糖尿病足创面皮肤基质相关细胞因子研究进展*

蔡小艳 综述，符茂雄 审校

(1.海南医学院临床医学院，海南 海口 570100；2.海南医学院第二附属医院内分泌科，海南 海口 570100)

伤口愈合过程复杂，可分为炎性反应期、肉芽组织形成期、再上皮化期、基质形成期和重塑期。皮肤损伤后预先贮存的白细胞介素-1由角质形成细胞释放，继而破坏上皮屏障；随后血小板脱颗粒并释放α颗粒，α颗粒可分泌生长因子，如血小板衍生生长因子(PDGF)；而PDGF可将中性粒细胞吸引到相应伤口，从而进一步清除细菌。在来源于激活巨噬细胞或成纤维细胞的转化生长因子(TGF)-β介导下巨噬细胞可增强炎性反应并参与组织清创。在血小板释放的血管内皮生长因子(VEGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)的介导下内皮细胞增殖并形成血管。TGF-β和PDGF可诱导成纤维细胞浸润和表型改变，形成肌成纤维细胞，从而加速创面愈合。皮肤发生损伤后创面组织释放出的FGF、TGF-α可刺激上皮细胞发生增殖。上皮细胞再上皮化，角质形成细胞迁移至细胞外基质。在伤口愈合后角质形成细胞分化，帮助恢复屏障功能。胶原蛋白及弹性纤维骨架取代肉芽组织，蛋白多糖及糖蛋白渗入骨架。新胶原的合成由TGF-β介导，PDGF介导旧胶原的分解，从而实现组织重塑。伤口愈合的成功依赖于细胞因子、生长因子和化学因子的协同作用，细胞过程中的复杂信号可以整合。

1 传统细胞因子

1.1TGF TGF分为低、高水平TGF，是一种多功能生长因子。低水平TGF可促进成纤维细胞发生增殖，而高水平TGF可诱导成纤维细胞分化，并且参与创面愈合的多个时期，如炎性反应期及肉芽组织增殖期。有研究表明，TGF-β1和细胞内TGF-β1/Smads信号传导通路可促进糖尿病足溃疡创面愈合[1]。SCIMECA等[1]应用富含TGF-β的血小板血浆成功治疗了1例难治性糖尿病足溃疡患者，使TGF对糖尿病足溃疡愈合的疗效更加确切。

1.2表皮细胞生长因子(EGF) EGF是一种由巨噬细胞、成纤维细胞及血小板分泌的细胞因子，通常以旁分泌的形式刺激细胞中胶原纤维生成，从而加速创面愈合。体外实验表明，外源性EGF可上调局部皮肤组织中EGF mRNA表达，增加创面胶原纤维生成，增强创面修复强度[2]。局部应用EGF于糖尿病足创面可加速上皮再生，极大地改善创面微循环，缩短愈合所需时间。

1.3FGF FGF由多种细胞合成分泌而来，包括角质形成细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等。该类细胞因子可在一定程度上刺激血管内皮细胞发生增殖，从而形成血管。当急性创面形成时FGF分泌增多，从而促进成纤维细胞发生增殖、迁移，加速组织上皮化。相关研究证实，糖尿病足创面形成时非酶促糖基化反应增加，大量糖基化终产物在创面中积累[3]。局部应用FGF可有效抑制糖基化终产物蓄积，减少足部溃疡病理损伤，加速创面愈合。

1.4PDGF PDGF是一种多肽生长因子，可刺激胶质细胞及成纤维细胞发生增殖[4]。PDGF在动脉粥样硬化、创伤愈合等过程中均具有重要作用。目前，PDGF被美国食品药品监督管理局成功批准用于治疗糖尿病足溃疡。含有重组PDGF的凝胶目前已被大量用于治疗难治性损伤，如压疮、放射性损伤等。

