糖尿病性下肢血管病变发病机制的研究进展

张梦丹，朱凌燕，刘玉

糖尿病合并下肢动脉粥样性病变（LEAD）是导致足部溃疡及下肢截肢，尤其是高位截肢、再次截肢的主要原因［1］。糖尿病性下肢血管病变发病机制复杂，包括促进其发生发展危险因素的增加及其保护性有益因素的减少，各种因素相互关联，最终形成共同通路导致动脉粥样硬化（AS）。本文就糖尿病性下肢血管病变发病机制的研究进展综述如下。

1 促进糖尿病性LEAD 发生发展因素

1.1 炎症标志物：C 反应蛋白（CRP）、脂蛋白相关磷脂酶A2（LP-PLA2）、纤维蛋白原（FIB）CRP 是肝脏细胞合成的一种敏感、非特异性急性炎症时相蛋白，脂肪组织分泌的肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白介素6（IL-6）是肝脏合成CRP 主要刺激因子。CRP 可以损伤血管内皮，受损的内皮细胞表达趋化因子（MCP-1 等）、黏附分子（ICAM-1、VCAM-1 等），导致中性粒细胞、单核细胞内皮下浸润增加，进而促进AS 的产生。CRP 不仅反映炎症和AS 病变程度，而且与粥样斑块的不稳定有关。超敏C 反应蛋白（hs-CRP）是血管炎性反应的敏感指标，当组织缺氧、缺血、损伤时其浓度急剧上升，是心血管事件的强烈预测指标。hs-CRP 用于检测低浓度状态炎性反应，可与动脉壁脂蛋白结合，进而产生大量炎性因子及释放过量氧自由基，造成血管痉挛、损伤，加重AS［2］。研究证实AS 组hs-CRP 明显高于非AS 组，hs-CRP 升高是2 型糖尿病下肢血管病变的独立危险因素。LPPLA2 又称血小板活化因子乙酰水解酶（PAF-AH），是近年来发现的一种与CRP 等传统炎性因子不同的炎症标志物，由血管内膜中的巨噬细胞、T 细胞和肥大细胞分泌，参与炎性反应，与AS 密切相关。研究发现，糖尿病合并血管病变患者血清LP-PLA2 水平高于单纯糖尿病患者，LP-PLA2 对预测糖尿病血管并发症有一定的价值。糖尿病患者血清LP-PLA2 水平与下肢血管狭窄程度呈正相关。FIB 是血浆中含量最高、机体止血过程中最重要的凝血因子，血栓形成的重要反映底物，也是一种炎症标志物。FIB 增高使血液黏稠度增加、血小板聚集增强，引起血管内皮细胞损伤，并诱导炎性细胞浸润和炎性因子IL-6、CRP、TNF-α 等的高表达。研究证实，2 型糖尿病合并下肢血管病变患者FIB 水平高于单纯糖尿病患者，且随病变程度加重，升高更为明显［3］。FIB 是大血管AS 的一个独立危险因子，并能预测严重程度，在糖尿病下肢血管病变的发生、发展过程中起重要作用。AS 时CD8+T 淋巴细胞数量减少，中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）可反映机体炎症水平。研究发现，冠状AS 患者NLR 升高，NLR 是2 型糖尿病患者下肢动脉病变的危险因素。

1.2 血清基质金属蛋白酶9（MMP-9）、血管内皮生长因子（VEGF）MMP-9 是MMPs 家族中的一个重要成员，主要由中性粒细胞、巨噬细胞产生，能降解胶原蛋白、纤维蛋白、明胶、弹性蛋白、黏结蛋白等多种细胞外基质（ECM）。MMP-9 参与炎性反应和血管内皮细胞损伤，与AS 关系密切。研究证实，2 型糖尿病合并下肢血管病变患者血清MMP-9 水平高于单纯2 型糖尿病患者，2 型糖尿病患者高于正常人。VEGF 与其特异性受体（VEGFR）进行结合，具有增加血管通透性，改变细胞外基质，从而促进内皮细胞迁移、增殖以及新生血管的形成。冠状动脉狭窄、缺血缺氧可引起单核细胞侵入动脉血管壁，生成VEGF 增多，促进血管新生，有助于侧支循环形成。然而，VEGF 也参与了AS 内病理性的血管新生，VEGF 与AS 密切相关［4］。研究发现，2 型糖尿病下肢血管病变患者血浆VEGF 水平较单纯2 型糖尿病患者明显升高，且VEGF 与老年2 型糖尿病患者下肢血管病变的严重程度相关［5］。

