MicroRNAs在糖尿病潰瘍愈合中作用的研究進展

邢燁 袁娜 韓睿

[摘要] 糖尿病潰瘍是糖尿病最嚴重的并發癥之一，但目前缺乏有效治療手段，且治療費用高昂。MicroRNAs（miRNAs）在糖尿病潰瘍的愈合過程中發揮重要作用，通過調控靶基因的表達，對生長因子和細胞因子、信號通路等進行調節，從而影響止血、抗炎、增殖和重塑等潰瘍愈合的各個階段，本文分別就miRNAs對糖尿病潰瘍愈合的促進和抑制作用的研究現狀進行綜述，旨在為糖尿病潰瘍的治療及療效評判方面提供新的思路。

[關鍵詞] 糖尿病;潰瘍;創面愈合;微小RNAs;

[中圖分類號] R587? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）08（a）-0058-04

[Abstract] Diabetic ulcer is one of the most serious complications of diabetes mellitus， but there is a lack of effective treatment and the cost of treatment is high. MicroRNAs （miRNAs） plays an important role in the healing process of diabetic ulcer. Through regulating the expression of target genes， regulating growth factors， cytokines， signal pathways and so on， thus affecting hemostasis and anti-inflammation. In this paper， the promotion and inhibition of miRNAs on diabetic ulcer healing are reviewed in order to provide new ideas for the treatment and curative effect evaluation of diabetic ulcer.

[Key words] Diabetes mellitus; Ulcer; Wound healing; MicroRNAs

隨著人口老齡化加速和生活水平提高，糖尿病發病率迅速上升，已成為一個流行病。糖尿病患者傷口愈合能力嚴重受損，這些損傷進一步發展為糖尿病潰瘍，往往導致住院率、截肢率、致死率增加，約85%的截肢由糖尿病足潰瘍引起[1]，從而給家庭和社會帶來嚴重的精神及經濟負擔。

傷口愈合是對損傷的生理性修復反應，涉及止血、細胞遷移增殖、血管生成、細胞外基質（ECM）沉積和再上皮化等多個程序[2]。MicroRNAs（miRNAs）是糖尿病潰瘍愈合的重要參與者，在高糖環境下，它們的表達和功能都會被改變。故本文就目前關于miRNAs與糖尿病潰瘍愈合的相關研究進行綜述。

1 糖尿病潰瘍的發生及愈合機制

糖尿病潰瘍通常起源于糖尿病周圍神經病變、糖尿病血管病變和感染。長期血糖控制不良引起神經纖維損傷，使得患者出現感覺減退，增加了皮膚受損的概率。持續高血糖狀態導致內皮功能障礙、平滑肌異常、血管收縮及血漿高凝狀態，引起閉塞性動脈疾病，導致糖尿病潰瘍的形成，組織缺血缺氧又造成潰瘍加重。糖尿病影響正常的白細胞功能和免疫功能，患者抵抗力低，感染容易發生和擴散。三者相互作用導致了糖尿病潰瘍的發生及進展。糖尿病潰瘍愈合困難是治療的難點，其特點是不能及時有序地自我修復，潰瘍愈合需要循環、營養、免疫的共同作用，分為四個動態重疊的階段：止血、炎癥、增殖和重塑，任意一個階段的缺失都會導致潰瘍無法愈合[3]。潰瘍愈合不良不能完全用葡萄糖穩態作用來解釋，目前眾多研究表明miRNAs參與了糖尿病潰瘍愈合各階段的調控。

2 miRNA的結構與功能

miRNA是一種長度為18～25個核苷酸的非編碼RNA序列，可與靶基因mRNA的3′非翻譯區（UTR）結合，引起靶基因的降解或抑制其翻譯，miRNAs在進化上是保守的，這表明它們對靶基因的調控不隨時間推移而改變。miRNAs在真核生物的生理和病理過程中發揮著關鍵作用，如器官發育、細胞分化、信號傳導、代謝和腫瘤發生等。miRNAs在創傷愈合中起著重要的調控作用，高糖刺激下，miRNAs會引起靶基因正常表達能力的改變，導致糖尿病潰瘍愈合的各階段受到影響[4]。下面分別就miRNAs對糖尿病潰瘍愈合的促進和抑制作用的相關研究做如下介紹。

