酸性成纤维细胞生长因子治疗糖尿病溃疡的研究进展

杨建平，向小燕，刘应平，左蕊，李颖慧，周国富

（川北医学院附属医院，四川 南充）

0 引言

糖尿病溃疡是临床比较常见的一种难治性慢性溃疡疾病，aFGF 对糖尿病溃疡有一定的治疗作用，但其具体的作用机制还需进行进一步研究。本文在阐述该疾病发病机制的基础上，对aFGF 治疗方面的研究进行了综述。

1 糖尿病溃疡的研究背景及发病机制

糖尿病溃疡是糖尿病患者中较为高发的一种并发症，其致残率、病死率高，大约15%-25%的糖尿病患者会在一生中的某个时候出现因糖尿病而发展来的慢性足部损伤[1]。据报道，糖尿病足部溃疡可致高的截肢率[2]，中等收入国家更常发生因糖尿病及相关并发症导致死亡的现象。患者经济负担重，目前用于治疗糖尿病创面的支出比没有糖尿病的创面支出高2.3 倍[3]，高收入、中等收入和低收入国家之间存在巨大差异，在发达国家，糖尿病医疗卫生资源中12%-15%被糖尿病足占用，而在发展中国家，该比例则高达40%[4]。治疗费用和病例数的增长强调了对糖尿病溃疡患者的治疗。

糖尿病足溃疡发病较公认的机制主要是高血糖可致的神经病变、外周血管病变、持续的高炎症状态等，愈合过程中一些分子和细胞特性与糖尿病足溃疡愈合障碍相关，与糖尿病的难以愈合有关的因素还主要包括氧化应激、晚期糖基化终产物的过度形成、金属蛋白酶浓度高、细胞异常和基因表达的调节等。糖尿病溃疡的愈合过程主要包括肉芽组织形成、血管化、表皮的再生等。

2 aFGF 的研究现状及其对糖尿病溃疡的治疗作用

aFGF 是成纤维细胞生长因子中目前研究较为广泛的一种因子，由Thomas 于1984 年从牛脑中分离纯化得到，因在生理盐水中的等电点约5.6 而命名。aFGF 在人体分布广泛，对中胚层和神经外胚层来源的组织细胞作用较广泛,主要分为肝素结合区、受体结合区、核转位区，发挥着调节DNA 合成、细胞增殖并刺激血管增生的作用。aFGF可作用于成纤维细胞、血管内皮细胞和角质形成细胞，是一种有效的促有丝分裂剂和趋化剂，能够以高亲和力结合所有已知的FGF 受体。aFGF 在体外对血管内皮细胞具有促有丝分裂和趋化作用，在体内可促进血管生长或血管生成。aFGF 可促进肉芽组织中成纤维细胞与血管内皮细胞的分裂与分化，同时可以诱导上皮细胞的迁移并促进上皮细胞的分裂增生并伴胶原酶和血纤溶酶激活物的释放。aFGF 于帕金森症、老年痴呆、脊髓损伤、冠心病、肾脏、肝脏等内脏损伤方面有着广泛的研究，同时在烧伤、手术切口、激光术后、皮肤撕脱伤、慢性溃疡等皮肤黏膜的损伤及骨腱愈合、减少瘢痕形成等方面有一定研究。其中糖尿病溃疡是慢性溃疡中发病率、致残率及致死率中较高的一种创面，目前对糖尿病溃疡的研究已经成为慢性溃疡中的主要研究部分。

aFGF 对糖尿病溃疡愈合的机制主要是通过增加细胞增殖能力来促进创面肉芽组织生长，诱导血管再生、增殖和分化，提高胶原蛋白含量。对糖尿病溃疡创面的治疗方式很多，如负压辅料、真皮基质、生长因子、干细胞技术等。生长因子治疗创面目前已经有30 余年了，aFGF 目前研究较为广泛，徐家胜等为探讨aFGF 与表皮生长因子对糖尿病足创面愈合的影响，将招募的199 例糖尿病足溃疡患者随机分为4 组：EGF 组(n=50)、aFGF 组(n=50)、EGF+aFGF 联合组(n=50)和生理盐水对照组(n=49)。各组患者每日换药一次，换药时局部应用生长因子试剂。观察创面愈合所需时间，同时记录创面愈合率和肉芽组织生长情况。结果表明EGF 和aFGF 对创面愈合有明显的促进作用，研究通过对比不同生长因子及联合治疗方式来研究生长因子对糖尿病创面的作用。Blaber 等[5]通过研究2 型糖尿病创面愈合受损的有用模型NONcNZO10 / LTJ鼠——更真实地模拟人类代谢综合征和肥胖诱导的2 型糖尿病，使用夹板在小鼠身上制造伤口来模拟糖尿病创面，局部应用正常和突变的aFGF 后对伤口愈合进行定量研究。结果表明，aFGF 的工程化形式是一种潜在的促进糖尿病皮肤创面愈合的“第二代”疗法。生长因子具有广泛的生物活性，具有促进细胞增殖、修复和再生组织等功能，在伤口愈合过程中发挥着重要作用。

