血小板源生長因子在糖尿病足創(chuàng)面中的應(yīng)用

劉 洋，楊少玲，武 姍，朱旅云

·綜 述·

血小板源生長因子在糖尿病足創(chuàng)面中的應(yīng)用

劉 洋，楊少玲，武 姍，朱旅云

血小板源生長因子；糖尿病足；文獻(xiàn)綜述

正常傷口愈合是由生長因子、趨化因子、細(xì)胞因子和血管生成因子等結(jié)合其特定受體，激活和協(xié)調(diào)各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[1-2]。這個(gè)嚴(yán)密網(wǎng)絡(luò)中任何一部分出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致急性皮膚損傷和創(chuàng)面愈合延遲，最終形成慢性不愈合性傷口或潰瘍。90%以上慢性創(chuàng)面由糖尿病潰瘍、靜脈性潰瘍及壓瘡等組成[3]。糖尿病足潰瘍常涉及血管、神經(jīng)及局部微環(huán)境異常等多方面因素，導(dǎo)致創(chuàng)面遷延不愈，是糖尿病致死、致殘的重要原因，故如何促進(jìn)糖尿病足創(chuàng)面愈合是急需解決的問題[4]。有研究發(fā)現(xiàn)血小板源生長因子(platelet-derived growth factor， PDGF)在創(chuàng)面愈合過程中起十分重要的作用[5]。本文就PDGF在糖尿病足創(chuàng)面中的應(yīng)用作一綜述。

1 PDGF的結(jié)構(gòu)、功能及作用機(jī)制

PDGF最早是在血小板中分離和純化，為相對分子量28～35 kD堿性多肽。研究發(fā)現(xiàn)PDGF可來源于多種細(xì)胞，包括血小板、平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞及單核細(xì)胞等[6-7]。PDGF是由4條不同基因編碼多肽通過二硫鍵連接而成的同型或異型二聚體，即PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC、PDGF-DD[8]。PDGF-BB被認(rèn)為是在創(chuàng)面愈合過程中最為有效亞型[9]。PDGF只有與靶細(xì)胞膜相應(yīng)受體(PDGFR)結(jié)合后才能發(fā)揮作用[10]，PDGFR是含有酪氨酸蛋白激酶活性的單鏈跨膜糖蛋白，主要有α和β兩種亞單位，具有3種二聚體亞型，分別為αα、αβ、ββ[11]。

PDGF在組織修復(fù)、免疫應(yīng)答、胚胎發(fā)育及血管生成等生理活動(dòng)中均有重要的作用[12]，是發(fā)現(xiàn)較早的結(jié)締組織生長因子之一[11]，具體功能如下：①促有絲分裂作用，PDGF可以刺激多種細(xì)胞的分裂與增殖，如成纖維細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、系膜細(xì)胞、骨細(xì)胞等[13]；②參與細(xì)胞凋亡、轉(zhuǎn)化及細(xì)胞外基質(zhì)形成等過程[14]；③趨化性，PDGF通過與受體結(jié)合來重排肌動(dòng)蛋白，以發(fā)揮其對成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的趨化作用，以誘導(dǎo)細(xì)胞遷移與轉(zhuǎn)運(yùn)[15-16]；④促進(jìn)新生血管的形成[17]。目前有關(guān)PDGF的生物學(xué)作用機(jī)制尚不完全清楚，現(xiàn)有研究表明PDGF可能通過以下途徑發(fā)揮作用：①細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)/絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑：ERK是一種絲(蘇)氨酸激酶,可以使含有絲(蘇)氨酸結(jié)構(gòu)的底物磷酸化。ERK通路是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一條重要通路。PDGF與PDGFR結(jié)合后，受體的酪氨酸殘基自身磷酸化，通過磷酸化酪氨酸結(jié)構(gòu)域或SH-2結(jié)構(gòu)域來與生長因子受體蛋白2(Grb 2)結(jié)合激活Ras蛋白，啟動(dòng)MAPK級聯(lián)反應(yīng)，激活ERK、Ras-1等磷酸化c-fos、c-jun等的轉(zhuǎn)錄因子，使細(xì)胞表型發(fā)生變化，促進(jìn)細(xì)胞的生長與分裂[18-19]。 ②磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)途徑：PI3K是一類能特異性催化磷酯酰肌醇第3位羥基磷酸化的激酶，它可以產(chǎn)生具有第二信使作用的肌醇脂物質(zhì)。PDGF與PDGFR結(jié)合后，與ERK通道類似的，酪氨酸殘基磷酸化通過SH-2結(jié)構(gòu)域與受體結(jié)合激活Ras使活化的PI3K磷酸化生成磷酸化PIP2，以產(chǎn)生PIP3作為第二信使激活PKB/Akt，從而調(diào)控與細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)[20]。③Janus激酶-信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活(JAK/STAT)途徑：JAK是胞漿內(nèi)的一類非受體型可溶性酪氨酸蛋白激酶，STAT是一類既具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能又有轉(zhuǎn)錄活化功能的胞漿蛋白。PDGF與PDGFR結(jié)合后激活JAK使底物STAT磷酸化，轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)細(xì)胞生長和有絲分裂[21]。實(shí)驗(yàn)證明PDGF還可增加胞內(nèi)Ca2+和Na+/H+的交換，促進(jìn)細(xì)胞的分裂。由此可見，PDGF對細(xì)胞增殖的作用機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的，它是通過多途徑、多步驟來傳遞其信號的，并且各個(gè)信號傳遞途徑又不是獨(dú)立存在的，而是相互聯(lián)絡(luò)、相互影響和作用,從而形成復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。