3 促進糖尿病潰瘍愈合的miRNAs

miRNAs通過上調或下調某些基因的表達，激活特定的信號通路，對糖尿病潰瘍的愈合發揮了促進作用。

3.1 止血期

在皮膚屏障被突破后立即發生，凝血機制被激活，通過凝血級聯形成纖維蛋白凝塊，血凝塊保證了一個臨時的基質結構，釋放生長因子和細胞因子，如血小板衍生生長因子（PDGF）、轉化生長因子-β（TGF-β）等，動員免疫細胞進入損傷部位，防止血液的持續流失。雖然目前調控止血期的miRNAs尚未明確，但與血栓形成有關的幾個miRNAs可能起到相關作用[5]。例如miR-96可與囊泡相關膜蛋白8的3′UTR結合，發揮對血小板反應性的調節作用;miR-223與人P2Y12受體mRNA的3′UTR結合，調節血小板生成[6]。

3.2 炎癥期

發生在傷后1～3 d，在此期間免疫系統識別并消除感染病原體和受損細胞，免疫細胞以有序的方式與皮膚細胞相互作用，中性粒細胞、單核細胞和淋巴細胞通過產生各種各樣的蛋白酶和活性氧來抵御微生物的污染，并參與細胞碎片的吞噬[7]。以下miRNAs參與了糖尿病創面愈合的炎癥期調控。

Li等[8]的研究發現，DFU中miR-132的水平明顯低于正常急性創面（P = 0.0081），瘦素受體缺乏（db/db）糖尿病小鼠的皮膚創傷中miR-132的水平同樣明顯低于野生型小鼠。在db/db小鼠傷口邊緣皮下注射miR-132，可以減少過度的炎性反應，同時增加創面邊緣角質形成細胞增殖，顯著促進傷口愈合（P = 0.0014），其機制考慮為miR-132通過抑制NF-κB通路，使趨化因子的產生減少和抑制白細胞吸收。Li等[9]的研究發現，miRNA-21可能通過程序性死亡因子4調節NF-κB的表達，在糖尿病潰瘍的治療中起抗炎作用。Xu等[10]的研究發現，miR-146a在糖尿病小鼠傷口中的表達明顯下調，其表達降低可能是造成糖尿病創面出現異常炎性反應的原因之一。用間充質干細胞（MSCs）治療糖尿病傷口可以使miR-146a表達顯著提高，并促進傷口愈合。Shanmugam等[11]的研究證實，miR-16能抑制環氧合酶-2的表達，顯示出全身抗炎作用。病原體消除后，必須終止炎癥，才能繼續愈合。炎癥期向增殖期的過渡是潰瘍愈合的一個關鍵控制點，炎癥的消退有利于傷口進入增殖期。相反，過度和持續的炎性反應會導致不能進入增殖期，這可能導致傷口遷延不愈。miRNAs除了參與抗炎外，最重要的是，它們還釋放生長因子和細胞因子，啟動傷口修復的增殖階段。

3.3 增殖期

發生在傷后4～21 d，包括再上皮化、肉芽組織的形成和血管網絡的恢復。首先角質形成細胞在受損的真皮上遷移形成新的血管，新血管與成纖維細胞和巨噬細胞相關的毛細血管芽用肉芽組織取代纖維蛋白基質，在修復后期形成新的基質。