3 aFGF 在血糖控制、神经损伤、血管损伤等方面的研究

3.1 aFGF 在血糖控制方面的研究

糖尿病患者血糖控制情况，对糖尿病及其并发症的治疗有指导意义，严格控制患者血糖有助于减少微血管并发症的发生。对于未发生足部病变等并发症的患者，应尽量使血糖达标，以降低并发症的发生风险，对于已经发生并发症的患者，尽量控制血糖，可减缓并发症进一步加重，加强血糖控制可能会降低糖尿病足综合征患者的截肢风险。对糖尿病患者血糖的控制显得格外重要，目前相关研究表明aFGF 可以降低2 型糖尿病小鼠血糖，且不会导致如胰岛素样的低血糖症状。有研究表明aFGF 可能通过增加β 细胞的分化来达到降糖作用，也有研究提出aFGF急性降糖作用可能是抑制下丘脑-垂体-肾上腺轴的结果。Tennant 等[6]给糖尿病小鼠模型周围和中枢给药途径给予FGF-1，来逆转高血糖症，并于实验7d 后分离出胰岛用于分析胰岛素的分泌，结果表明中枢和外周给药的方式给予aFGF 显著降低了体内血糖，并增加了糖尿病小鼠的离体胰岛胰岛素分泌。Hyeon-Jin 等[7]通过犬脂肪间充质干细胞体外诱导胰岛素抵抗模型，利用抗aFGF 抗体中和模型中的aFGF 抗体。通过检测基因表达水平的胰岛素受体底物和葡萄糖转运体类型4 作为胰岛素抵抗指标，表明aFGF 可通过旁分泌，在犬脂肪间充质干细胞体外诱导胰岛素抵抗模型中作为替代胰岛素敏化剂。

3.2 aFGF 在神经病变方面的相关研究

糖尿病合并感觉缺失的患者发生糖尿病溃疡风险增加7 倍,有45%-60%的糖尿病溃疡因神经病变引起，保护性感觉如痛觉、压力和温度觉等的丧失是引起非自觉性创伤的主要原因，自主神经病变所造成的糖尿病患者足部皮肤皲裂和动静脉短路可以加速感染和溃疡的形成。对神经损伤的修复体现得较为重要，至今有大量实验研究aFGF 对神经损伤的修复，aFGF 可促进周围神经移植后的存活率及神经结构的再生。刘艳梅等通过制备硫酸化壳寡糖结合酸性成纤维细胞生长因子，以提高aFGF 的生物活性，来研究坐骨神经损伤的大鼠神经恢复情况，通过爪撤退阈值和热撤退阈值来测验检测结果，结果表明aFGF 可促进神经元的生长和存活，硫酸化壳寡糖可以提升aFGF 对神经细胞的保护作用，并提高了坐骨神经损伤大鼠的神经修复和功能恢复的效率。Li 等[8]通过研究表明aFGF 通过诱导过氧化物酶1 调节自噬和抗活性氧能恢复脊髓损伤，保护神经组织恢复,显著改善和促进轴突再生和髓鞘再生；黄太萍等[9]通过建立海马星形胶质细胞的体外培养模型,表明aFGF 可减轻对庆大霉素诱导的海马星形胶质细胞凋亡,并可能阻碍细胞早期凋亡的进一步发展；有研究进一步发现aFGF 可能通过P38 和ERK1 信号通路对抗庆大霉素诱导的海马星形胶质细胞损伤过程中发挥作用。

3.3 aFGF 在血管损伤方面的相关研究

糖尿病溃疡主要存在因糖尿病所致的微血管病变，致创面血供不足，缺乏足够的营养物质来为创面的修复提供条件，由此导致修复能力低下。aFGF 可增加VEGF 表达，进而在缺血区诱导大量新生血管形成。aFGF 能通过促使机体分泌足够的转化生长因子-β(TGF-β)和增殖细胞核抗原，来诱导血管分化，增加新生毛细血管密度，改善创面微循环，给糖尿病溃疡的修复提供充足的氧和营养物质，同时TGF-β 和PCNA 也能通过增加成纤维细胞增殖，并且促其分泌充足的胶原纤维和胞外基质成分，来参与肉芽组织形成、创口收缩及组织重建的过程。Hoseini 等[10]利用脂源性间充质干细胞(adipose-derived mesenchymal stem cells，AD-MSCs) 与游离质粒的aFGF 转染编码成AD-MSCsaFGF 首次研究了aFGF 在提供血管增殖所需的微环境中的作用，通过大鼠实验证实AD-MSCsaFGF 有效分泌了功能性aFGF 促进血管生成；南燕等[11]通过腹腔注射成纤维细胞生长因子1 非促分裂突变体(non mitogenic mutant of fibroblast growth factor 1, nFGF1)作用于链脲佐菌素和高脂饮食诱导的2 型糖尿病大鼠模型，监测血糖及主动脉血管功能，表明nFGF1 可以有效保护2 型糖尿病大鼠的主动脉血管功能。郑雷等通过超声检查评估载有aFGF 的纳米脂质体结合超声靶向微泡破坏对链脲佐菌素建立的糖尿病大鼠模型的研究，通过常规超声心动图，速度矢量成像，实时心肌对比超声心动图和组织形态学等方式评估该方法对糖尿病大鼠左心室功能和血流灌注的影响，结果表明aFGF 可以通过增加血管，改善心肌微循环来改善左心室心肌的灌注。

