生長(zhǎng)激素促進(jìn)糖尿病創(chuàng)面愈合的研究進(jìn)展

王祖旭 劉小龍

糖尿病創(chuàng)面的治療是目前臨床遇到的難題之一,據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2019年全球約4.63億成人患糖尿病,中國(guó)占1.64億,在中國(guó)每年約有82萬(wàn)人因?yàn)樘悄虿∷鶎?dǎo)致的相關(guān)并發(fā)癥而死亡,其中60歲以下的人群占33.4%[1]。糖尿病患者群與非糖尿病患者群比較,其心血管病病死率、失明和下肢截肢風(fēng)險(xiǎn)均明顯增高。而血糖控制欠佳的糖尿病患者更易并發(fā)各種感染,感染的程度也更加嚴(yán)重,糖尿病足是糖尿病患者住院和截肢的主要原因,高糖所導(dǎo)致的下肢末梢血管和周圍神經(jīng)發(fā)生病變,使得周圍組織缺血缺氧,出現(xiàn)局部的潰瘍,甚至壞疽。此外，相當(dāng)一部分糖尿病患者同時(shí)合并高血壓、心臟病及腎功能不全,使得無(wú)論是糖尿病所致的潰瘍或糖尿病合并各種原因所造成的創(chuàng)面，由于缺血、缺氧及持續(xù)的炎性反應(yīng),導(dǎo)致創(chuàng)面長(zhǎng)期遷延不愈,嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生創(chuàng)面細(xì)菌入血造成菌血癥、膿毒血癥,嚴(yán)重危及患者的生命,在治療中十分棘手,也增加了患者的平均住院時(shí)間和住院費(fèi)用,嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量。

一、糖尿病創(chuàng)面難愈機(jī)制

糖尿病所造成的長(zhǎng)期高血糖會(huì)對(duì)全身的神經(jīng)造成損害,而周圍神經(jīng)病變是糖尿病神經(jīng)病變最常見的形式。糖尿病神經(jīng)病變可以改變自主、運(yùn)動(dòng)和感覺功能,影響四肢的末梢神經(jīng),其中以足部最為明顯,改變感覺功能,引起不正常的感覺和進(jìn)行性麻木,促進(jìn)糖尿病足潰瘍的發(fā)生及發(fā)展,嚴(yán)重者可導(dǎo)致截肢。

正常組織的修復(fù)過程包括局部炎性反應(yīng)階段、細(xì)胞增殖分化和肉芽組織生成階段以及組織塑形階段,由炎性細(xì)胞、修復(fù)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)以及多種細(xì)胞因子等共同參與、協(xié)同配合、互相調(diào)控,使得創(chuàng)面早期封閉,重塑皮膚的生理結(jié)構(gòu)。

糖尿病創(chuàng)面愈合過程的主要特征是持續(xù)存在的慢性炎性反應(yīng),血管形成過程被破壞以及細(xì)胞外基質(zhì)調(diào)節(jié)失衡。同正常組織修復(fù)過程相同,糖尿病創(chuàng)面形成后,趨化因子驅(qū)動(dòng)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞迅速滲入受損創(chuàng)面,同時(shí)釋放多種炎性細(xì)胞因子,例如白介素-1(interleukin-1,IL-1)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)。但由于持續(xù)的高血糖狀態(tài),中性粒細(xì)胞的壽命減短、清除率增高,導(dǎo)致其不能及時(shí)抵達(dá)創(chuàng)面基底部,而是和創(chuàng)面周圍及周圍血管組織外的晚期糖基化終末產(chǎn)物結(jié)合,釋放大量的炎性細(xì)胞因子,最終在創(chuàng)面周圍形成炎癥帶,降解多種促進(jìn)創(chuàng)面愈合的生長(zhǎng)因子,阻礙創(chuàng)面愈合[2]。

