高壓氧治療對糖尿病足患者膠原合成和氮氧化合物的影響

楊 振，喬師師

（鄭州大學第一附屬醫院普外科 450052）

糖尿病患者由于并發不同程度末梢血管病變及神經病變，導致下肢感染、潰瘍形成和（或）深部組織的破壞，形成糖尿病足（diabetic foot，DF）。DF是糖尿病的常見慢性并發癥，常規方法難以使創面愈合。高壓氧治療DF已經在世界范圍廣泛應用，其治療價值逐漸得到認可［1］。但是高壓氧治療DF的治療機制研究并不多，本研究探討高壓氧治療對DF患者膠原合成和氮氧化合物（NOx）的影響和高壓氧的治療機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 20例DF慢性潰瘍患者被納入本研究，其中男13名，女7名，平均年齡為（39.3±12.8）歲。所有的患者符合DF的診斷，Wagner分級為Ⅱ～Ⅳ級［2］。研究通過當地倫理委員會的認可。入選患者的糖尿病病程為3～12年，平均（7.8±4.8）年。入院時空腹血糖（12.5±3.8）mmol／L，糖化血紅蛋白（HbA1c）為（9.1±1.3）%。

1.2 方法

1.2.1 治療方法 所有患者接受常規治療，胰島素控制血糖，抗生素控制感染、創面清創換藥，同時輔以高壓氧治療，采用醫用加壓艙治療，每天1次，1周5次，連續治療6周，共30次。每次的治療給予100%純氧，壓力為2.43×105Pa，加壓25 mim，穩壓后面罩吸入純氧3×25min，每個間隔休息5min。

1.2.2 指標檢測

1.2.2.1 一般指標 治療前后患者血糖、HbA1C、C反應蛋白（CRP）及創面面積的測量。

1.2.2.2 膠原合成及NOx檢測 治療前抽取患者靜脈血10 mL，加入含乙二胺四乙酸（EDTA）的滅菌試管，600g離心15 min，吸取血漿保存于－80℃待測。Ⅰ型前膠原肽（PⅠNP）和Ⅲ型前膠原肽（PⅢNP）的測定采用放射免疫法測定，試劑盒由芬蘭Orion公司提供。批內和批間CV分別為6.5%～9.8%和3.0%～9.8%，最低檢出量為0.3μg／L。NOx的測定采用總氮化合物測定試劑盒，由美國R＆D公司提供。檢測范圍為0.09mmol／L～0.78mmol／L，批內和批間CV分別小于4.6%和2.5%。

2 結 果

20例患者治療后血糖得到良好的控制，血糖和HbA1C水平降低（P＜0.001），感染也得到一定程度的控制，CRP水平在治療后下降（P＜0.001），見表1。20例患者接受高壓氧治療后，PⅠNP和PⅢNP水平升高，差異有統計學意義（P＜0.01），見表2，提示患者膠原合成增加。隨著膠原的合成增加，患者創面的面積有不同程度的縮小（P＜0.001），見表1。但是NOx治療前后的水平比較差異無統計學意義（P＞0.05）。創面的愈合程度以愈合面積占治療前創面面積的百分比表示，根據愈合程度將患者分成2組，比較2組治療前后NOx的水平。結果顯示2組間治療前后水平的差異均有統計學意義（P＜0.05），創面愈合程度大于50%的患者治療后NOx的水平明顯升高（P＜0.05），創面愈合程度小于50%的患者治療后NOx的水平明顯降低（P＜0.05），見圖1。

表1 治療前后患者生化指標及創面面積的改變（）

表1 治療前后患者生化指標及創面面積的改變（）

指標 治療前 治療后t P血糖（mmol／L） 12.5±3.8 4.8±3.5 －7.3 ＜0.001 HbA1C（%） 9.1±1.3 5.7±1.8 －4.3 ＜0.001 CRP（g／L） 4.4±1.5 1.2±0.5 －4.5 ＜0.001創面面積（cm2） 57.0±43.5 29.3±23.4 －5.6 ＜0.001