1.3 脂肪因子：chemerin chemerin 是近年来新确认的具有趋化作用的一种脂肪因子，与炎症、体脂、糖脂代谢等密切相关，因此与肥胖、高血压、糖尿病、高脂血症、心血管疾病等多种代谢紊乱疾病相关。肥胖是一种慢性低度炎症状态，与多种代谢紊乱疾病密切相关，包括高血压、高脂血症、2 型糖尿病及心血管疾病等。肥胖患者chemerin 水平增加。肥胖患者通过减脂手术、低热量饮食、运动等生活方式干预，体质量下降后血浆chemerin 浓度降低明显［6］。chemerin 可通过改变炎性递质的分泌来增加炎症应答反应，对持久的慢性炎症有潜在的正反馈作用。血液循环中chemerin 水平的增加，与炎症因子CRP、TNF-α、IL-6 呈正相关，且脂肪组织是这些因子的主要来源。Osman 临床研究发现代谢综合征、2型糖尿病患者血清chemerin 水平高于健康人群，并证明血清chemerin 水平与收缩压、舒张压、腰围、空腹血糖水平、胰岛素抵抗指数、总胆固醇、低密度脂蛋白和三酰甘油水平呈正相关，与高密度脂蛋白呈负相关。国内研究显示，糖尿病患者chemerin 水平升高与LEAD 病变程度相关，可能是糖尿病性下肢血管病变发生发展的危险因素之一。

1.4 同型半胱氨酸（Hcy）、血尿酸（UA）Hcy 是一种反映血管损伤的含硫氨基酸，是蛋氨酸代谢的中间产物。Hcy 是AS 和冠心病的一个独立危险因素。研究证明了糖尿病患者大血管病变（冠状动脉病变、脑血管病变、外周血管病变）程度与血浆Hcy 水平呈正相关。高Hcy 血症导致AS 的可能机制：（1）Hcy 使氧自由基产生增加，脂质过氧化，引起内皮细胞损伤；（2）脂质过氧化，氧化修饰的低密度脂蛋白容易被巨噬细胞吞噬，随后巨噬细胞转化为泡沫细胞，导致脂质条纹病变的产生和纤维斑块的形成；（3）高Hcy 促使内皮细胞、血管平滑肌细胞、单核/巨噬细胞分泌的MCP-1、IL-6 等炎性因子增多，诱导炎症性反应，促进AS 的发生；（4）引起血管平滑肌细胞增殖、细胞外基质成分的沉积。UA 是体内嘌呤代谢的最终产物，多项研究表明高尿酸血症是心脑血管疾病的独立危险因素。血UA 水平同CRP、TNF-α、IL-6、IL-18 呈独立正相关，提示UA 可能通过炎性因子参与AS 的形成。UA 进入血管平滑肌细胞，上调CRP、MCP-1 的表达，促使炎性反应，刺激血管平滑肌细胞增生。UA 还能作用于内皮细胞，增加血管壁CRP 的表达，导致内皮功能紊乱。随着血UA 水平的增加，女性2 型糖尿病患者下肢血管病变发生率逐渐升高，提示高尿酸血症是女性糖尿病下肢血管病变的危险因素。也有研究认为高水平UA 和CRP 是老年男性糖尿病患者发生下肢血管病变的危险因素。

1.5 微量白蛋白尿（MAU）、尿白蛋白/尿肌酐（UACR）MAU 的出现可能提示全身广泛的血管内皮功能紊乱，不仅存在微血管，也存在于全身的大血管，是AS 的早期表现。糖尿病慢性肾脏病变患者出现临床蛋白尿，尤其是大量白蛋白尿以后，下肢血管病变的概率也明显增加。晚期糖基化终末产物（AGEs）与肾小球足细胞损害相关，考虑糖尿病AGEs 增加是蛋白尿产生和下肢血管病变共同的病理生理途径。研究发现UACR、LDL-C 是2 型糖尿病下肢血管病变的独立相关因素，随着尿蛋白程度的增加，下肢动脉狭窄程度也加重［7］。

