糖尿病足創(chuàng)面皮膚基質(zhì)相關(guān)細(xì)胞因子研究進(jìn)展*

蔡小艷 綜述，符茂雄 審校

(1.海南醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，海南 ?？?570100；2.海南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，海南 ?？?570100)

傷口愈合過(guò)程復(fù)雜，可分為炎性反應(yīng)期、肉芽組織形成期、再上皮化期、基質(zhì)形成期和重塑期。皮膚損傷后預(yù)先貯存的白細(xì)胞介素-1由角質(zhì)形成細(xì)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?？煞置谏L(zhǎng)因子，如血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)；而PDGF可將中性粒細(xì)胞吸引到相應(yīng)傷口，從而進(jìn)一步清除細(xì)菌。在來(lái)源于激活巨噬細(xì)胞或成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β介導(dǎo)下巨噬細(xì)胞可增強(qiáng)炎性反應(yīng)并參與組織清創(chuàng)。在血小板釋放的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)的介導(dǎo)下內(nèi)皮細(xì)胞增殖并形成血管。TGF-β和PDGF可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞浸潤(rùn)和表型改變，形成肌成纖維細(xì)胞，從而加速創(chuàng)面愈合。皮膚發(fā)生損傷后創(chuàng)面組織釋放出的FGF、TGF-α可刺激上皮細(xì)胞發(fā)生增殖。上皮細(xì)胞再上皮化，角質(zhì)形成細(xì)胞遷移至細(xì)胞外基質(zhì)。在傷口愈合后角質(zhì)形成細(xì)胞分化，幫助恢復(fù)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(dǎo)，PDGF介導(dǎo)舊膠原的分解，從而實(shí)現(xiàn)組織重塑。傷口愈合的成功依賴于細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和化學(xué)因子的協(xié)同作用，細(xì)胞過(guò)程中的復(fù)雜信號(hào)可以整合。

1 傳統(tǒng)細(xì)胞因子

1.1TGF TGF分為低、高水平TGF，是一種多功能生長(zhǎng)因子。低水平TGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞發(fā)生增殖，而高水平TGF可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞分化，并且參與創(chuàng)面愈合的多個(gè)時(shí)期，如炎性反應(yīng)期及肉芽組織增殖期。有研究表明，TGF-β1和細(xì)胞內(nèi)TGF-β1/Smads信號(hào)傳導(dǎo)通路可促進(jìn)糖尿病足潰瘍創(chuàng)面愈合[1]。SCIMECA等[1]應(yīng)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(duì)糖尿病足潰瘍愈合的療效更加確切。

1.2表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(EGF) EGF是一種由巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及血小板分泌的細(xì)胞因子，通常以旁分泌的形式刺激細(xì)胞中膠原纖維生成，從而加速創(chuàng)面愈合。體外實(shí)驗(yàn)表明，外源性EGF可上調(diào)局部皮膚組織中EGF mRNA表達(dá)，增加創(chuàng)面膠原纖維生成，增強(qiáng)創(chuàng)面修復(fù)強(qiáng)度[2]。局部應(yīng)用EGF于糖尿病足創(chuàng)面可加速上皮再生，極大地改善創(chuàng)面微循環(huán)，縮短愈合所需時(shí)間。

1.3FGF FGF由多種細(xì)胞合成分泌而來(lái)，包括角質(zhì)形成細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等。該類細(xì)胞因子可在一定程度上刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生增殖，從而形成血管。當(dāng)急性創(chuàng)面形成時(shí)FGF分泌增多，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞發(fā)生增殖、遷移，加速組織上皮化。相關(guān)研究證實(shí)，糖尿病足創(chuàng)面形成時(shí)非酶促糖基化反應(yīng)增加，大量糖基化終產(chǎn)物在創(chuàng)面中積累[3]。局部應(yīng)用FGF可有效抑制糖基化終產(chǎn)物蓄積，減少足部潰瘍病理?yè)p傷，加速創(chuàng)面愈合。

