糖尿病足潰瘍愈合相關信號通路的研究進展

王庚新 張春玲 唐麗莎 羅開中 李 桃 張 云

1.貴州中醫藥大學研究生院，貴州貴陽 550002；2.貴州中醫藥大學第二附屬醫院護理部，貴州貴陽 550003

糖尿病是一組與血糖水平失控有關的慢性病。有報道統計，2019 年全球糖尿病患病率達9.3%，預計到2045 年將增至10.9%[1]。糖尿病足潰瘍（diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病患者下肢神經和外周血管病變導致的嚴重并發癥，其病情復雜治療難度大，最終導致截肢。不僅給患者個人造成生活質量的下降，而且也給家庭及社會帶來沉重的經濟負擔[2]。目前，影響DFU愈合機制尚未完全清楚，進一步研究DFU 愈合機制對其治療有重大意義。研究發現PTEN 誘導激酶1（Pink1）/Parkin、Wnt/β-連環蛋白（Wnt/β-catenin）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（AKT）、轉化生長因子-β（TGF-β）/Smad、低氧誘導因子-1（HIF-1）等信號通路與DFU 愈合密切相關[3-6]。下面將分別闡述上述信號通路及其他相關細胞因子在DFU 愈合中的研究進展。

1 Pink1/Parkin 信號通路

Pink1 是一種蛋白激酶，監測著線粒體的完整性；Parkin 是一種泛素蛋白連接酶，作為Pink1 的下游蛋白，它將泛素鏈作為降解信號連接到故障的線粒體上，二者共同作用激活受損線粒體自噬來達到自我清除目的[7]。在正常生理條件下，Pink1 被轉運進入線粒體內膜同時也會被蛋白系統降解，不會積累在正常的線粒體內。當線粒體受損時會導致去極化損傷并失去膜電位，Pink1 在線粒體外膜上迅速積累，并和Parkin連接，將受損的線粒體分離出來[8]。此時，異常的線粒體因為細胞膜電位的異常不能融入正常的線粒體網絡。Pink1/Parkin 通路調控線粒體自噬，維持細胞內環境的穩態。Zhao 等[9]在順鉑治療的過程中發現Pink1、Parkin 蛋白表達水平下降，線粒體自噬水平下降致使人腎近端小管細胞損傷增加，引起腎功能損害。線粒體功能障礙也是引發糖尿病患者內皮細胞損傷的重要影響因素，線粒體自噬可以有效地清除受損的線粒體，保障正常線粒體網絡的功能。有研究發現人參三七川芎提取物可以上調Parkin 的表達，增強線粒體自噬作用，延緩血管內皮細胞的衰老[10]。Parkin 與p53 存在相互調控作用，Parkin 的編碼基因PARK2 是p53的靶基因，Parkin 參與糖酵解調控是通過p53 介導的泛素蛋白酶體對負責糖酵解代謝關鍵酶的降解作用來實現的。研究證實，較高水平的p53 和Parkin 之間的相互生理作用有助于調節血管內皮生長因子（VEGF）的表達和細胞狀態[11-12]。綜上，通過干預Pink1/Parkin信號通路調控血管內皮細胞內線粒體自噬，可保障血管內皮細胞代謝能量和生理功能，上調VEGF、促進創面損傷的血管修復和新生，促進DFU 愈合。