2 PDGF在創(chuàng)面愈合中的作用機(jī)制

傷口愈合是一個(gè)復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的過程，涉及受傷后多個(gè)重疊事件，包括凝血、炎癥、上皮形成、肉芽組織形成、基質(zhì)沉積和組織重構(gòu)等[14,22]。有研究表明，PDGF在創(chuàng)面愈合的各個(gè)階段均發(fā)揮重要的生理作用[23]。創(chuàng)面愈合大致分為以下3個(gè)階段。

炎癥期破壞的血管發(fā)生出血，血管收縮和纖維蛋白凝塊形成在傷口止血后立即開始[24]。血小板是第1批進(jìn)入傷口基底部的細(xì)胞，聚集和釋放生長因子參與創(chuàng)面愈合過程的所有階段，其中包括PDGF[25]。PDGF在炎癥期具有趨化作用，促進(jìn)炎性細(xì)胞及成纖維細(xì)胞等向受損部位移動(dòng)[26]。

增殖階段是破損組織完整性修復(fù)的開始，包含3個(gè)關(guān)鍵事件：纖維組織形成、上皮形成和新生血管生成[27]。研究表明PDGF能刺激細(xì)胞如成纖維細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂、增殖，趨化單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞遷移至受傷部位，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)的沉積，以促進(jìn)新生肉芽組織的形成，說明PDGF有較好的促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用[28]。另外,新生血管在創(chuàng)面愈合過程中同樣扮演著十分重要的角色，因?yàn)槌渥愕难汗?yīng)對愈合是必須的。研究顯示，血管內(nèi)皮細(xì)胞在PDGF、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長因子-2(FGF-2)等的介導(dǎo)下降解基底膜并遷移至傷口，增殖并使細(xì)胞之間交聯(lián)，最終促進(jìn)新生血管的形成[29]。

在傷口愈合的最后階段，即重塑階段，炎性細(xì)胞離開，細(xì)胞釋放生長因子數(shù)量變少，成纖維細(xì)胞開始減少膠質(zhì)的含量[25]，血管開始退化[30]，肉芽組織逐漸被瘢痕組織所替代。由成纖維細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞所產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶家族，是參與正常細(xì)胞外基質(zhì)代謝和重塑的重要酶類[31]。PDGF通過上調(diào)基質(zhì)中金屬蛋白酶水平、降解細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白，來促進(jìn)組織的重塑[16]。

3 PDGF在糖尿病足創(chuàng)面的應(yīng)用

糖尿病足創(chuàng)面多為慢性創(chuàng)面，遷延不愈，其發(fā)生機(jī)制較為復(fù)雜，涉及血管病變、神經(jīng)病變、感染及創(chuàng)面局部微環(huán)境異常。創(chuàng)面局部微環(huán)境異常(包括局部高血糖、糖基化終末產(chǎn)物、氧化應(yīng)激、異常炎性因子等)等因素可導(dǎo)致創(chuàng)面局部細(xì)胞及其一系列組織生物學(xué)功能異常，最終導(dǎo)致創(chuàng)面愈合延遲甚至不愈合。Moriya等[32]建立糖尿病小鼠后肢缺血模型，進(jìn)行腹腔注射相應(yīng)抗體，發(fā)現(xiàn)PDGF-CC可以促進(jìn)糖尿病大鼠缺血性四肢的血管再生。相同的，在糖尿病大鼠創(chuàng)面皮膚應(yīng)用PDGF-BB凝膠可以增強(qiáng)血管生成、細(xì)胞增殖和上皮形成，從而形成更厚、更高度有組織的膠原纖維沉積在全層切除傷口[33]。Allen等[34]通過糖尿病小鼠模型發(fā)現(xiàn)AMD3100療法可以改善糖尿病的祖細(xì)胞缺陷，但不能恢復(fù)正常傷口新生血管形成，而在創(chuàng)面聯(lián)合應(yīng)用PDGF-BB剛好可以彌補(bǔ)這一不足，從而使創(chuàng)面愈合時(shí)間縮短40%。有研究隨機(jī)分組觀察重組人血小板源生長因子(rhPDGF-BB)和傳統(tǒng)換藥方法對糖尿病足潰瘍的療效差別，證實(shí)局部外用rhPDGF-BB治療糖尿病足潰瘍的效果要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，可以明顯促進(jìn)創(chuàng)面的愈合[35]。袁戈恒等[36]通過對213例糖尿病足潰瘍應(yīng)用不同劑量的rhPDGF-BB凝膠證實(shí)rhPDGF-BB對糖尿病足創(chuàng)面的愈合具有安全有效性。Zhang等[37]將50例糖尿病足隨機(jī)分為臭氧治療組和傳統(tǒng)換藥對照組，發(fā)現(xiàn)臭氧治療可以增加PDGF等的蛋白表達(dá)含量，表明臭氧可能在愈合早期誘導(dǎo)PDGF的增加從而促進(jìn)糖尿病足創(chuàng)面潰瘍的愈合。