1.4PDGF PDGF是一種多肽生長(zhǎng)因子，可刺激膠質(zhì)細(xì)胞及成纖維細(xì)胞發(fā)生增殖[4]。PDGF在動(dòng)脈粥樣硬化、創(chuàng)傷愈合等過(guò)程中均具有重要作用。目前，PDGF被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局成功批準(zhǔn)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(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂、促進(jìn)新生血管形成的細(xì)胞因子。在創(chuàng)面早期修復(fù)的過(guò)程中VEGF-A 扮演著重要角色，一方面，有利于促進(jìn)血管形成；另一方面，可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移及增殖。有研究表明，腺病毒介導(dǎo)的VEGF165可促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞向創(chuàng)面遷移，如角蛋白細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等，從而有助于上皮的形成，減少創(chuàng)面愈合時(shí)間[5]。臨床試驗(yàn)結(jié)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(nèi)皮功能障礙的糖尿病患者VEGF表達(dá)降低，進(jìn)一步加重了糖尿病足潰瘍；VEGF能夠有助于促進(jìn)血管形成，加速糖尿病足潰瘍愈合[6]。在糖尿病足早期創(chuàng)面區(qū)域VEGF刺激血管新生，改善局部缺氧微環(huán)境，誘導(dǎo)血漿溶酶原激活物抑制劑及激活劑，從而誘導(dǎo)組織因子等一系列物質(zhì)在內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，釋放相關(guān)細(xì)胞因子，促進(jìn)血管生長(zhǎng)，縮短創(chuàng)面愈合時(shí)間[7]。

1.6神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF) NGF屬神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族成員之一，有助于促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及分化。此外，還參與了血管形成的過(guò)程，有利于加速傷口愈合。NGF通常與位于細(xì)胞表面的兩種受體相結(jié)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(lái)，有研究將NGF用于糖尿病大鼠模型的創(chuàng)面修復(fù)，結(jié)果證實(shí)了NGF可加速潰瘍愈合[8]。GRAIANI等[9]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，相比非糖尿病大鼠而言，1型糖尿病大鼠創(chuàng)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(dá)則較高；對(duì)相應(yīng)創(chuàng)面區(qū)域進(jìn)行外源性NGF治療后發(fā)現(xiàn)，NGF具有促進(jìn)創(chuàng)面組織血管形成，且有利于血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生增殖等一系列作用。SALIS 等[10]同樣發(fā)現(xiàn)，在糖尿病大鼠缺血組織NGF及高親和力TrkA受體表達(dá)遠(yuǎn)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(jìn)糖尿病創(chuàng)面愈合。

1.7胰島素生長(zhǎng)因子(IGF) IGF屬于一種細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)因子，有助于促進(jìn)母細(xì)胞發(fā)生有絲分裂。IGF-1與其特異性受體結(jié)合后促使母細(xì)胞發(fā)生有絲分裂。因此，該類細(xì)胞因子在膠質(zhì)細(xì)胞存活、修復(fù)過(guò)程中具有極其重要的意義。IGF-1的編碼基因位于12號(hào)染色體短臂之上，是由70個(gè)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(dǎo)多細(xì)胞因子表達(dá)。此外，IGF有利于促進(jìn)胞外基質(zhì)的合成及分泌，如膠原、聚葡萄糖胺等，這些物質(zhì)可幫助加速創(chuàng)面組織修復(fù)與改建，與糖尿病足潰瘍愈合密切相關(guān)[11]。同時(shí)，也有相關(guān)研究表明，糖尿病足創(chuàng)面中IGF-1表達(dá)減少，在潰瘍愈合過(guò)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(chuàng)面愈合。

2 新型細(xì)胞因子

2.1趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1) MCP-1是CC類趨化因子，可使單核/巨噬細(xì)胞等在炎癥部位聚集并激活，參與機(jī)體炎性反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)。MCP-1通過(guò)以下2種途徑導(dǎo)致糖尿病足的發(fā)生：(1)MCP-1 在巨噬細(xì)胞及趨化單核細(xì)胞的作用下聚集于外周血管，參與內(nèi)皮細(xì)胞損傷及細(xì)胞外基質(zhì)沉積，從而引發(fā)外周血管病變，導(dǎo)致糖尿病足潰瘍。(2)MCP-1促進(jìn)炎癥因子釋放，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷，基質(zhì)出現(xiàn)纖維化，引發(fā)糖尿病足[13]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病足潰瘍患者血清MCP-1 水平明顯升高，能招募巨噬細(xì)胞引起局部潰瘍，發(fā)生持續(xù)炎癥過(guò)程，繼而抑制傷口愈合[13]。MCP-1是糖尿病足潰瘍的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一。KASIEWICZ等[14]建立了體外糖尿病足潰瘍模型，從而證實(shí)減少M(fèi)CP-1能幫助阻斷糖尿病足創(chuàng)面愈合過(guò)程中的炎癥信號(hào)通路，說(shuō)明MCP-1可作為糖尿病足潰瘍的治療靶點(diǎn)之一。