表2 治療前后膠原及NOx水平的比較（）

表2 治療前后膠原及NOx水平的比較（）

指標 治療前 治療后t P PⅠNP（μg／L） 32.5±28.744.8±37.4 4.8 ＜0.01 PⅢNP（μg／L） 6.08±3.25 7.92±2.6 5.3 ＜0.01 NOx（μmmol／L） 78.5±46.584.6±39.3 1.5 ＞0.05

圖1 不同創面愈合程度患者NOx水平治療前后的比較

3 討 論

全身或局部的缺血和缺氧性疾病均是高壓氧治療的適應證。大量研究表明，高壓氧治療可以顯著促進DF慢性潰瘍創面的愈合，降低患者的截肢率，提高患者的生活質量。一項高壓氧治療DF的前瞻性研究表明，高壓氧治療組潰瘍治愈率為66%，而常規治療組則無1例治愈，24%的患者接受了末端跖趾關節截肢術［1］。Kaya等［3］采用高壓氧治療DF患者，治愈率為65%。國內學者也發現高壓氧治療對DF的有效率明顯高于常規治療組［4］。研究發現高壓氧治療DF的遠期效果良好，一項對38例接受高壓氧治療的DF患者的3年隨訪研究證實76%的患者在3年后潰瘍完全愈合［5］。

創面的愈合是一個復雜的過程，包括了炎癥、血管新生和膠原沉積等。研究證實，創面的膠原合成與成纖維細胞的數量、Ⅰ型膠原mRNA的存在、生長因子的生成增加及基質金屬蛋白酶活性的降低有關［6］。反之，在慢性難愈合的創面，細胞外基質金屬蛋白酶表達增加，成纖維細胞增生的速率降低，生長因子的表達也會降低［7］。血液的PⅠNP和PⅢNP的測定可以作為膠原合成的標記物。這些多肽的濃度反映了Ⅰ型和Ⅲ型膠原的合成速率。研究證實在慢性創面的愈合過程成纖維細胞產生Ⅰ型和Ⅲ型膠原［8］。糖尿病是慢性創面難以愈合的主要病理因素。高糖的環境會阻礙足部潰瘍的細胞增生和減少膠原的沉積，創面難以愈合，嚴重者甚至可能導致截肢。創面愈合的改善與創面周圍組織的氧分壓有直接的關系，眾多的研究證實高壓氧治療促進DF患者足部潰瘍的愈合和改善糖代謝［9－10］。本組資料顯示，在接受30次連續高壓氧治療后，DF患者血漿PⅠNP和PⅢNP明顯升高，提示了高壓氧治療增加了膠原的合成和促進愈合的速度。眾所周知，分子氧是膠原合成的必要因素之一，在膠原成熟過程中的脯氨酸、賴氨酸羥基化起著重要作用。本研究檢測的PⅠNP和PⅢNP反映的是膠原合成的速率，不能直接反映膠原的成熟。研究證實高壓氧治療可以通過產生活性氧促進生長因子的分泌［11］。因此本研究結果提示了高壓氧治療促進患者的膠原合成而不是膠原成熟過程。

NOx是一種內源性血管舒張物質，參與調節膠原合成和基質重塑等過程。Kuboki等［12］報道，糖尿病患者由于缺乏胰島素對NOx合成的刺激作用，循環NOx水平明顯降低。臨床和實驗研究證實，NOx是組織修復的重要調節因子，創面分泌液NOx水平明顯升高［13］，但是短期的高壓氧治療后血漿NOx水平沒有改變［14］。本研究，創面愈合程度小于50%的患者NOx基線水平較高，接受高壓氧治療后，NOx水平降低。相反，創面愈合程度大于或等于50%的患者NOx基線水平較低，接受治療后，NOx水平得到一定程度的升高。新近的一項研究證實高壓氧治療可以通過增加NOx的生成促進創面的愈合［15］。研究結果提示適宜的NOx濃度才可以促進創面的愈合過程。動物實驗研究證實L－精氨酸作為一種常見的NOx合成前體，可以促進創面的愈合［16］。結合本研究結果，這提示了補充L－精氨酸可能可以改善DF患者創面的愈合。