總之，PDGF在創(chuàng)面愈合的過程中起著非常重要的作用，其可促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化，誘導(dǎo)多種細(xì)胞向傷口遷移，在組織修復(fù)的再生過程中有著重要的意義。雖然目前已經(jīng)上市的rhPDGF-BB凝膠在促進(jìn)創(chuàng)面的愈合過程中已經(jīng)取得了一些效果，但在慢性創(chuàng)面，尤其糖尿病足創(chuàng)面上，臨床效果有時(shí)并不太理想，故有關(guān)于PDGF在創(chuàng)面愈合中的作用及臨床應(yīng)用需要更加深入的研究，從而為臨床應(yīng)用提供重要理論依據(jù)。

[1] Gurtner G C, Werner S, Barrandon Y,etal. Wound repair and regeneration[J].Nature, 2008,453(7193):314-321.

[2] Su Z, Ma H, Wu Z,etal. Enhancement of skin wound healing with decellularized scaffolds loaded with hyaluronic acid and epidermal growth factor[J].Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 2014,44:440-448.

[3] 王新剛，吳攀，韓春茂.組織工程皮膚用于慢性創(chuàng)面治療研究進(jìn)展[J].中華創(chuàng)傷雜志,2015,31(9)：859-862.

[4] Jiang Y, Ran X, Jia L,etal. Epidemiology of type 2 diabetic foot problems and predictive factors for amputation in China[J].Int J Low Extrem Wounds, 2015,14(1):19-27.

[5] Patel S, Maheshwari A, Chandra A. Biomarkers for wound healing and their evaluation[J].J Wound Care, 2016,25(1):46-55.

[6] Heldin C H, Westermark B. Mechanism of action and in vivo role of platelet-derived growth factor[J].Physiol Rev, 1999,79(4):1283-1316.

[7] Barrientos S, Stojadinovic O, Golinko M S,etal. Growth factors and cytokines in wound healing[J].Wound Repair Regen, 2008,16(5):585-601.

[8] Gope R. The effect of epidermal growth factor & platelet-derived growth factors on wound healing process[J].Indian J Med Res, 2002,116:201-206.

[9] Donovan J, Abraham D, Norman J. Platelet-derived growth factor signaling in mesenchymal cells[J].Front Biosci (Landmark Ed), 2013,18:106-119.

[10]Zhao T, Zhao W, Chen Y,etal. Platelet-derived growth factor-D promotes fibrogenesis of cardiac fibroblasts[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2013,304(12):1719-1726.

[11]Farooqi A A, Waseem S, Riaz A M,etal. PDGF: the nuts and bolts of signalling toolbox[J].Tumour Biol, 2011,32(6):1057-1070.

[12]Floege J, Eitner F, Alpers C E. A new look at platelet-derived growth factor in renal disease[J].J Am Soc Nephrol, 2008,19(1):12-23.

[13]Virakul S, van Steensel L, Dalm V A,etal. Platelet-derived growth factor: a key factor in the pathogenesis of graves' ophthalmopathy and potential target for treatment[J].Eur Thyroid J, 2014,3(4): 217-226.

[14]冒慧敏,史大卓,劉秀華.血小板源性生長因子對血管平滑肌細(xì)胞效應(yīng)的機(jī)制研究進(jìn)展[J].生理科學(xué)進(jìn)展,2015(5):359-364.

[15]Malavaki C J, Roussidis A E, Gialeli C,etal. Imatinib as a key inhibitor of the platelet-derived growth factor receptor mediated expression of cell surface heparan sulfate proteoglycans and functional properties of breast cancer cells[J].FEBS J， 2013，280(10):2477-2489.

[16]Cui Y, Sun Y W, Lin H S,etal. Platelet-derived growth factor-BB induces matrix metalloproteinase-2 expression and rat vascular smooth muscle cell migration via ROCK and ERK/p38 MAPK pathways[J].Mol Cell Biochem, 2014,393(1-2):255-263.