2 Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt/β-catenin 信號通路是Wnt 的一個關鍵分支通路。Wnt 信號通路未激活時，胞質內的β-catenin 被酪蛋白激酶1（CK1）和糖原合酶激酶3β（GSK3β）磷酸化而不斷降解，使β-catenin 一直存在較少而不能進入細胞核內與DNA 結合T 細胞轉錄因子/淋巴增強轉錄因子結合，最終抑制Wnt 下游靶基因的表達[13]。當Wnt 配體存在時，Wnt 配體和七次跨膜卷曲蛋白及低密度脂蛋白受體相關蛋白結合后，Wnt/β-catenin通路被激活，使胞質內的β-catenin 磷酸化作用受到抑制，降解減少進而不斷累積，到達一定水平以后進入細胞核與T 細胞轉錄因子/淋巴增強轉錄因子相互作用并形成蛋白復合物，并促進下游靶基因如Cyclin D1 的表達[14]。Wnt/β-catenin 通路維持組織細胞的穩態和再生，研究發現其異常調節也與DFU 愈合相關。李文惠等[15]觀察糖尿病足潰瘍患者60 例外用紫朱軟膏后創面愈合情況，治療第5 天，平均愈合率為（4.8±1.8）%，治療第10 天，平均愈合率達（24.0±3.9）%，差異有統計學意義（P<0.05），且在糖尿病足潰瘍患者創面組織中檢測到β-catenin 表達上調，GSK-3β 表達下降。Nie 等[16]使用積雪草苷和一氧化氮的凝膠治療糖尿病足潰瘍時，發現其顯著促進了傷口潰瘍的愈合，進一步實驗證實了積雪草苷和一氧化氮的凝膠通過Wnt/β-catenin 通路使成纖細胞大量增殖，膠原蛋白的生成增多，創面收縮加快。總之，Wnt/β-catenin信號通路可以調控成纖維細胞的增殖，使創面收縮加快，從而加快了潰瘍的愈合速度。

3 PI3K/AKT 信號通路

PI3K 是一種根據其底物和結構特異性不同而分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型的異源二聚體，通過自身結構改變激活或通過與Ras 蛋白、p110 催化亞單位結合而活化[17]。隨后，活化后的PI3K 產生的第2 信使磷脂酰肌醇3磷酸與AKT 結合而完全活化。激活的PI3K/AKT 信號通路調控許多重要的細胞過程，包括機體營養攝取、合成代謝反應、細胞生長、分化和存活、增殖和細胞運動[18]。有研究發現中藥斑蝥素可以抑制PI3K/AKT 信號通路的激活下調結腸癌相關轉錄因子1（CCAT1）因子表達，從而抑制胃癌細胞的增殖、浸潤和轉移[19]。也有研究發現，PI3K/AKT 信號通路在DFU 中扮演著重要角色，Zhang 等[20]將人脂肪干細胞的外泌體在小鼠創口處進行皮下注射，顯著的縮短了小鼠皮膚創口的愈合時間，進一步實驗在分子機制上證實了人脂肪干細胞的外泌體通過調控PI3K/AKT 信號通路促進成纖維細胞增殖、遷移激活膠原蛋白生成，加速了皮膚傷口的愈合。Chen 等[21]利用聚乙烯醇（PVA）/海藻酸水凝膠（TPN@H）治療糖尿病潰瘍模型大鼠，結果TPN@H 對糖尿病大鼠創面愈合有顯著影響。大鼠創面基本完全愈合，通過分子研究驗證了TPN@H 通過調控PI3K/AKT 信號通路減少炎性細胞的浸潤、使成纖細胞增殖增多促進肉芽組織的生長促進糖尿病大鼠創面愈合。綜上所述，通過調控PI3K/AKT 通路可促進成纖細胞的增殖激活膠原蛋白生成、減少炎性細胞的浸潤、促進新生肉芽生長而加快潰瘍的愈合。