1.5VEGF VEGF是一种可促进血管内皮细胞有丝分裂、促进新生血管形成的细胞因子。在创面早期修复的过程中VEGF-A 扮演着重要角色，一方面，有利于促进血管形成；另一方面，可促进血管内皮细胞的迁移及增殖。有研究表明，腺病毒介导的VEGF165可促进相关细胞向创面迁移，如角蛋白细胞、成纤维细胞等，从而有助于上皮的形成，减少创面愈合时间[5]。临床试验结果显示，糖尿病患者血清VEGF-A水平明显低于健康者，伴有血管内皮功能障碍的糖尿病患者VEGF表达降低，进一步加重了糖尿病足溃疡；VEGF能够有助于促进血管形成，加速糖尿病足溃疡愈合[6]。在糖尿病足早期创面区域VEGF刺激血管新生，改善局部缺氧微环境，诱导血浆溶酶原激活物抑制剂及激活剂，从而诱导组织因子等一系列物质在内皮细胞中表达，释放相关细胞因子，促进血管生长，缩短创面愈合时间[7]。

1.6神经生长因子(NGF) NGF属神经营养因子家族成员之一，有助于促进神经系统的发育及分化。此外，还参与了血管形成的过程，有利于加速伤口愈合。NGF通常与位于细胞表面的两种受体相结合，即高亲和力酪氨酸激酶A(TrkA)受体和低亲和力p75受体。近年来，有研究将NGF用于糖尿病大鼠模型的创面修复，结果证实了NGF可加速溃疡愈合[8]。GRAIANI等[9]通过动物实验证明，相比非糖尿病大鼠而言，1型糖尿病大鼠创面中NGF 的高亲和力TrkA受体均较低，而NGF低亲和力P75受体表达则较高；对相应创面区域进行外源性NGF治疗后发现，NGF具有促进创面组织血管形成，且有利于血管内皮细胞发生增殖等一系列作用。SALIS 等[10]同样发现，在糖尿病大鼠缺血组织NGF及高亲和力TrkA受体表达远低于正常者，在给予外源性NGF治疗后缺血组织逐渐愈合，证明NGF在一定程度上可促进糖尿病创面愈合。

1.7胰岛素生长因子(IGF) IGF属于一种细胞增殖调节因子，有助于促进母细胞发生有丝分裂。IGF-1与其特异性受体结合后促使母细胞发生有丝分裂。因此，该类细胞因子在胶质细胞存活、修复过程中具有极其重要的意义。IGF-1的编码基因位于12号染色体短臂之上，是由70个氨基酸共同组成的一条单链多肽，与胰岛素原具有高度同源性。IGF-1 可诱导多细胞因子表达。此外，IGF有利于促进胞外基质的合成及分泌，如胶原、聚葡萄糖胺等，这些物质可帮助加速创面组织修复与改建，与糖尿病足溃疡愈合密切相关[11]。同时，也有相关研究表明，糖尿病足创面中IGF-1表达减少，在溃疡愈合过程中IGF-1逐渐增多[12]。表明 IGF-1的变化可影响糖尿病足溃疡创面愈合。

2 新型细胞因子

2.1趋化因子单核细胞趋化蛋白1(MCP-1) MCP-1是CC类趋化因子，可使单核/巨噬细胞等在炎症部位聚集并激活，参与机体炎性反应和免疫调节。MCP-1通过以下2种途径导致糖尿病足的发生：(1)MCP-1 在巨噬细胞及趋化单核细胞的作用下聚集于外周血管，参与内皮细胞损伤及细胞外基质沉积，从而引发外周血管病变，导致糖尿病足溃疡。(2)MCP-1促进炎症因子释放，导致内皮细胞损伤，基质出现纤维化，引发糖尿病足[13]。此外有研究发现，糖尿病足溃疡患者血清MCP-1 水平明显升高，能招募巨噬细胞引起局部溃疡，发生持续炎症过程，继而抑制伤口愈合[13]。MCP-1是糖尿病足溃疡的独立危险因素之一。KASIEWICZ等[14]建立了体外糖尿病足溃疡模型，从而证实减少MCP-1能帮助阻断糖尿病足创面愈合过程中的炎症信号通路，说明MCP-1可作为糖尿病足溃疡的治疗靶点之一。