2.2激活素 激活素是TGF-β超家族中的一個(gè)成員，由角質(zhì)形成細(xì)胞及成纖維細(xì)胞產(chǎn)生。激活素的生物學(xué)功能通常需依靠絲氨酸/色氨酸激酶信號(hào)受體幫助介導(dǎo)，在創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中激活素出現(xiàn)上調(diào)。體外研究證實(shí)，真皮成纖維細(xì)胞可在激活素的誘導(dǎo)下進(jìn)行增殖及終末分化[15]。因此，從理論上講，將激活素導(dǎo)入潰瘍創(chuàng)面可治療慢性創(chuàng)面。

2.3促黑素 絕大部分促黑素是由腦垂體中央部位產(chǎn)生的，而一部分則來(lái)自周圍組織和器官。絕大部分促黑素來(lái)源于前阿黑皮素，皮膚是前阿黑皮素衍生肽的一個(gè)重要來(lái)源。絕大多數(shù)促黑素受體細(xì)胞表達(dá)區(qū)域位于皮膚毛囊及基底層。最新研究表明，小鼠創(chuàng)面邊緣上皮中炎性細(xì)胞及角質(zhì)形成細(xì)胞高表達(dá)促黑素。與正常皮膚比較，燒傷創(chuàng)面中角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)促黑素和黑素皮質(zhì)激素-1受體水平上調(diào)[16]。在創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中促黑素和黑素皮質(zhì)激素-1受體表達(dá)的時(shí)空變化符合表皮干細(xì)胞動(dòng)員遷移至創(chuàng)面的規(guī)律。傷口愈合涉及止血、炎性反應(yīng)、細(xì)胞增生、組織重塑等一系列過(guò)程，任意環(huán)節(jié)均涉及多種因素，而促黑素在傷口愈合過(guò)程中則扮演著調(diào)節(jié)各種生物因子功能的角色。促黑素可結(jié)合促黑素受體，抑制傷口愈合中膠原的過(guò)度沉積，抑制瘢痕的形成。此外，促黑素可通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和一些炎癥因子調(diào)節(jié)創(chuàng)面的愈合。

2.4骨形成蛋白(BMPs) BMPs是一個(gè)可通過(guò)激酶受體發(fā)揮作用的TGF-β超家族成員；同時(shí)，也是該類超家族中具有多功能的一種高效生長(zhǎng)因子。在創(chuàng)傷組織中BMP-4、BMP-6、BMP-7均有表達(dá)，特別是在成纖維細(xì)胞及角質(zhì)形成細(xì)胞中。外源性重組人BMP-7對(duì)人角膜上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞功能有影響。有研究在BMP-7存在情況下對(duì)上皮細(xì)胞進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組范圍的基因水平表達(dá)譜分析，基因本體分析結(jié)果顯示，BMP-7刺激激活TGF-β信號(hào)和細(xì)胞周期途徑，表明BMP-7刺激上皮細(xì)胞發(fā)生運(yùn)動(dòng)及遷移，激活上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中有絲分裂原活化蛋白激酶級(jí)聯(lián)蛋白[17]。BMP-7有助于上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化樣反應(yīng)，并在創(chuàng)傷愈合過(guò)程中發(fā)揮了相當(dāng)于TGF-β的作用。

2.5結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF) CTGF是一種基質(zhì)相關(guān)肝素結(jié)合蛋白，可直接與整合素結(jié)合，有助于促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成、增殖及趨化。創(chuàng)面發(fā)生后CTGF表達(dá)量增加，與 CTGF參與基質(zhì)形成、重構(gòu)功能及再上皮化相關(guān)。此外，其還作為一種強(qiáng)誘導(dǎo)劑，能誘導(dǎo)纖連蛋白、Ⅰ型膠原及整合素受體形成，從而扮演介導(dǎo)者的角色。CTGF通常在傷口愈合過(guò)程中具有潛在療效。有報(bào)道在兔耳皮膚外傷創(chuàng)面?zhèn)蟮那?0天結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的表達(dá)呈持續(xù)升高，從而證實(shí)了CTGF是創(chuàng)面愈合所必需的一種細(xì)胞因子[18]。