[17]Bodnar R J. Chemokine regulation of angiogenesis during wound healing[J].Adv Wound Care (New Rochelle), 2015,4(11)：641-650.

[18]Yu L, Huang X, Huang K,etal. Ligustrazine attenuates the platelet-derived growth factor-BB-induced proliferation and migration of vascular smooth muscle cells by interrupting extracellular signal-regulated kinase and P38 mitogen-activated protein kinase pathways[J].Mol Med Rep, 2015,12(1):705-711.

[19]Zhang H, Sun J D, Yan L J,etal. PDGF-D/PDGFRβ promotes tongue squamous carcinoma cell (TSCC) progression via activatingp38/AKT/ERK/EMT signal pathway[J].Biochem Biophys Res Commun, 2016,478(2):845-851.

[20]Tyurin Kuzmin P A, Zhdanovskaya N D, Sukhova A A,etal. Nox4 and Duox1/2 Mediate Redox Activation of Mesenchymal Cell Migration by PDGF[J].PLoS One, 2016,11(4):154157.

[21]Ricardo C, Marco A R, Nelson Enrique V V,etal. Growth factors and astrocytes metabolism: possible roles for platelet derived growth factor[J].Med Chem, 2015:2-20.

[22]Zielins E R, Atashroo D A, Maan Z N，etal. Wound healing: an update[J].Regen Med, 2014,9(6):817-830.

[23]Kaltalioglu K, Coskun Cevher S. A bioactive molecule in a complex wound healing process: platelet-derived growth factor[J].Int J Dermatol, 2015,54(8):972-977.

[24]Guo S, Dipietro L A. Factors affecting wound healing[J].J Dent Res, 2010,89(3):219-229.

[25]Shah J M, Omar E, Pai D R,etal. Cellular events and biomarkers of wound healing[J].Indian J Plast Surg, 2012,45(2):220-228.

[26]Judith R, Nithya M, Rose C,etal. Application of a PDGF-containing novel gel for cutaneous wound healing[J].Life Sci, 2010,87(1-2):1-8.

[27]Mendonca R J, Coutinho Netto J. Cellular aspects of wound healing[J].An Bras De Dermatol, 2009,84(3):257-262.

[28]謝愛國,梁紅偉,譚謙.血小板衍化生長因子在細(xì)胞增殖和組織修復(fù)中的作用及機(jī)制[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2011,15(2):351-355.

[29]Honnegowda T M, Kumar P, Kumar S,etal. Role of angiogenesis and angiogenic factors in acute and chronic wound healing[J].Plast Aesther Res, 2015,2(5):243-249.

[30]Wietecha M S, Cerny W L, Di Pietro L A. Mechanisms of vessel regression: toward an understanding of the resolution of angiogenesis[J].Curr Top Microbiol Immunol, 2013,367:3-32.

[31]Behm B, Babilas P, Landthaler M,etal. Cytokines, chemokines and growth factors in wound healing[J].J Eur Acad Dermatol Venereol, 2012,26(7):812-820.

[32]Moriya J, Wu X, Zavala Solorio J,etal. Platelet-derived growth factor C promotes revascularization in ischemic limbs of diabetic mice[J].J Vasc Surg, 2014,59(5):1402-1409.

[33]Li H, Fu X, Zhang L,etal. Research of PDGF-BB gel on the wound healing of diabetic rats and its pharmacodynamics[J].J Surg Res, 2008,145(1):41-48.

[34]Allen R J Jr, Soares M A, Haberman I D,etal. Combination therapy accelerates diabetic wound closure[J].PLoS One, 2014,9(3):92667.

[35]張琳，張寶林.rhPDGF-BB治療糖尿病足潰瘍的臨床研究[D].太原:山西醫(yī)科大學(xué),2010.

[36]袁戈恒,郭曉蕙,冉興無,等.重組人血小板源生長因子凝膠劑治療慢性糖尿病足潰瘍的臨床療效及安全性評價(jià)[J].中國臨床藥理學(xué)雜志,2015,31(6):424-428.

[37]Zhang J, Guan M, Xie C,etal. Increased growth factors play a role in wound healing promoted by noninvasive oxygen-ozone therapy indiabetic patients with foot ulcers[J].Oxid Med Cell Longev, 2014,2014:273475.

050017 石家莊,河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院(劉洋、武姍、朱旅云)；050082 石家莊，解放軍白求恩國際和平醫(yī)院內(nèi)分泌科(劉洋、楊少玲、武姍、朱旅云)

朱旅云，E-mail:zhuly_0908@163.com

R587.29

A

1002-3429(2017)05-0110-03

10.3969/j.issn.1002-3429.2017.05.033

2017-01-15 修回時(shí)間：2017-02-12)