Li等[12]研究發現miR-132在炎癥期表達上調，在增殖期達到高峰，通過增加STAT3和ERK通路的活性，促進了角質形成細胞的生長。采用小鼠和人離體創面模型，發現miR-132被抑制會導致角質形成細胞增殖不足。Tao等[13]的研究發現，miR-126-3p通過AKT和細胞外信號調節激酶1/2促進血管生成、內皮細胞增殖遷移，miR-126-3p過度表達促進糖尿病小鼠創面愈合。Icli等[14]的實驗發現，miR-26a在糖尿病創面中的表達增加，并證明了miR-26a通過局部中和誘導糖尿病小鼠的血管生成，進而促進創面愈合，提示miR-26a可能參與了早期內皮功能障礙的修復及血管再生反應。Wang等[15]的研究發現，miR-27b通過TSP-1的抑制、導向蛋白6A的表達和p66shc依賴性線粒體氧化應激等途徑，改善了骨髓源性血管生成細胞（BMAC）血管生成受損，增強了BMAC在2型糖尿病小鼠創面愈合中的作用。Madhyastha等[16]的研究發現，miR-21在糖尿病皮膚中表達增加，但在糖尿病創面愈合過程中表達降低，miR-21通過靶向金屬蛋白酶組織抑制劑3和T細胞淋巴瘤侵襲轉移誘導因子1促進角質形成細胞遷移，使創面愈合加快。

3.4 重塑期

從傷后21 d開始，持續一年或更長時間。該階段主要特征是成熟膠原的有序沉積，前期的臨時支架組織經過基質金屬蛋白酶（MMPs）翻轉，Ⅲ型膠原轉化Ⅰ型膠原，傷口被Ⅰ型膠原組成的基質所代替[17]。MMPs水平升高會導致細胞外基質成分降解，破壞愈合過程。在糖尿病的傷口中，MMPs活性增加，血管生成減少，角質形成細胞的增殖遷移減少[3]。TGF-β可促進肌成纖維細胞分化，促進傷口收縮和缺陷填充，但TGF-β在糖尿病慢性創傷中受到抑制，導致糖尿病潰瘍中大量的分子出現異常，使修復過程受到影響。

Xu等[18]的研究發現，miR-29b表達與MMP-9基因表達呈負相關，在糖尿病創面和糖尿病成纖維細胞中miR-29b表達降低，用MSCs治療的糖尿病創面miR-29b明顯升高，提示MSCs可通過增加miR-29b的表達來促進糖尿病創面愈合。Honda等[19]的研究發現，miR-196a在糖尿病患者中的過度表達，可下調成纖維細胞Ⅰ型和Ⅲ型膠原的表達，從而促進傷口愈合。Caskey等[20]的試驗通過誘導反復損傷，研究了糖尿病創傷與非糖尿病傷口中膠原合成的關系，這種損傷方法使糖尿病創面中miR-25和miR-29a減少，并降低了TGF-β1、Smad 3等的表達。上述的miRNAs通過參與抗炎、促血管再生、再上皮化和膠原沉積等機制的調控，在糖尿病潰瘍愈合過程中起到了積極的作用。

4 抑制糖尿病潰瘍愈合的miRNAs

同時也有miRNAs通過引起血管內皮功能障礙、維持炎癥狀態及抑制角質形成細胞遷移和再上皮化，打破了愈合各階段的平衡，造成糖尿病潰瘍愈合困難。

4.1 炎癥期

糖尿病的特征在于慢性低度炎癥狀態和損傷后炎性反應的延長，這對傷口閉合是有害的。Ramirez等[21]的研究發現金黃色葡萄球菌在糖尿病潰瘍中具有抑制傷口閉合和誘導miR-15b-5p的作用，通過抑制下游靶點IKBKB、WEE 1等，誘導miR-15b-5p在創面處表達，導致炎癥狀態持續。Ye等[22]的研究發現，miR-155抑制劑組創面愈合速度快于糖尿病組和正常血糖組（P < 0.05），同時觀察到炎癥細胞和巨噬細胞的表達下調，表明抑制miR-155具有減輕炎性反應的潛力。Dangwal等[23]研究發現，2型糖尿病患者創面中，miR-191與CRP和促炎癥細胞因子增加有關，會延緩創面組織修復。持續的炎癥狀態會導致角質形成細胞分化和激活的管制被解除，抗炎機制能使炎癥消退，并進展至修復階段，未能順利進展是糖尿病傷口難以愈合的原因之一。