2.2激活素 激活素是TGF-β超家族中的一个成员，由角质形成细胞及成纤维细胞产生。激活素的生物学功能通常需依靠丝氨酸/色氨酸激酶信号受体帮助介导，在创面修复过程中激活素出现上调。体外研究证实，真皮成纤维细胞可在激活素的诱导下进行增殖及终末分化[15]。因此，从理论上讲，将激活素导入溃疡创面可治疗慢性创面。

2.3促黑素 绝大部分促黑素是由脑垂体中央部位产生的，而一部分则来自周围组织和器官。绝大部分促黑素来源于前阿黑皮素，皮肤是前阿黑皮素衍生肽的一个重要来源。绝大多数促黑素受体细胞表达区域位于皮肤毛囊及基底层。最新研究表明，小鼠创面边缘上皮中炎性细胞及角质形成细胞高表达促黑素。与正常皮肤比较，烧伤创面中角质形成细胞表达促黑素和黑素皮质激素-1受体水平上调[16]。在创面修复过程中促黑素和黑素皮质激素-1受体表达的时空变化符合表皮干细胞动员迁移至创面的规律。伤口愈合涉及止血、炎性反应、细胞增生、组织重塑等一系列过程，任意环节均涉及多种因素，而促黑素在伤口愈合过程中则扮演着调节各种生物因子功能的角色。促黑素可结合促黑素受体，抑制伤口愈合中胶原的过度沉积，抑制瘢痕的形成。此外，促黑素可通过调节巨噬细胞和一些炎症因子调节创面的愈合。

2.4骨形成蛋白(BMPs) BMPs是一个可通过激酶受体发挥作用的TGF-β超家族成员；同时，也是该类超家族中具有多功能的一种高效生长因子。在创伤组织中BMP-4、BMP-6、BMP-7均有表达，特别是在成纤维细胞及角质形成细胞中。外源性重组人BMP-7对人角膜上皮细胞和基质细胞功能有影响。有研究在BMP-7存在情况下对上皮细胞进行了转录组范围的基因水平表达谱分析，基因本体分析结果显示，BMP-7刺激激活TGF-β信号和细胞周期途径，表明BMP-7刺激上皮细胞发生运动及迁移，激活上皮细胞和基质细胞中有丝分裂原活化蛋白激酶级联蛋白[17]。BMP-7有助于上皮细胞向间充质细胞转化样反应，并在创伤愈合过程中发挥了相当于TGF-β的作用。

2.5结缔组织生长因子(CTGF) CTGF是一种基质相关肝素结合蛋白，可直接与整合素结合，有助于促进成纤维细胞合成、增殖及趋化。创面发生后CTGF表达量增加，与 CTGF参与基质形成、重构功能及再上皮化相关。此外，其还作为一种强诱导剂，能诱导纤连蛋白、Ⅰ型胶原及整合素受体形成，从而扮演介导者的角色。CTGF通常在伤口愈合过程中具有潜在疗效。有报道在兔耳皮肤外伤创面伤后的前40天结缔组织生长因子的表达呈持续升高，从而证实了CTGF是创面愈合所必需的一种细胞因子[18]。

2.6粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF) GM-CSF在创面皮肤伤口愈合的炎性期具有重要作用，能在伤口处增加中性粒细胞数目并增强其功能，皮下注射GM-CSF可促进溃疡愈合。GM-CSF是一种全程参与创面愈合的调控因子。ZHAO 等[19]进行的未含重组人GM-CSF凝胶基质和含重组人GM-CSF凝胶基质的对比研究表明，GM-CSF能通过调控血管生成素、VEGF等，继而在创面不同阶段促进血管新生，加速创面愈合，且愈合质量及速度均得到明显提高。此外，这种细胞因子还可作为巨噬细胞的趋化活化因子，目前已成为研究热点，并且按美国标准进入糖尿病足溃疡临床试验[20]。GM-CSF可用于各种创面，并且可安全、有效地使创面得到一定程度的恢复，如压力性溃疡、糖尿病溃疡深度、烧伤创面等引起的创面。