綜上所述，本研究證實了高壓氧治療可以增加DF患者血漿PⅠNP和PⅢNP的水平，此外一定濃度的NOx可以促進創面的愈合。本研究對高壓氧的治療機制進行了探討，為DF的高壓氧治療提供了理論依據。L－精氨酸的補充治療可能可以進一步改善DF的創面愈合，因此今后需要進一步研究在高壓氧治療的基礎上補充L－精氨酸對DF慢性潰瘍的療效。

［1］Duzgun AP，Satir HZ，Ozozan O，et al.Effect of hyperbaric oxygen therapy on healing of diabetic foot ulcers［J］.J Foot Ankle Surg，2008，47（6）:515－519.

［2］Apelqvist J，Bakker K，Van Houtum WH，et al.International consensus and practical guidelines on the management and the prevention of the diabetic foot.International Working Group on the Diabetic Foot［J］.Diabetes Metab Res Rev，2000，16Suppl 1:S84－92.

［3］Kaya A，Aydin F，Altay T，et al.Can major amputation rates be decreased in diabetic foot ulcers with hyperbaric oxygen therapy［J］.Int Orthop，2009，33（2）:441－446.

［4］帕麗旦，吉米蘭木，地麗達爾.高壓氧綜合治療糖尿病足的臨床療效觀察［J］.中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2008，15（4）:248－249.

［5］Kalani M，J?rneskog G，Naderi N，et al.Hyperbaric oxygen（HBO）therapy in treatment of diabetic foot ulcers［J］.J Diabetes Complications，2002，16（2）:153－158.

［6］Kang TS，Gorti GK，Quan SY，et al.Effect of hyperbaric oxygen on the growth factor profile of fibroblasts［J］.Arch Facial Plast Surg，2004，6（1）:31－35.

［7］Norgauer J，Hildenbrand T，Idzko M，et al.Elevated expression of extracellular matrix metalloproteinase inducer（CD147）and membrane－type matrix metalloproteinases in venous leg ulcers［J］.Br J Dermatol，2002，147（6）:1180－1186.

［8］Mutsaers SE，Bishop JE，McGrouther G，et al.Mechanisms of tissue repair:from wound healing to fibrosis［J］.Int J Biochem Cell Biol，1997，29（1）:5－17.

［9］Abidia A，Laden G，Kuhan G，et al.The role of hyperbaric oxygen therapy in ischaemic diabetic lower extremity ulcers:a double－blind randomized－controlled trial［J］.Eur J Vasc Endovasc Surg，2003，25（6）:513－518.

［10］Kessler L，Bibault P，Ortéga F，et al.Hyperbaric oxygenation accelerates the healing rate of nonischemic chronic diabetic foot ulcers:aprospective randomized study［J］.Diabetes Care，2003，26（8）:2378－2382.

［11］Shyu KG，Hung HF，Wang BW，et al.Hyperbaric oxygen induces placental growth factor expression in bone marrow－derived mesenchymal stem cells［J］.Life Sci，2008，83（1／2）:65－73.

［12］Kuboki K，Jiang ZY，Takahara N，et al.Regulation of endothelial constitutive nitric oxide synthase gene expression in endothelial cells and in vivo:a specific vascular action of insulin［J］.Circulation，2010，101（6）:676－681.

［13］Schwentker A，Billiar TR.Nitric oxide and wound repair［J］.Surg Clin North Am，2003，83（3）:521－530.

［14］Boykin JV Jr，Baylis C.Hyperbaric oxygen therapy mediates increased nitric oxide production associated with wound healing:apreliminary study［J］.Adv Skin Wound Care，2007，20（7）:382－388.

［15］Chen SJ，Yu CT，Cheng YL，et al.Effects of hyperbaric oxygen therapy on circulating interleukin－8，nitric oxide，and insulin－like growth factors in patients with type 2diabetes mellitus［J］.Clin Biochem，2007，40（1／2）:30－36.

［16］Shi HP，Most D，Efron DT，et al.Supplemental L－arginine enhances wound healing in diabetic rats［J］.Wound Repair Regen，2003，11（3）:198－203.