4.2 增殖、重塑期

糖尿病傷口中的成纖維細胞表現出增殖減少，細胞凋亡增加和遷移能力下降。角質形成細胞增殖增加但分化減少，遷移能力受損。生長因子表達和功能水平降低，這些因素可能導致傷口修復緩慢[2]。Pizzino等[24]將抗miRNAs（抗miR-15b、抗miR-200b或抗miR-15b/200b）應用于糖尿病小鼠皮膚傷口邊緣，發現抑制miR-15b和miR-200b可改善糖尿病傷口的愈合。Xu等[18]在糖尿病小鼠創面愈合反應中，發現miR-15b表達上調，miR-15b水平的升高與其促血管生成靶基因的表達下降密切相關，使用MSCs治療糖尿病創面可使愈合改善，并且使miR-15b的表達水平顯著降低，提示miR-15b表達增加可能造成血管生成異常及愈合受損。Zhu等[25]發現miR-205-5p通過與血管內皮生長因子（VEGF）mRNA的3′-UTR相互作用，抑制VEGF蛋白的翻譯，抗miR-205-5p表達能顯著增加MSCs分泌VEGF，從而增強MSCs對糖尿病小鼠創面的治療作用。Sundaram等[26]的研究發現，卵泡抑素樣1（FSTL 1）的表達可促進角質形成細胞的遷移，而FSTL 1和miR-198的表達呈負相關，miR-198未切斷和FSTL 1缺乏會導致慢性糖尿病性潰瘍患者纖溶功能下降和基質沉積受損，造成傷口無法愈合。Lucas等[27]的研究發現，與急性創面比較，miR-92a在慢性傷口中有明顯的上調，可通過抑制miR-92a促進糖尿病小鼠血管生成和創面愈合。Liu等[28]的實驗發現，miR-203在DFU患者的皮膚標本中有較高的表達，miR-203在基底層的過表達，可使細胞失去增殖能力，miR-203的缺失或敲除可調節角質形成細胞從基底層向上層的過渡，miR 203在糖尿病足中的表達水平與糖尿病足潰瘍的嚴重程度呈正相關。Moura等[29]的實驗發現，體外抑制miR-155可增加人角質形成細胞的愈合，局部抑制miR-155在創面中的表達，可增加小鼠成纖維細胞生長因子7蛋白的表達，顯著促進糖尿病創面的愈合。以上研究提示，特殊的miRNA控制失調是破壞糖尿病潰瘍愈合的原因之一。

5 總結與展望

自從1993年miRNAs被發現，人們對其產生了濃厚興趣，miRNAs在信號通路、組織結構、生長控制和疾病調節中的重要作用已被證明，大量的miRNAs及其相關靶點已被發現，一些特定的miRNAs為糖尿病潰瘍愈合的調控者。miRNAs在血液、唾液、尿液等各種生物液中循環[30]，采血并使用PCR方法檢測miRNAs簡便易行并具有高度的靈敏性，miRNAs作為生物標志物，監測糖尿病潰瘍進展及評判療效具有廣闊前景。

目前miRNAs與潰瘍愈合的研究仍存在一定局限，大部分實驗均使用小鼠模型，小鼠和人的傷口愈合方式不同，小鼠通過表皮的收縮來愈合，而人的傷口則通過肉芽組織來愈合，且參與小鼠和人類皮膚愈合調控的可能是不同的miRNAs。盡管miRNAs在進化上是保守的，但miRNAs的靶基因mRNAs可能不太保守[31]，故應該對人類皮膚模型進行研究，以驗證小鼠miRNAs的研究結論，并將其轉化為有用的臨床治療方法。

糖尿病潰瘍愈合不良會導致患者生活質量下降，死亡率上升，盡管目前糖尿病潰瘍的治療取得了一定的進展，但現有的方法治療效果有限，雖然還有很多關于miRNAs的機制尚不清楚，但隨著研究的深入，相信在不久的將來會有更多有效的治療方法被應用于臨床，使糖尿病潰瘍愈合這一醫學難題得以破解。

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（收稿日期：2019-05-03? 本文編輯：李亞聰）