3.4 aFGF 对糖尿病溃疡其他致病机制的相关研究

众所周知，氧化损伤与包括皮肤溃疡在内的糖尿病相关并发症有关，丙二醛(malondialdehyde，MDA)是脂质过氧化的最终产物，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一种生物活性物质，可以清除代谢过程中产生的有害物质；谢丽云等通过研究aFGF 对糖尿病大鼠难治性创面的治疗，发现糖尿病组在同一时间点MDA 含量显著高于正常对照组，而SOD 活性显著低于对照组。aFGF 组与糖尿病组比较，溃疡模型建立后第7d 和第14d，MDA含量显著降低，SOD 活性显著升高。皮肤组织MDA 含量和SOD 的变化提示aFGF 可能通过减轻氧化应激来减轻糖尿病溃疡的损伤程度。在正常生理条件下，FGF 与酪氨酸激酶受体结合，刺激成纤维细胞和血管内皮细胞的向创面的移动。晚期糖基化终产物（advanced glycation end products，AGEs）在糖尿病患者的血管病变、神经病变和创面难愈等方面均扮演重要角色，成纤维细胞生长因子和AGEs 具有相同的受体结合位点，因此当AGEs 浓度升高时，成纤维细胞生长因子的功能被抑制。相反，当局部用成纤维细胞生长因子时，外源性成纤维细胞生长因子的增加抑制了AGEs 与酪氨酸激酶受体的结合，并加速了伤口的愈合。

4 安全性及未来研究展望

4.1 安全性

aFGF 具有广谱的促有丝分裂能力，研究者担忧其具有潜在的诱发和促进肿瘤形成等的风险，但目前还未见其诱发和促癌的报道，目前删除有丝分裂活性的改构体（M aFGF）——重组人酸性成纤维细胞生长因子（recombinant human acidic fibroblast growth factor， rhaFGF）定向去除了野生型aFGF 的促有丝分裂活性，皮肤用药的药代动力学研究证明,rhaFGF 不能通过透过正常皮肤而进入体内, 当皮肤受损后,可通过破损部位进入血液循环，但由于rhaFGF 的半衰期较短,因此在体内无蓄积作用，吸收后rhaFGF 对皮肤有较大的亲和力可向其他皮肤扩散,且远处皮肤含量较高；李章等通过将不同高浓度的rhaFGF卡波姆940 水凝胶用于新西兰兔皮肤伤口模型旨在揭示对靶器官的毒性反应的毒性剂量。局部给予不同浓度的rh-的aFGF 卡波姆940 水凝胶，每日剂量分别为900IU/cm2, 1800IU/cm2, 3600IU/cm2持续28d。通过对指定时间点新西兰兔的一般行为、血生化、皮肤过敏反应、免疫原性、免疫毒性及组织病理学进行分析。结果显示,兔子的食物摄入量、体重、体温、心率和视力的检查都是正常的,说明rhaFGF 的水凝胶没有明显的毒性作用。中、高剂量rhaFGF 水凝胶组结果显示附近淋巴结淋巴细胞数量增加,可能造成肠系膜淋巴结滤泡增生,停药观察14d 后症状缓解。免疫原性研究表明,抗rh-aFGF 的血清抗体效价随着药物应用的时间和数量增加而增加。给药停止后,抗体效价降低,一些老鼠抗体效价甚至消失。总之,长期使用rhaFGF 卡波姆940 水凝胶的安全剂量为900IU/cm2,是提出的临床剂量的10 倍。

4.2 研究展望

aFGF 结构及功能的研究较为广泛，但aFGF 稳定性尚差，为进一步研究aFGF 更有效果作用方式，现有部分学者通过结合其他介质的方式改变aFGF 的形式，来使其能更大限度的到达作用部位[12]。aFGF 对烧伤创面研究较为广泛，对糖尿病溃疡等慢性创面的研究相对较少，且对aFGF的作用方式、作用时机及药物作用较适浓度的研究较少，可进一步将研究聚焦于这些方面。