而巨噬細(xì)胞在接受到瀑布式的炎癥信號(hào)后,表型的轉(zhuǎn)換發(fā)生紊亂。在正常創(chuàng)面愈合過程中,巨噬細(xì)胞會(huì)由促炎表型M1向愈合相關(guān)表型M2轉(zhuǎn)換,并生成VEGF等多種生長(zhǎng)因子,促進(jìn)新生血管形成、膠原沉積及創(chuàng)面肉芽形成[3]。但在糖尿病創(chuàng)面中,巨噬細(xì)胞M1和M2表型轉(zhuǎn)換失衡。巨噬細(xì)胞長(zhǎng)期保持在促炎表型M1,使得炎癥進(jìn)一步擴(kuò)大,并且使基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotease,MMP)產(chǎn)生增加和金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinase,TIMPs)減少,導(dǎo)致ECM成分中的膠原、彈性蛋白、纖維連接蛋白被降解,從而使ECM的調(diào)節(jié)受損,中斷創(chuàng)面的愈合[4]。

新生血管的形成是干預(yù)創(chuàng)面愈合的一個(gè)重要條件,然而糖尿病使得促進(jìn)新生血管形成與成熟之間的平衡受到了干擾。暴露于高糖水平的血管內(nèi)皮細(xì)胞中血管生成功能失調(diào),使得局部創(chuàng)面毛細(xì)血管密度不足。同時(shí),高血糖會(huì)影響低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的穩(wěn)定性和激活,抑制HIF-1靶基因之一的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)生成[5]。Dominik等[6]對(duì)HIF-1α基因敲除小鼠建立創(chuàng)面模型及缺血皮瓣模型,并對(duì)上述模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,由于HIF-1α的缺失,使VEGF信號(hào)降低,導(dǎo)致創(chuàng)面血管密度降低，從而影響正常血管化肉芽組織的形成,進(jìn)而影響創(chuàng)面的愈合。

此外,在糖尿病創(chuàng)面中,參與啟動(dòng)和維持愈合過程的多種生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生受到損害。例如,胰島素樣生長(zhǎng)因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)和細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming cell growth factor-β,TGF-β)水平降低。IGF-1可參與細(xì)胞肉芽形成和創(chuàng)面的再上皮化。在配體結(jié)合到特定的細(xì)胞表面受體后,TGF-β可增強(qiáng)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和遷移、分化,并促進(jìn)ECM產(chǎn)生和創(chuàng)面血管生成,刺激成纖維細(xì)胞收縮膠原蛋白凝膠,使得創(chuàng)面上皮化形成增快,創(chuàng)面收縮程度增加,對(duì)傷口愈合發(fā)揮多種作用[7]。Okizaki等[8]研究表明,在糖尿病小鼠建立創(chuàng)面模型后,糖尿病小鼠的創(chuàng)面愈合和血管生成受到抑制,創(chuàng)面肉芽組織中VEGF和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,FGF)的表達(dá)減弱。同時(shí),糖尿病小鼠創(chuàng)面模型中增強(qiáng)了M1型巨噬細(xì)胞的募集,并抑制M2型巨噬細(xì)胞的募集,使TGF-β分泌明顯減少，給予TGF-β治療后的糖尿病小鼠恢復(fù)了傷口愈合和血管生成,并使肉芽組織中的M1/M2型巨噬細(xì)胞平衡正?；?/p>

二、生長(zhǎng)激素概述

生長(zhǎng)激素(growth hormone,GH)是腦垂體遠(yuǎn)側(cè)部嗜酸性細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素。人的GH相對(duì)分子質(zhì)量為21500,含191個(gè)氨基酸,是促進(jìn)生長(zhǎng)的重要激素,GH分泌減退或過多,均會(huì)對(duì)不同年齡的人引起不同的后果。GH在垂體外表達(dá)可發(fā)生在神經(jīng)、免疫、生殖、消化和呼吸組織,以及皮膚、肌肉、骨骼和心血管系統(tǒng)中[9]。

