Hocking等〔24〕直接運(yùn)用FNIII1HRGD(一個(gè)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(jìn)細(xì)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(shí)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(jìn)行回顧性地調(diào)查，顯示糖尿病足截肢患者住院費(fèi)用平均為26 138元，住院時(shí)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(fèi)用，減少患者痛苦?？傊?，糖尿病足潰瘍要多學(xué)科協(xié)作治療，具體問題具體分析。由于糖尿病足病血管、神經(jīng)病變，可導(dǎo)致早期PFN生成增加，但當(dāng)潰瘍合并感染時(shí)，PFN、組織FN下降，所以采用PFN能正確反映糖尿病足潰瘍的嚴(yán)重程度；同時(shí)運(yùn)用FN制劑治療糖尿病足頑固性潰瘍，可以縮短住院時(shí)間，減少住院費(fèi)用，最大程度的挽救患者肢體，減少截肢。但目前運(yùn)用FN機(jī)制不明，需要進(jìn)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(yùn)用FN制劑奠定基礎(chǔ)。

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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(xué)基金面上項(xiàng)目(81170823)；湖南省高層次衛(wèi)生人才“225”工程培養(yǎng)項(xiàng)目資助；湖南省中醫(yī)藥管理局2015年重點(diǎn)項(xiàng)目(201533)；湖南省教育廳2016年項(xiàng)目(16C0965)；湖南省科技廳項(xiàng)目(2015JC3011，2015JC3018)；湖南省衛(wèi)計(jì)委2015年計(jì)劃項(xiàng)目(B2015-70)

1 中南大學(xué)湘雅醫(yī)院眼科

李強(qiáng)翔(1970-)，男，博士后，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)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。