糖尿病足溃疡中趋化因子的作用及机制

陈金安 柳岚 蒋克春 王爱萍

糖尿病足溃疡中趋化因子的作用及机制

陈金安 柳岚 蒋克春 王爱萍

糖尿病足溃疡(DFUs)是糖尿病患者常见的慢性并发症之一，有感染、神经和(或)血管病变、愈合障碍等病理生理学特点。趋化因子具有免疫调节、趋化等作用，与DFUs的关系仍不清楚。它可能通过介导炎性细胞、血管平滑肌细胞、内皮祖细胞、上皮细胞，参与DFUs的炎性反应、动脉粥样斑块形成、新生血管生成和组织修复等过程。探讨趋化因子在DFUs中的作用，可为DFUs的治疗提供可能的新方法。

趋化因子；糖尿病；足溃疡

国际糖尿病足工作组研究显示，糖尿病患者由于神经病变和(或)缺血、感染、组织反复损伤等因素存在，15%会发生糖尿病足溃疡(DFUs)并迁延不愈。创面炎性反应迁延、外周动脉粥样硬化、局部新生血管生成减少等是DFUs创面愈合延迟的关键因素[1]。趋化因子是一系列具有趋化作用的细胞因子，参与伤口免疫和炎性反应、血管形成等病理生理过程[2]。本文就趋化因子在DFUs中的作用及其机制综述如下。

1 正常伤口和DFUs伤口愈合的病理生理过程

1.1 正常伤口的愈合过程 该过程包括出血和凝固，急性炎性反应，细胞迁移、增殖和分化，血管生成，细胞外基质及上皮形成。研究显示，伤口愈合需要多个细胞因子和趋化因子信号的引导、维护和相互协调，如缺氧时巨噬细胞、纤维母细胞释放的血管内皮生长因子(VEGF)，可诱导骨髓内皮型一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化和激活,使一氧化氮水平增加,触发并动员骨髓内皮祖细胞进入血液循环；而基质细胞衍生因子可促进血循环中内皮祖细胞迁移到损伤部位,参与血管新生等[3]。

1.2 DFUs伤口的愈合过程 与正常伤口不同，DFUs存在愈合过程缺陷和延迟[4]。研究认为，多种因素参与了这个过程，糖尿病伤口VEGF水平下降，骨髓eNOS磷酸化受损、eNOS水平和活性降低，直接限制内皮祖细胞从骨髓进入血液循环，与此同时创面上皮细胞和肌成纤维细胞表达的趋化因子(基质细胞衍生因子)减少，最终内皮祖细胞向伤口的聚集减少，限制了伤口的愈合。近期有研究还显示，存在于骨髓的内皮祖细胞受到组织缺血等强烈刺激时，可聚集入血、促进新生血管生成；但发生DFUs时，这种内皮祖细胞的功能受损、新生血管形成障碍[1]。

2 趋化因子概述

趋化因子是相对分子质量6 000～14 000的一系列蛋白，通过与含7个跨膜疏水区的G蛋白耦联受体相结合发挥作用,是重要的白细胞化学引诱物，在组织损伤后诱导白细胞聚集至伤口部位[2]。目前发现人类有近50个趋化因子，依据半胱氨酸残基的位置，分为4个亚族：(1)CXC亚族，含16个成员，用CXCL1～CXCL16表示，作用于中性粒细胞，参与急性炎性过程。(2)CC亚族，含28个成员，用CCL1～CCL28表示，作用于单核细胞、T细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞，参与慢性炎性反应和过敏调节。(3)C亚族，含2个成员，用淋巴细胞趋化因子(XCL1)、单-C模体-1β(XCL2)表示，作用于B细胞、T细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞，参与炎性反应。(4)CX3C亚族，只有1个成员，用CX3CL1表示，也称之为fractalkine，主要作用于单核细胞、自然杀伤细胞和T细胞，参与炎性反应和血管生成[5]。

3 趋化因子在DFUs中的作用及机制

3.1 趋化因子调节炎性细胞，参与DFUs炎性反应过程 DFUs炎性过程中，以CXC亚族和CC亚族调节炎性细胞为主：CXC亚族、白细胞介素(IL)-8/中性粒细胞激活蛋白-1和中性粒细胞激活蛋白-4等表达减少，中性粒细胞和巨噬细胞等炎性反应细胞聚集受限，参与糖尿病伤口初期的急性炎性反应过程；同时IL-8和生长相关癌基因水平及其受体CXCR2表达均比非糖尿病伤口低，抑制白细胞聚集、角质形成细胞增殖和迁移、血管生成，导致伤口变成慢性伤口、不易愈合[6-7]。研究显示，巨噬细胞炎性蛋白-2和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等长期持续表达，促炎细胞因子IL-1β、肿瘤坏死因子-α增加，导致糖尿病大鼠伤口炎性反应持续存在。近期研究也证实趋化因子(含CC亚族)参与了肥胖和胰岛素抵抗的相互作用：CCR5 通过调节巨噬细胞招募及其亚型 M1/M2 的转换，在肥胖诱导的脂肪组织炎性反应和胰岛素抵抗中发挥作用；给予CCR5基因敲除小鼠高脂饮食后，胰岛素抵抗、糖尿病和肝脂肪变性都得到改善[8]。至于C亚族和CX3CL亚族直接参与糖尿病伤口炎性反应过程的研究不多。