1.6 其他因素 近年来血糖波动与糖尿病血管病变是个热点问题，大量研究表明血糖不稳定对糖尿病慢性并发症的危害可能超过平均血糖水平。国内外研究表明，在糖化血红蛋白（HbA1c）达标时，如血糖波动仍较大，糖尿病血管并发症风险并未降低，仅用HbA1c来评估糖尿病患者的血糖控制状况是远远不够的。2 型糖尿病合并LEAD 患者的血糖波动与hs-CRP 密切相关，可能通过诱发体内炎性反应、氧化应激引起LEAD 的发生、发展［8］。性激素结合球蛋白（SHBG）是肝细胞产生的一种糖蛋白，其主要功能是特异性地与血液中性激素结合，运输到靶器官后释放出来。国内研究发现，SHBG 是糖尿病患者大血管病变的危险因素［9］。绝经后2 型糖尿病合并下肢血管病变患者SHBG 水平明显低于2 型糖尿病未合并下肢血管病变患者，可能是低血清SHBG水平与糖脂代谢紊乱、胰岛素抵抗等有关。

2 保护性有益因素

2.1 脂肪因子：网膜素-1、脂联素（APN）脂肪组织不仅储存能量，也是一个活跃的内分泌器官，分泌瘦素、脂联素、TNF-α、IL-6 等多种脂肪因子，在维持体内能量代谢平衡、糖脂代谢、细胞发育、神经内分泌等方面发挥重要作用。网膜素是一种特异性表达于网膜脂肪组织的细胞因子，主要有2 种异构体，网膜素-1 和网膜素-2，前者是循环血中的主要亚型，反映基因的表达水平。网膜素-1 能增加胰岛素敏感性，改善胰岛素抵抗，改善血管内皮功能紊乱、舒张血管，并可与炎性因子相互调节，抑制炎症，从而有抗AS 的作用［10］。相比于2 型糖尿病患者、正常人，LEAD 患者血清网膜素-1水平更低，且网膜素-1 与空腹血糖（FPG）、HbA1c、总胆固醇（TC）、hs-CRP、TNF-α、IL-6 呈负相关，与高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）呈正相关［11］，血浆低网膜素-1 水平是2 型糖尿病下肢血管病变发生发展的危险因素。APN 是脂肪细胞特异性分泌的一种蛋白质，与体质指数（BMI）、FPG、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）等呈负相关，与TNF-α 相互拮抗，具有增加胰岛素敏感性，调节糖脂代谢，抗炎，改善内皮细胞功能及抗AS 的作用。研究发现，糖尿病合并下肢血管病变患者APN水平低于单纯糖尿病患者，单纯糖尿病患者低于正常人。

2.2 25 羟维生素D 25 羟维生素D 是维生素D 在体内的主要存在形式，因此检测25 羟维生素D 可以反映机体维生素D的储存水平。维生素D 在肝脏25 羟基化，变成25 羟维生素D，然后在肾脏1α 羟基化，转变为活性1，25 羟维生素D。维生素D 参与钙磷代谢、防止骨质疏松，还具有维持组织对胰岛素敏感性，调节免疫、炎性反应，调控细胞增殖、分化、凋亡及抗肿瘤等作用，与糖尿病、高脂血症、心血管疾病、肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关。维生素D 保护外周动脉的可能机制：抑制CRP、TNF-α、IL-6 等炎性因子的表达及减轻炎性反应，进而减少动脉血管壁的慢性炎性反应；调控脂联素、瘦素等脂肪细胞因子；抑制血甲状旁腺素（PTH）水平；抑制肾素-血管紧张素醛固酮系统［12］；抑制血管平滑肌细胞增殖及血管重构；促进胰岛β 细胞分泌胰岛素及减轻外周组织胰岛素抵抗等。研究发现，2 型糖尿病及其大血管并发症常存在维生素D 缺乏或不足［13］。2 型糖尿病下肢血管病变患者血25 羟维生素D 水平明显低于单纯2 型糖尿病患者，低水平血25 羟维生素D 是2 型糖尿病下肢血管病变的独立危险因素之一。

