纤维连接蛋白在糖尿病足溃疡中的研究进展

肖 赫 李雅嘉 王 华 李强翔

(湖南省人民医院 湖南师范大学第一附属医院，湖南 长沙 410000)

纤维连接蛋白在糖尿病足溃疡中的研究进展

肖 赫 李雅嘉 王 华1李强翔

(湖南省人民医院 湖南师范大学第一附属医院，湖南 长沙 410000)

纤维连接蛋白；糖尿病足

据估计，15 %的糖尿病患者在他们的一生中会发生足溃疡，且溃疡创面难以愈合〔1〕，是导致糖尿病患者致残、致死的严重慢性并发症之一。糖尿病足治疗是个系统工程，全方位统筹使足部动脉血液供应改善、感染的有效控制和血糖达标，这是治疗的重点〔2〕。而纤维连接蛋白(FN)具有促进细胞间、细胞与基质间的粘连，维持细胞形态，促进细胞移动，引导分化，调理吞噬和促进组织修复等多种功能，能显著促进溃疡伤口愈合。因此探讨糖尿病足溃疡与FN之间的关系，能为糖尿病足的诊断及治疗提供新线索。

1 FN参与组织创伤修复的机制

1.1FN概述 FN分子量450 000 kD，在体内以两种形式存在。可溶性FN以二聚体存在于血浆和其他体液中，不溶性 FN以二聚体和多聚体形式存在于细胞表面。两种类型之间分子及功能结构相似，可以相互转化，血浆纤维连接蛋白(PFN)与组织FN保持动态平衡。成纤维细胞、内皮细胞、软骨细胞、成肌细胞和巨噬细胞能合成 FN〔3〕，另外，肝细胞也可产生FN。FN功能是广泛参与细胞迁移、黏附、增殖、止血及组织修复等过程，调动单核吞噬细胞系统清除损伤组织处有害物质，具有生长因子作用〔4〕。在创伤早期，由于创伤后的局部炎症反应，皮下小血管和毛细血管扩张、通透性增强，而表皮成纤维细胞FN染色不增强，说明尚未开始合成与分泌FN，故PFN在皮肤创伤早期起主要作用，而后期创伤性炎症反应减退，PFN渗透减少，使表皮FN染色增强，说明组织自身已开始合成与分泌FN，并在创伤修复中占主导地位〔5〕。所以皮肤创伤愈合修复早期FN主要来源于血浆，而后期主要来源于细胞(成纤维细胞)。

1.2FN参与创伤修复的进程 FN是机体一种具有重要生物学功能的基质因子。FN在创伤初期的凝血阶段，从血小板α颗粒中释放出来，通过与血浆转谷酰胺酶与纤维蛋白交联起来，发挥黏附、趋化、调理和吞噬作用。FN 激活中性粒细胞，增强其粘附力，加速其向创区聚集，中性粒细胞清除细菌与活化的巨噬细胞一起吞噬细菌，并产生细胞因子刺激成纤维细胞的增殖，其在创面愈合早期起重要作用；FN在创伤修复中期是成纤维细重要的趋化因子。当FN与纤维蛋白交联后粘附于血凝块上，有助于成纤维细胞在其上的移动，并迅速进入伤区。而成纤维细胞是慢性溃疡愈合主要的修复细胞之一，分泌的重要介质之一是细胞外基质(ECM)，即大量纤维连接蛋白、细胞粘合素，和III型胶原蛋白，并为细胞增值和迁移提供骨架，同时ECM在分泌、改造和收缩时，使转化生长因子(TGF-β)活化显著促进成纤维细胞转化为肌纤维母细胞的纤维化进程〔6〕。进入伤区的FN 也促进内皮细胞移动，促进新生血管的形成，促进肉芽组织生长和成熟；FN是创面肉芽组织的重要基质成分，可促使表皮细胞向创面中心呈定向移动，含有纤维蛋白和FN 的基质促使上皮移行并重新上皮化。由此可见，FN在创伤修复的各个阶段都发挥了重要作用〔7〕。

2 FN与糖尿病的关系

PFN在糖尿病疾病研究中，患者在无发热、严重感染、播散性血管内凝血和创伤等合并症的条件下，结果表明，糖尿病患者的PFN显著减低，因此动态检测PFN对观察糖尿病患者的病情有一定的临床价值〔8〕。另外非胰岛素依赖型糖尿病患者PFN含量显著低于健康人，可能是糖尿病人常并存血液流变学异常，高凝状态，微血管病变及免疫功能低下致反复感染等综多因素，导致FN消耗增多的结果〔9〕。