在生理?xiàng)l件下,GH通過促進(jìn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞以及RNA的生物合成,從而加速蛋白質(zhì)的合成,減少蛋白質(zhì)的氧化分解,誘導(dǎo)骨骼肌肥大,同時(shí)促進(jìn)脂質(zhì)代謝分解和糖異生,增加游離脂肪酸水平和葡萄糖水平,為機(jī)體的生命活動(dòng)提供能量[10]。在骨骼系統(tǒng)中,促進(jìn)骨的生長(zhǎng),加強(qiáng)骨骼密度[11]。GH還可作為增效劑,加強(qiáng)其他激素對(duì)靶器官的作用，并對(duì)免疫系統(tǒng)的細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖以及免疫功能的維持與修復(fù)發(fā)揮整合作用,Lindboe等[12]研究表明,低劑量rhGH可改善胸腺功能和T細(xì)胞功能。同時(shí),在心血管系統(tǒng)中GH可調(diào)節(jié)心臟的生長(zhǎng)和心肌收縮力,從而維持正常成年人的心臟質(zhì)量和功能[13]。

重組人生長(zhǎng)激素(recombinant human growth hormone,rhGH)是1985年由重組DNA技術(shù)生產(chǎn)而得,其化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)鑒定與人類腦垂體所分泌生長(zhǎng)激素完全相同。利用重組DNA技術(shù)獲得的人重組生長(zhǎng)激素(rhGH),其蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)和天然生長(zhǎng)激素完全相同[14]。不僅可替代天然GH用于治療兒童GH缺乏性侏儒癥,近年來還被廣泛應(yīng)用于重癥患者,尤其在燒傷、普外等各個(gè)領(lǐng)域,取得較好的療效。

三、生長(zhǎng)激素促進(jìn)創(chuàng)面愈合機(jī)制

GH除了正常的生理作用外,還對(duì)損傷后的各種創(chuàng)面的愈合具有促進(jìn)作用。GH在正常創(chuàng)面的愈合中,通過促進(jìn)表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor, EGF)、VEGF、FGF等生長(zhǎng)因子的釋放，調(diào)節(jié)IGF-1表達(dá)，從而誘導(dǎo)角質(zhì)細(xì)胞和纖維母細(xì)胞增生，使角質(zhì)層增厚，刺激周圍神經(jīng)再生，改變細(xì)胞的趨化性，增加角質(zhì)細(xì)胞遷移，促進(jìn)肉芽和上皮形成，并促進(jìn)創(chuàng)面血管的生成,增加創(chuàng)面組織中微血管數(shù)量，改善創(chuàng)面組織中血液供應(yīng)。同時(shí)刺激巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞和 T 淋巴細(xì)胞生長(zhǎng),調(diào)節(jié)免疫功能，并減少創(chuàng)面炎性細(xì)胞因子的釋放，緩解創(chuàng)面持續(xù)慢性炎性反應(yīng)，為創(chuàng)面愈合提供有利條件。大面積燒傷的患者,在遭受創(chuàng)傷之后,患者的靜息能量消耗和尿液氮排泄量增加。無(wú)法提供足夠的營(yíng)養(yǎng)支持,出現(xiàn)蛋白質(zhì)-能量營(yíng)養(yǎng)不良。可導(dǎo)致創(chuàng)面愈合不良,從而增加患者的病死率,而GH可改善術(shù)后患者的氮平衡,減輕骨骼肌蛋白質(zhì)分解和降低燒傷患者尿中肌酐的排泄,促進(jìn)機(jī)體血清前白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白的合成,促進(jìn)血漿蛋白mRNA表達(dá)、減少蛋白和脂肪分解,從而促進(jìn)傷口愈合[15]。