4 TGF-β/Smad 信號通路

TGF-β 是一組包括TGF-β、激活素、骨形態發生蛋白、抑制素等組成的多功能的生長因子超家族。Smad 蛋白家族是TGF-β1 的下游底物分子，其功能將TGF-β 的信號由細胞膜轉入細胞核內，調節靶基因的轉錄[22]。TGF-β 通過激活Smad 蛋白家族調控細胞功能、參與免疫應答、調節細胞外基質合成等[23-24]。有研究發現，微小RNA-29 通過抑制TGF-β/Smad 信號通路導致肝星狀細胞持續增殖，進而導致細胞外基質堆積而形成肝纖維化[25]。Ji 等[26]研究發現腐植酸鈉通過增加傷口創面膠原蛋白的表達加速了傷口的愈合，而其機制可能是通過調控TGF-β/Smad 通路促進成纖細胞的增殖和膠原蛋白的表達。光生物調節在創口愈合方面具有顯著的優勢，可以刺激細胞和組織再生，導致生長因子增加和炎癥因子減少。有研究證實了光生物調節在創口愈合的作用是通過增加TGF-β 和ATP 的表達刺激Smad 蛋白的表達而誘導了成纖細胞的增殖分化，加速了傷口愈合的過程[27]。因此，TGF-β/Smad 信號通路可能通過調控成纖維細胞的增殖、遷移以及促進膠原蛋白的表達形成，加快DFU 的愈合。

5 HIF-1 信號通路

HIF-1 是維持缺氧細胞氧穩態的重要轉錄因子，HIF-1 的兩個亞基（HIF-1α 和HIF-1β）識別并結合時才能激活下游靶基因的轉錄[28]。缺氧與腫瘤細胞的發生發展密切相關，有研究發現可以通過調控HIF-1影響癌細胞生長從而達到治療的目的[29]。許佐明[30]研究表明下調人肝癌細胞系SMMC-7721 中的HIF-1表達水平可以抑制肝癌細胞的生長和增殖。HIF-1 不僅和腫瘤的發生發展有關，而且與代謝性疾病有密切的關系，最近有報道稱HIF-1α 還有促進創面修復作用[31]。β-N-oxalyl-L-α，β-diaminopropionic acid（LODAP）是一種天然的非蛋白氨基酸，可在人體內代謝，也是一種安全的創面修復劑，Sharma 等[32]進行了L-ODAP 傷口愈合活性的體外實驗，證實了L-ODAP可以通過上調HIF-1α 水平從而增加VEGF、基質金屬蛋白酶-2（MMP-2）、MMP-9 的表達，使傷口的愈合加快。而Liu 等[33]研究表明肺腺癌轉移相關轉錄因子1（MALAT1）在糖尿病小鼠中的表達及其在傷口愈合中的顯著作用，發現通過激活HIF-1α 信號通路，上調的MALAT1 可增加成纖維細胞的激活，導致膠原蛋白沉積對糖尿病小鼠傷口愈合有促進作用。綜上所述，通過調控HIF-1 信號通路可能增加了VEGF 的表達促進血管的新生，也可能通過激活成纖細胞增殖增多促進了膠原蛋白生成使潰瘍愈合加快。

6 其他相關影響因子

糖尿病足患者創面愈合的機制一直以來都是人們關注的焦點。新的證據表明miRNAs 在調節血管新生中扮演著重要角色，Amin 等[34]研究證實了miR-23c可以通過靶向上調一種促血管再生因子—基質細胞衍生因子-1α 的水平，促進血管生成，使DFU 患者傷口愈合加快。也有研究表明了細胞生長因子在DFU中的關鍵作用[35]。邸鐵濤等[36]研究發現使用中藥丹黃散外敷小鼠潰瘍創面可以上調堿性成纖維細胞、表皮生長因子、VEGF 的表達水平，促進成纖維細胞增殖和血管新生，進而讓創面收縮加快，血運障礙也得到逆轉，加快了潰瘍創面愈合的進程。

7 結語與展望

綜上所述，多數研究表明DFU 愈合的共性因素最終都是使成纖細胞增殖增多、血管新生增強、再生上皮化速度加快、細胞凋亡減少等，其中涉及到包括多條信號通路和相關影響因子的調控。許多相關的信號通路和細胞因子在DFU 愈合具體機制中的作用尚未完全明確，在以后的研究中仍舊需要進一步闡明這些信號通路在DFU 愈合中的具體作用。傳統治療方法大多是在控制血糖、改善循環的基礎上采用清創、引流、敷料等治療，可能療效不佳，而靶向治療勢必有助于提高治療效果，使治療DFU 新藥、新療法的開發前景更為廣闊。