研究表明，PFN在糖尿病患者中是升高的，且心血管疾病风险因素存在的糖尿病受试者比没有风险的因素的糖尿病受试者有更高PFN，高甘油三酯、吸烟和高尿白蛋白排泄率为独立因素；有血管并发症的糖尿病患者，其PFN水平明显高于无血管并发症组，提示血管并发症的发生与PFN的增多有着密切关系，糖尿病合并心血管病变者可能由于心血管内皮细胞激活，增生活跃，使FN产生增多〔10，11〕。糖尿病肾病可使FN合成增加，故PFN浓度可作为早期糖尿病肾病检测的参考指标〔12〕。此外，糖基化FN是一个孕期特异的早期鉴定妊娠期糖尿病(GDM)风险的生物标记物；当以糖基化FN浓度为 120 mg/L 作为阈值时，对57例GDM 患者预测的阳性预测值达63%，阴性预测值达 95%〔13〕。

3 FN与糖尿病足溃疡的关系

关于糖尿病足部溃疡发生机制上目前被普遍接受的观点是“三元学说”，即糖尿病的缺血病变、糖尿病神经病变和局部感染(原发或继发)这三个重要的危险因素，诱因为外源的微小创伤导致足部溃疡的形成。而在糖尿病足溃疡伤口愈合的过程中，FN发挥了不可替代的作用。

3.1FN与糖尿病足缺血病变 糖尿病下肢缺血是由于糖尿病患者同时出现下肢动脉硬化、闭塞，糖尿病下肢缺血与下肢动脉硬化合并糖尿并无本质区别，所以糖尿病下肢动脉硬化可以反应糖尿病足的下肢血管病变，且糖尿病动脉硬化与非糖尿病动脉硬化病变相比，病变部位发生在更远端(主动脉-髂动脉几乎不累及)〔1〕。

糖尿病足缺血病变是由微小血管和大血管病变共同造成的：大血管病变主要为内膜粥样硬化和动脉中层钙化；微血管主要是毛细血管基底膜增厚、营养物质交换障碍。当糖尿病足下肢血管的内膜粥样硬化激活内皮细胞使PFN产生增加，高PFN可促进血小板聚集〔14〕，导致血栓形成，加重下肢血管闭塞；当糖尿病病人微血管受损时，普遍的反应是毛细血管内皮增生，致使FN产生增加，这种蛋白在组织新形成血管的过程中起重要作用。同时微血管的基底膜增厚虽然不会导致毛细血管闭塞，但它可以阻止营养物质和活化的白细胞输送到组织，影响免疫体液因子和细胞通过毛细血管向血管外募集，由此感染易感性和严重性增加〔15，16〕，这可能也与早期糖尿病足溃疡患者PFN进入溃疡创面减少有关，影响溃疡愈合的进程。

3.2FN与糖尿病足神经病变 糖基化终末产物(AGE)的形成在糖尿病神经病变的发生过程中起到了至关重要的作用。在链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病鼠体内，神经内膜中糖基化ECM产物产生显著增加；在体外，甲基乙二醛诱导的糖基化FN亦显著增加，使感觉神经元的轴突生长减少〔17〕。其机制可能是由于糖基化ECM与整合素的结合力下降和与细胞的分离，修改了RGD(Arg-Gly-Asp)和GFOGER(Gly Phe Hyp-Gly gluarg)基序的精氨酸残基，造成基序电荷丢失和结构变化，显著增加了周围神经内膜胶原和内膜毛细血管基底膜厚度，导致糖尿病神经病变侧枝生长和轴突再生失败。

3.3FN与糖尿病足感染 糖尿病足发生的加重因素和诱导因素是感染，是糖尿病足坏疽的继发因素，常在神经病变及血管病变的基础上发生。FN为非特异性调理素，具有增强网状内皮系统清除和处理外源性颗粒及体内受损的自身颗粒(如衰老的自身细胞)，维持单核一巨噬细胞系统的正常吞噬活力。因为FN分子中有于巨噬细胞、胶原、细菌、纤维蛋白及其他细胞结合的位点，与这些物质结合后再与巨噬细胞结合，促使巨噬细胞对这些物质的吞噬，参与机体对感染的防御〔7〕。所以完整的FN和FN的裂解片段可以趋化中性粒细胞和巨噬细胞，激活胶原纤维和弹性纤维片段的趋化作用，还可以刺激细胞因子的产生，促进成纤维细胞增值。因此，FN在糖尿病足溃疡合并感染中，既有抗细菌感染的作用，又参与了溃疡面愈合的进程。当糖尿病合并感染时，感染组PFN水平明显低于非感染组，感染组PFN水平越低，则感染程度越重，提示PFN水平的变化，与感染的病情轻重有关，了解到在细菌感染时网状内皮系统功能受损，所以PFN在体内合成减少而消耗增加〔11〕。