創(chuàng)面愈合后瘢痕的形成也是亟待解決的難題之一,人類皮膚的力學(xué)特性主要取決于細(xì)胞外基質(zhì),基質(zhì)中的Ⅰ型與Ⅲ型膠原蛋白(纖維狀膠原蛋白)的比例是組織強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的主要決定因素。高含量的膠原蛋白Ⅲ的存在可以提供更大的靈活性和張力,在傷口愈合期間,Ⅲ型膠原蛋白的含量可以調(diào)節(jié)瘢痕形成,而Ⅰ型膠原蛋白的高分泌與增生性瘢痕形成之間存在直接關(guān)系。而GH的使用可以增加Ⅲ型膠原型蛋白的表達(dá),從而減少增生性瘢痕的形成[16]。綜上所述,在正常創(chuàng)面的愈合中,GH通過更快地縮短炎癥階段,加速再上皮化,膠原沉積和刺激血管生成來加速皮膚傷口的愈合,并減輕瘢痕的形成。

GH具有強(qiáng)大的促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用,并且能促進(jìn)創(chuàng)面新生血管的形成,因此可以認(rèn)為,GH也同樣能促進(jìn)糖尿病創(chuàng)面的愈合。糖尿病形成的足部創(chuàng)面是糖尿病創(chuàng)面治療中的難題，也是糖尿病患者最常見的并發(fā)癥。吳曉華等[17]研究顯示，在對(duì)糖尿病足患者足部創(chuàng)面采用rhGH治療后，提升了患者足部創(chuàng)面的愈合率，縮短了創(chuàng)面愈合時(shí)間，減少了患者平均住院時(shí)間。糖尿病足的患者常合并外周動(dòng)脈栓塞(peripheral artery embolization,PAD),而PAD患者在行走和休息時(shí)會(huì)遭受持續(xù)的缺血再灌注綜合征,產(chǎn)生影響肌肉纖維的活性氧,并損害線粒體功能,降低能量產(chǎn)生,使得下肢潰瘍創(chuàng)面的愈合更加困難,GH作為一種線粒體保護(hù)劑有助于恢復(fù)線粒體功能。并且,在血管床中,GH不僅可以幫助調(diào)節(jié)血管生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生,同時(shí)可刺激一氧化氮(NO)的產(chǎn)生,恢復(fù)內(nèi)皮功能,減少相關(guān)的氧化應(yīng)激[18]。Caicedo等[19]研究顯示,GH能夠逆轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)性血管病變,例如內(nèi)膜中層厚度,同時(shí)增加皮膚毛細(xì)血管密度和通透性。同時(shí),GH還可通過作用于自主神經(jīng)系統(tǒng)而具有血管活性作用,例如GH調(diào)節(jié)中樞交感神經(jīng)活動(dòng),影響血管周圍阻力,從而改善創(chuàng)面周圍血供,為加速創(chuàng)面愈合提供有利條件。

四、生長(zhǎng)激素的使用現(xiàn)狀

目前在臨床上對(duì)使用生長(zhǎng)激素治療適應(yīng)癥的研究日益廣泛,在糖尿病的并發(fā)癥中也逐漸找到其使用價(jià)值。國(guó)際糖尿病聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,長(zhǎng)期糖尿病患者患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)較常人高2～3倍,長(zhǎng)期高血糖可使凝血系統(tǒng)更加活躍,增加血液凝塊的風(fēng)險(xiǎn)。糖尿病也與高血壓和膽固醇水平相關(guān),高血壓、高膽固醇、高血糖會(huì)導(dǎo)致心血管并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)增加,例如心絞痛、冠狀動(dòng)脈疾病、心肌梗死、腦卒中、外周動(dòng)脈疾病和充血性心力衰竭,心血管并發(fā)癥是糖尿病患者最常見的死亡原因。Di等[20]研究顯示，GH可改善血脂濃度異常,對(duì)調(diào)節(jié)體脂百分比、總膽固醇和低密度脂蛋白水平以及舒張壓水平有益,但對(duì)甘油三酯水平?jīng)]有顯著影響。而短期使用GH治療,一方面可改善內(nèi)皮功能障礙,同時(shí)對(duì)糾正動(dòng)脈粥樣硬化有一定幫助。另一方面改善了氧化還原失衡,增加了主要?jiǎng)用}閉塞后側(cè)支血管的出現(xiàn),改善了傷口的愈合,并改善了心肌梗死或心力衰竭后的心臟功能[18]。