3 共同通路：炎性反应、氧化应激、血管内皮功能

AS 病理改变包括内皮脂质沉积，FIB 及其降解产物等的沉积，内皮细胞损伤，炎症细胞浸润，泡沫细胞形成，细胞外基质受损，血管壁中层平滑肌细胞增殖，并逐渐趋向内膜，动脉硬度增加。血管病变与机体代谢紊乱、机体免疫功能障碍、氧化应激、炎性反应和炎性因子损伤以及血管内皮功能障碍等密切相关，并相互关联［14］。AGEs 是指蛋白质、脂质或核酸等大分子在没有酶参与的条件下，自发的与葡萄糖或其他还原单糖反应所生成的稳定的共价加成物，是非酶糖基化反应的终产物，在AS、糖尿病慢性并发症的发病机制中起重要作用。FPG、HBA1C 及LDL-C 与AGEs 呈正相关，提示糖脂代谢紊乱促进AGEs 形成。

糖尿病是一种自然免疫和慢性低度炎症性疾病。AS 是一个复杂的慢性炎症过程，炎性反应贯穿于AS 的发生和发展过程中，多种炎性递质在糖尿病的发展中发挥重要作用，如肿瘤坏死因子（TNF）、白介素（IL）、CRP、脂蛋白相关性磷脂酶A2（LP-PLA2）等。通常炎性递质不仅促进AS 的发生，而且与其AS 程度密切相关。这些细胞因子组成复杂的网络，损伤血管内皮细胞，促进血管病变发生发展，形成恶性循环［15］。

正常生理状态下，体内不断产生活性氧代谢产物（ROS），并被细胞内外的抗氧化系统清除，保持平衡，不会造成氧化损伤。如果ROS 的产生及抗氧化防御之间明显不平衡，就会引起细胞的破坏和损伤［16］。高血糖时，蛋白质等发生非酶促糖化，机体产生大量AGEs，诱导机体产生大量的ROS，导致机体处于氧化应激状态及抗氧化能力降低，并促进炎性细胞、内皮细胞等表达多种炎性因子，造成血管内皮细胞损伤。MDA 是机体内脂质过氧化典型的分解产物，间接反映机体细胞受氧自由基攻击的程度。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）是反映机体清除氧自由基的能力，机体抗氧化损伤的重要屏障。研究表明，高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗及血脂异常等共同导致糖尿病患者体内氧化应激水平高。氧化应激损伤是血管AS 发生发展的关键，不仅引起大血管病变，也引起微血管病变，是糖尿病慢性并发症发生的共同通路和中心环节。多项研究证实可以通过降低机体氧化应激水平，降低脂质过氧化，提高机体抗氧化能力，增强机体氧自由基清除，减轻氧化应激对血管的损伤，进而达到保护血管的目的［17］。

内皮细胞是一种多功能细胞，能合成和释放多种活性物质，具有维持血管壁完整、调节血管舒缩、防止血栓形成等多种作用。血管内膜的局部炎性反应引起内膜增厚和斑块破裂，导致血管内皮损伤，引起凝血纤溶系统和血小板活性增加，促进血栓形成［18］。由于糖尿病病程、血脂代谢紊乱、慢性炎症刺激、血糖水平不稳定等因素损伤血管内皮细胞［19-23］，产生大量氧自由基，氧化应激反应增强，AGEs、脂质过氧化可促进血管壁炎症，在各种促炎因子、趋化因子、黏附因子和生长因子的协同作用下，氧化修饰的低密度脂蛋白胆固醇（Ox-LDL-C）易被巨噬细胞吞噬形成泡沫细胞，使胆固醇沉积在血管内皮，促进AS 的形成和发展。

综上所述，年龄、肥胖、吸烟、糖尿病病程［24-27］、高糖化血红蛋白、高胰岛素血症、高血压（特别是收缩压）、血脂代谢紊乱（尤其是高LDL-C 血症）、高尿酸血症、高同型半胱氨酸血症、微量白蛋白尿、大量白蛋白尿、颈动脉斑块等传统和非传统高危因素，均是糖尿病下肢血管病变的危险因素［28-30］。随着分子、细胞水平研究越来越深入，未来糖尿病性下肢血管病变的治疗，不仅是通过控制高危因素，从细胞水平阻断高危因素的共同作用通路，增加保护性有益因素，研发促进血管正常化的多靶点多途径协调作用新药，成为治疗糖尿病血管并发症的新方向［31］。