2.7基质金属蛋白酶(MMPs) MMPs能帮助降解细胞外基质，属于一类高度保守的酶，通常由炎症细胞及基质细胞产生，参与了炎症期蛋白质损伤消除及创面愈合，并且能帮助收缩组织及重塑组织。此外，其还参与了创面愈合过程中细胞迁移、免疫等一系列相关过程，通过细胞外效应蛋白发挥作用。有研究制作了大鼠皮肤创面模型，比较了正常大鼠与创伤大鼠皮肤MMP-9水平，结果显示，MMPs能在难愈合创面过度表达[21]。MMPs可保持着动态平衡，从而维持组织结构完整性。此外，MMPs在帮助清除坏死物、降解细胞外基质、促进细胞迁移等方面均具有重要作用。SINGH等[22]进行的体外迁移、真皮连接方式组织模型，以及活体皮肤切除和表皮替代移植小鼠模型研究证明，MMP-1、MMP-9在创面愈合中均具有重要作用。

2.8外泌体 外泌体是一种双分子囊泡，存在于组织液及血液中，直径为40～100 nm。外泌体能以蛋白质、mRNA等分子介导细胞间通讯，从而发挥其生物活性功能。不同来源的外泌体作用不同，而主要对糖尿病足溃疡具有愈合作用的外泌体包括纤维细胞源性外泌体、内皮祖细胞源性外泌体、羊膜上皮细胞源性外泌体等[23]。该类细胞因子在成纤维细胞增殖及创面血管新生方面具有重要意义，可加速创面愈合。应用脂肪间充质干细胞源性外泌体治疗小鼠背侧伤口的研究表明，外泌体有利于促进细胞外基质重构[24]。外泌体一方面调节TGF-β3、TGF-β1、MMP3比率；另一方面调节成纤维细胞分化，继而减轻创面瘢痕形成。这种外泌体的调节作用是通过激活细胞外信号调节蛋白激酶/有丝分裂原活化蛋白激酶通路，从而增加真皮成纤维细胞MMP3表达来完成的[25]。谢正等[26]建立小鼠烫伤模型后应用外泌体于创面，通过评估皮肤病理变化，检测对成纤维细胞增殖及细胞迁移的影响，从而评估外泌体的疗效，成功建立皮肤烫伤模型后证明了血清中外泌体能帮助缩小烫伤创面的面积，帮助修复皮肤及改善胶原纤维排列，有效促进细胞迁移及促进成纤维细胞增殖。陈萌[27]通过分离出人羊膜间充质干细胞(hAMSC)和hAMSC-外泌体的实验表明，hAMSC-外泌体有利于加快创面愈合，有助于缩小创面的面积，促进皮肤附属器再生，有利于再上皮化，从而使创面愈合。有研究表明，hAMSC-外泌体可以微小RNA和蛋白质为载体，从而调节细胞间通讯，促进成纤维细胞发生增殖及迁移，加速创面愈合，并在一定程度上抑制瘢痕形成，实现无创愈合[28]。

3 展 望

大量研究证明，生长因子在糖尿病足溃疡愈合过程中存在重大意义。但对生长因子如何经由特定载体调控细胞内蛋白质，以此维持细胞微环境平衡的机制尚有待于进一步研究，而生长因子治疗的耐受性、安全性等也需要进一步验证。在基因技术高度发达的今天，应用细胞因子治疗糖尿病足溃疡将会不断取得革命性突破，越来越多的糖尿病患者能从中受益。