3.2 趋化因子调节血管平滑肌细胞，参与DFUs动脉粥样斑块形成 DFUs动脉粥样斑块形成过程中,以CX3CL亚族和CC亚族调节血管平滑肌细胞为主。研究显示，当载脂蛋白E转基因鼠(动脉粥样硬化的动物模型)与CX3CR12/2小鼠杂交，巨噬细胞浸润减少，动脉粥样硬化病变严重程度下降；糖尿病患者胰岛素受体底物-2介导的信号缺陷导致胰岛素抵抗，血管平滑肌细胞存活和迁移减少、凋亡增加，血管平滑肌细胞中胰岛素受体底物-2静默或丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(Akt)-细胞外信号调节激酶依赖途径被抑制，炎性反应趋化因子fractalkine(CX3CL1)及其受体CX3CR1表达增强，动脉粥样硬化斑块脆弱；在其他刺激存在或Akt途径被阻滞时， CX3CL1能促进血管平滑肌细胞凋亡[9]。CCL2及其受体CCR2轴是一个重要信号,可趋化单核细胞进入病变部位，促进血管平滑肌细胞增殖和迁移；CCR2拮抗剂TLK-19705对糖尿病肾病和动脉粥样硬化均有潜在的治疗作用，可用于炎性反应性疾病机制的研究[10-11]。

3.3 趋化因子调节血管内皮祖细胞，影响DFUs新生血管形成 DFUs新生血管形成过程中，以酶耦联受体(ELR)配体+CXC亚族和CC亚族介导血管内皮祖细胞为主： ELR配体+CXC亚族的信号通过CXCR1和CXCR2传递，具有较强的嗜中性粒细胞趋化性能，促进血管生成作用(小鼠信号只通过CXCR2传递)；其中，CXCR2受体内化至关重要,如果受体内化消弱,则不仅会降低CXC亚族的趋化性，更会导致其促血管生成作用受阻；如果敲除小鼠CXCR2基因，ELR配体+CXC亚族介导的血管生成受到抑制；CXC亚族趋化因子VEGF和基质衍生因子-1还可直接诱导骨髓内皮祖细胞向缺氧部位聚集，参与新生血管生成，且促进糖尿病伤口愈合的效果更明显[12-13]。CCL2能直接作用于血管内皮祖细胞，促进血管新生过程；通过MCP-1诱导血管内皮细胞迁移，以出芽方式参与新生血管化进程；并促进VEGF表达，参与VEGF诱导血管化，增加血管通透性，从而促进新生血管形成及胶原合成，加快糖尿病小鼠创面愈合。

与促新生血管生成作用相反的是，ELR配体-CXC亚族通过受体CXCR1和CXCR2，吸引单核粒细胞，抑制血管生成；通过受体CXCR3调节，抑制血管生成，其中CXCL10不但阻碍血管形成，亦诱导新生血管退化[14-15]。 CXCR4(CXCL12)可影响糖尿病创面血管内皮祖细胞的生物多样性，如果受体CXCR4/CXCL12轴受损，其调节成纤维细胞以及补充内皮祖细胞、增强血管生成的作用减弱[16]。

3.4 趋化因子调节上皮细胞，影响DFUs的修复过程 人体表皮含有趋化因子受体CCR1、CCR3、CCR4、CCR6、CCR10、CXCR1、CXCR2、CXCR3和CXCR4；其中CCR1、CCR10、CXCR1、CXCR2、CXCR3分别与其配体CCL14、CCL27、CXCL8、CXCL1、CXCL10结合，刺激上皮细胞增殖，促进创面愈合[17]。DFUs修复过程中，以ELR配体+CXC亚族和CC亚族调节上皮细胞为主： ELR+CXC亚族与CXCR2结合，参与伤口上皮细胞增生，是伤口修复的重要介质。如果敲除CXCR2基因，则小鼠伤口延迟愈合。近期研究显示，某些针对趋化因子作用的制剂可以加速糖尿病创面愈合，如CXCR4拮抗剂AMD3100能修复糖尿病受损的内皮祖细胞基质衍生因子-1α开关机制，使内皮祖细胞动员增加(新生血管数量不增加)、伤口愈合加速[18]。CCL2治疗通过诱导糖尿病伤口早期巨噬细胞浸润，避免炎性反应延迟(DFUs早期炎性反应并不过度)[20]。皮肤T细胞趋化因子/CCL27通过刺激骨髓来源的角化细胞来加速伤口愈合。以上这些证据证明，糖尿病足创面修复、愈合中受特定的趋化因子/趋化因子受体相互作用，对伤口愈合至关重要。

综上所述，趋化因子可能通过调节炎性细胞、血管平滑肌细胞、血管内皮祖细胞和上皮细胞，参与DFUs创面的炎性反应、动脉粥样硬化斑块形成、新生血管生成和创面修复等过程。未来针对趋化因子作用进行研发的治疗制剂，可能是DFUs治疗的新方法。

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Rolesofchemokinesindiabeticfootulcerandthemechanisms

ChenJinan,LiuLan,JiangKechun,WangAiping.

DepartmentofEndocrinology,The454thHospitalofPLA,TheCentralofDiabeticFootinNanjingMilitaryCommand,Nanjing210002,China

WangAiping,Email:wap454hospital@163.com

Diabetic foot ulcer is one of the most common chronic complications of diabetes. Infection, nerve and/or vascular lesions, and healing impairment are common pathophysiologic characteristics of diabetic foot ulcer. Chemokines play roles in immune regulation, chemotaxis and catalytic, but their roles in diabetic foot ulcer are still unclear. They may play roles in inflammatory response, atherosclerosis, angiogenesis as well as wound healing by acting on inflammatory cells, vascular smooth muscle cells, endothelial progenitor cells and epithelial cells. Further researches on the role of chemokines in diabetic foot ulcer may provide new direction for the treatment of diabetic foot ulcers.

Chemokines; Diabetes mellitus; Foot ulcers

(IntJEndocrinolMetab，2015，35：357-359)

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.05.018

210002 南京，解放军第四五四医院内分泌科，南京军区糖尿病足中心

王爱萍，Email:wap454hospital@163.com

2015-03-17)