Tuffaha等[21]研究顯示,在周圍神經(jīng)損傷后的雄性大鼠中,生長(zhǎng)激素療法可促進(jìn)軸突再生,減少肌肉萎縮并促進(jìn)肌肉神經(jīng)支配。Lin等[22]研究顯示,對(duì)腦卒中患者進(jìn)行外周GH治療可刺激認(rèn)知恢復(fù),同時(shí)發(fā)現(xiàn)IGF-1和VEGF等神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)增加,促進(jìn)突觸形成和髓鞘形成的標(biāo)志物以及腦血管網(wǎng)絡(luò)的形成。

病情超過10年的糖尿病患者常合并不同程度的視網(wǎng)膜病變,Diana等[23]研究顯示,生長(zhǎng)激素和生長(zhǎng)激素受體在眼組織中存在表達(dá),GH可在角膜組織中介導(dǎo)成纖維細(xì)胞促進(jìn)角膜上皮傷口愈合,并在視網(wǎng)膜組織中具有神經(jīng)保護(hù)功能。綜上所述, GH可改善糖尿病所導(dǎo)致的心血管疾病、中樞及周圍神經(jīng)病變、視網(wǎng)膜病變所造成的不良預(yù)后。

五、展 望

目前應(yīng)用在臨床上治療大面積燒傷的GH所使用的劑量為0.2～0.4U/kg[17,24], 林錕等[24]和田方圓等[25]研究顯示,使用GH治療大面積燒傷增加了患者高血糖持續(xù)狀態(tài)的發(fā)生率，因此國(guó)內(nèi)外關(guān)于糖尿病創(chuàng)面或潰瘍使用GH的研究較少。王克甲等[26]研究顯示,在對(duì)正常大鼠創(chuàng)面模型進(jìn)行局部使用GH后,創(chuàng)面愈合時(shí)間縮短,蛋白水平增加,同時(shí)檢測(cè)大鼠血液中EGF、FGF、VEGF的表達(dá)水平明顯高于未注射組的大鼠。尚濤等[27]研究顯示,長(zhǎng)期大量應(yīng)用GH可致血糖水平升高,但使用小劑量GH進(jìn)行短期治療后,患者的血糖水平變化與常規(guī)治療未見明顯差別,并可將患者血糖水平調(diào)整在合理范圍內(nèi),不會(huì)發(fā)生高血糖而使創(chuàng)面愈合延遲。近年來研究也證實(shí)了短時(shí)使用生長(zhǎng)激素不會(huì)使血糖及糖化血紅蛋白升高,反而會(huì)改變患有PAD的糖尿病患者末梢缺血的癥狀[18]。鄧寧等[28]研究顯示, 給予糖尿病小鼠皮下注射GH治療7天后，實(shí)驗(yàn)組小鼠血糖、血脂、胰島素以及胰高血糖素含量較對(duì)照組明顯降低，但這種效果是否在臨床研究中也存在還需開展深入研究。

綜上所述,GH已廣泛應(yīng)用于大面積燒傷及非糖尿病創(chuàng)面,近年來的一些研究表明，GH在糖尿病創(chuàng)面一樣有較高的使用價(jià)值,但是需要調(diào)整使用劑量及方法。糖尿病并不是使用GH治療的絕對(duì)禁忌證,而且對(duì)于病程較長(zhǎng)的糖尿病患者,GH在改善各種并發(fā)癥所造成不良預(yù)后的方面也有著積極的作用。GH具有強(qiáng)大的促進(jìn)創(chuàng)面愈合的能力,對(duì)于縮短糖尿病創(chuàng)面患者住院時(shí)間、減少住院費(fèi)用大有裨益。因此尋找合適的GH使用方法和劑量,確定風(fēng)險(xiǎn)與收益的平衡點(diǎn),對(duì)臨床用藥做出正確的指導(dǎo),是目前亟待解決的問題。