2.6粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF) GM-CSF在創(chuàng)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(xì)胞數(shù)目并增強(qiáng)其功能，皮下注射GM-CSF可促進(jìn)潰瘍愈合。GM-CSF是一種全程參與創(chuàng)面愈合的調(diào)控因子。ZHAO 等[19]進(jìn)行的未含重組人GM-CSF凝膠基質(zhì)和含重組人GM-CSF凝膠基質(zhì)的對(duì)比研究表明，GM-CSF能通過(guò)調(diào)控血管生成素、VEGF等，繼而在創(chuàng)面不同階段促進(jìn)血管新生，加速創(chuàng)面愈合，且愈合質(zhì)量及速度均得到明顯提高。此外，這種細(xì)胞因子還可作為巨噬細(xì)胞的趨化活化因子，目前已成為研究熱點(diǎn)，并且按美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入糖尿病足潰瘍臨床試驗(yàn)[20]。GM-CSF可用于各種創(chuàng)面，并且可安全、有效地使創(chuàng)面得到一定程度的恢復(fù)，如壓力性潰瘍、糖尿病潰瘍深度、燒傷創(chuàng)面等引起的創(chuàng)面。

2.7基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs) MMPs能幫助降解細(xì)胞外基質(zhì)，屬于一類高度保守的酶，通常由炎癥細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，參與了炎癥期蛋白質(zhì)損傷消除及創(chuàng)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(chuàng)面愈合過(guò)程中細(xì)胞遷移、免疫等一系列相關(guān)過(guò)程，通過(guò)細(xì)胞外效應(yīng)蛋白發(fā)揮作用。有研究制作了大鼠皮膚創(chuàng)面模型，比較了正常大鼠與創(chuàng)傷大鼠皮膚MMP-9水平，結(jié)果顯示，MMPs能在難愈合創(chuàng)面過(guò)度表達(dá)[21]。MMPs可保持著動(dòng)態(tài)平衡，從而維持組織結(jié)構(gòu)完整性。此外，MMPs在幫助清除壞死物、降解細(xì)胞外基質(zhì)、促進(jìn)細(xì)胞遷移等方面均具有重要作用。SINGH等[22]進(jìn)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(chuàng)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(zhì)、mRNA等分子介導(dǎo)細(xì)胞間通訊，從而發(fā)揮其生物活性功能。不同來(lái)源的外泌體作用不同，而主要對(duì)糖尿病足潰瘍具有愈合作用的外泌體包括纖維細(xì)胞源性外泌體、內(nèi)皮祖細(xì)胞源性外泌體、羊膜上皮細(xì)胞源性外泌體等[23]。該類細(xì)胞因子在成纖維細(xì)胞增殖及創(chuàng)面血管新生方面具有重要意義，可加速創(chuàng)面愈合。應(yīng)用脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體治療小鼠背側(cè)傷口的研究表明，外泌體有利于促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)[24]。外泌體一方面調(diào)節(jié)TGF-β3、TGF-β1、MMP3比率；另一方面調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞分化，繼而減輕創(chuàng)面瘢痕形成。這種外泌體的調(diào)節(jié)作用是通過(guò)激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)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(xì)胞MMP3表達(dá)來(lái)完成的[25]。謝正等[26]建立小鼠燙傷模型后應(yīng)用外泌體于創(chuàng)面，通過(guò)評(píng)估皮膚病理變化，檢測(cè)對(duì)成纖維細(xì)胞增殖及細(xì)胞遷移的影響，從而評(píng)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(chuàng)面的面積，幫助修復(fù)皮膚及改善膠原纖維排列，有效促進(jìn)細(xì)胞遷移及促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖。陳萌[27]通過(guò)分離出人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞(hAMSC)和hAMSC-外泌體的實(shí)驗(yàn)表明，hAMSC-外泌體有利于加快創(chuàng)面愈合，有助于縮小創(chuàng)面的面積，促進(jìn)皮膚附屬器再生，有利于再上皮化，從而使創(chuàng)面愈合。有研究表明，hAMSC-外泌體可以微小RNA和蛋白質(zhì)為載體，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞間通訊，促進(jìn)成纖維細(xì)胞發(fā)生增殖及遷移，加速創(chuàng)面愈合，并在一定程度上抑制瘢痕形成，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)愈合[28]。

3 展 望

大量研究證明，生長(zhǎng)因子在糖尿病足潰瘍愈合過(guò)程中存在重大意義。但對(duì)生長(zhǎng)因子如何經(jīng)由特定載體調(diào)控細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，以此維持細(xì)胞微環(huán)境平衡的機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究，而生長(zhǎng)因子治療的耐受性、安全性等也需要進(jìn)一步驗(yàn)證。在基因技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，應(yīng)用細(xì)胞因子治療糖尿病足潰瘍將會(huì)不斷取得革命性突破，越來(lái)越多的糖尿病患者能從中受益。