3.4组织FN与糖尿病足溃疡 糖尿病足溃疡可从皮肤开始，深达肌肉、肌腱、韧带及骨组织。通过活检糖尿病足溃疡组织，运用聚合酶链反应(PCR)技术来评估基因表达的FN水平，定量比较显示，与正常皮肤相比，糖尿病足溃疡组织FN mRNA水平减少大约3倍〔18〕。Maione等〔19〕通过创建一个3D组织模型，成功模拟糖尿病足溃疡患者体内ECM微环境，实验显示糖尿病足溃疡成纤维细胞分泌的ECM与正常人溃疡分泌的相比，糖尿病足溃疡患者伤口的ECM沉积减少，FN含量减低，这与影响糖尿病伤口愈合的主要障碍是ECG在数量和质量上的异常〔20〕的观点一致。

3.5FN能促进糖尿病足溃疡伤口的愈合 Qiu等〔21〕用人PFN治疗糖尿病大鼠的皮肤伤口，并与使用生理盐水的对照组相比，前者伤口愈合时间明显缩短，证明人PFN能促进糖尿病伤口的愈合，这种效应可能包括了人PFN促进了伤口愈合的进程，增加了成纤维细胞的活性和增加了TGF-β的释放，而TGF-β又可以通过促进瘢痕成纤维细胞合成更多的FN和胶原蛋白，引起ECM沉积增加导致瘢痕形成〔22〕。

另外，设计建立FN片段与生长因子微环境可促进糖尿病溃疡伤口和骨组织的愈合，当生长因子(包括VEGF-A165，PDGF-BB，and BMP-2)和FN III9-10和FN III12-14呈现在同一多肽链(FN III9-10/12-14)的近端时，它能极大地促进血管内皮生长因子(VEGF)-A和血小板源生长因子(PDGF)-BB在皮肤修复上的效果，及骨形态发生蛋白(BMP)-2和PDGF-BB参与骨修复的作用，表明多功能FN III9-10/12-14大大增强体内生长因子的再生作用，这已在糖尿病小鼠慢性伤口模型上得到验证〔23〕。还有，Hocking等〔24〕直接运用FNIII1HRGD(一个小型的嵌合纤维连接蛋白片段)作用于糖尿病小鼠的皮肤伤口，它能够促进细胞黏附、增殖和ECM的沉积，从而显著加快了糖尿病小鼠全层皮肤伤口闭合时间及显著增加了肉芽组织的厚度。

综上，糖尿病足溃疡的危害可造成截肢，2010年全年对糖尿病截肢患者进行回顾性地调查，显示糖尿病足截肢患者住院费用平均为26 138元，住院时间为33 d〔25〕。于是研究新的治疗手段可以提高治疗率，降低费用，减少患者痛苦。总之，糖尿病足溃疡要多学科协作治疗，具体问题具体分析。由于糖尿病足病血管、神经病变，可导致早期PFN生成增加，但当溃疡合并感染时，PFN、组织FN下降，所以采用PFN能正确反映糖尿病足溃疡的严重程度；同时运用FN制剂治疗糖尿病足顽固性溃疡，可以缩短住院时间，减少住院费用，最大程度的挽救患者肢体，减少截肢。但目前运用FN机制不明，需要进一步研究糖尿病足溃疡患者PFN及组织FN的变化，为今后临床运用FN制剂奠定基础。

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〔2017-01-19修回〕

(编辑 李相军)

R589.1

A

1005-9202(2017)21-5474-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.21.113

国家自然科学基金面上项目(81170823)；湖南省高层次卫生人才“225”工程培养项目资助；湖南省中医药管理局2015年重点项目(201533)；湖南省教育厅2016年项目(16C0965)；湖南省科技厅项目(2015JC3011，2015JC3018)；湖南省卫计委2015年计划项目(B2015-70)

1 中南大学湘雅医院眼科

李强翔(1970-)，男，博士后，主任医师，硕士生导师，主要从事糖尿病研究。

肖 赫(1989-)，男，在读硕士，主要从事糖尿病研究。