糖尿病足潰瘍創面愈合相關機制的研究進展

韋積華 周海東

【關鍵詞】 ?糖尿病足潰瘍;信號通路;Nocth;PI3K-Akt-mTOR;JNK/NF-κB/NLRP3炎癥小體

中圖分類號： R587.2?? ?文獻標志碼： A?? ?DOI： 10.3969/j.issn.1003-1383.2021.08.013

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，嚴重危害全人類的身心健康。最新研究發現，2019年全球有463億糖尿病患者，有超過400萬人死因歸于糖尿病，是全球第九大死因;預計到2045年全球約有近7億糖尿病人口，而這大部分來源于發展中國家，我國占到世界第一[1]。由于各種復雜的機制，糖尿病患者易出現外周神經病變和周圍血管病變，繼而發生感染導致無法愈合的糖尿病足潰瘍[2]（diabetic foot ulcer，DFU）。DFU是糖尿病常見且嚴重的并發癥，治療十分困難。傳統的DFU治療主要為控制血糖、改善循環、抗感染等對癥支持治療，不僅治療費用大、療效差，且致殘、致死率高，給患者造成極差的生活體驗，也給家庭、社會和國家造成沉重的負擔，是國家醫療健康的一項重大挑戰[3]。因此，進一步研究DFU愈合機制，降低DFU的發生率、死亡率成為廣大醫務工作者的首要任務。國內學者研究發現[4～6]，Nocth信號通路、PI3K-Akt-mTOR（磷脂酰肌醇4，5-二磷酸 3-激酶、蛋白激酶B和哺乳動物雷帕霉素靶點共同構成）、NF-κB/NLRP3（核因子-kB、包含NACHT-LRR-PYD結構域的蛋白3）炎癥小體等信號通路與糖尿病足潰瘍愈合密切相關。現從以上幾個通路分別闡述DFU愈合機制的研究進展，以期為臨床治療DFU提供理論依據。

1 Nocth信號通路

經典的Notch通路由以下幾部分組成：①Notch受體，包含Notch（1-4）、胞外區（NEC）、跨膜區（TM）;②配體，包括（Jagged 1-2 和Delta-like 1， 3， 4）;③CSL蛋白;④其他效應物和Notch調節分子。Notch的活化主要是細胞膜上的Notch受體與配體相互識別并結合，經過相關酶作用后釋放出有活性的蛋白片段后而激活，并且在此區域再經過兩次裂解，釋放活化形式（ICN），ICN移動至細胞核與CSL蛋白結合形成復合物，發揮Notch靶基因的轉錄功能[7]。KIMBALL等人[8]的研究發現，Notch信號通路與胚胎發育具有很大的相關性，參與和維持生物細胞的穩定性，并且Notch信號通過血管生成、細胞遷移和炎癥的正調節參與正常傷口愈合。在早期，糖尿病小鼠皮膚潰瘍處的Notch及下游靶基因Hes1和Hey1少量增加，而且從此傷口分離出的巨噬細胞會不正常地分泌炎性因子，并且損害傷口愈合。與早期相比，晚期（>6天）Notch及下游靶基因Hes1和Hey1增加了近1000倍，表明傷口延遲愈合的部分原因是Notch信號通路激活導致巨噬細胞介導的炎癥反應延長所致。既往研究還發現[9]，正常胰腺的發育需要Notch通路的正性調節，強制激活胰腺Notch通路將妨礙胰腺祖細胞分化成各種胰腺細胞譜系。由此可見，Notch通路與胰島素抵抗導致的糖尿病密切相關。國內學者ZHENG等人[4]發現在糖尿病患者皮膚中，Notch信號通路會過度激活，并且高水平的血糖會正反饋激活配體DLL4（Delta-like4）-Notch通路，Hes1靶基因的mRNA表達量會增加，會募集各類炎性因子的聚集。當使用化學方法抑制局部的Notch通路后，可改善糖尿病動物皮膚損傷的愈合速度。糖尿病皮膚潰瘍的愈合受損已被部分證明與巨噬細胞長期產生的炎癥因子相關。綜上，我們可以通過干預Notch信號通路，調控胰腺細胞的正常發育，防止因胰腺細胞自身的問題而導致的糖代謝障礙。此外，還可通過干預Notch信號通路調控巨噬細胞的遷移，防止炎性因子的異常聚集，減輕炎癥反應，從而加速DFU的愈合。

2 PI3K-Akt-mTOR 信號通路

PI3K（磷脂酰肌醇4，5-二磷酸3-激酶）屬于脂質激酶家族，與PKB/AKT（蛋白激酶B）和mTOR（哺乳動物雷帕霉素靶點）共同構成PI3K-Akt-mTOR信號通路。PI3K-Akt-mTOR信號通路擁有獨立的激活劑，它們可以將PI3Ka募集到細胞膜上，釋放nSH2激活PI3Ka，并將PIP2（磷脂酰肌醇4，5-二磷酸） 磷酸化為PIP3（3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇），將信號傳至下游Akt，激活mTOR以介導內皮細胞遷移、促進新生血管形成，從而促進DFU愈合[10～12]。細胞外囊泡（extracellular vesicles， EVs）是參與細胞內皮活動的蛋白之一，包括外泌體（exosomes，Exos）、微泡 （MV）/微粒凋亡小體（ApoBD）。EVs也是PI3K-Akt-mTOR信號通路的激活劑之一，對維持血管內皮細胞的遷移、新生血管形成有重要意義，且可作為2型糖尿病發展過程中的細胞通訊，并被證明可以加速糖尿病皮膚傷口愈合[3，13～15]。WEI等人[5]將內皮細胞衍生的EVs注射到糖尿病小鼠創面，發現EVs可激活PI3K-Akt-mTOR通路，加速血管內皮細胞的遷移，增加傷口的血管密度，從而促進糖尿病小鼠的創面愈合。再者，Exos起源于EVs[16～18]，代表了EVs的一個亞群，具有EVs的部分功能，如加速新生血管形成、增強成纖維細胞的增殖和膠原沉積能力來促進糖尿病創面愈合。相關研究證明[19～20]， Exos可以促進成纖維細胞（HFBs）和人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的增殖，采用不同的方式處理后發現暴露于hAECs（人主動脈內皮細胞）-Exos的糖尿病小鼠創面愈合速度明顯加快，且創面修復質量明顯高于對照組，但施加PI3K抑制劑后創面愈合明顯下降。此外，PI3K/Akt表達降低可以增強糖尿病引起的視網膜病變。不僅如此，當施加PI3K抑制劑后創面處的毛細血管數量較暴露于hAECs-Exos的糖尿病小鼠降低了近三分之一。EVs及其衍生物可作為PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活劑，可通過募集PI3Ka，激活Akt和mTOR，加速血管內皮細胞增殖、膠原沉積、新生血管形成以促進傷口糖尿病潰瘍愈合的重要途徑。

3 JNK/NF-κB/NLRP3炎性小體信號傳導通路

NF-κB是一種異源性二聚體，由DNA結合亞基p50和反式激活亞基（RelA/p65）組成，NLRP3（包含NACHT-LRR-PYD結構域的蛋白3）屬于模式識別受體的核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族，它們不僅與慢性低度炎癥相關還與糖尿病等代謝性疾病相關[21]。高血糖狀態被認為是多種異常和臨床綜合征的危險因素，并且與組織特異性低度炎癥相關，高血糖狀態可以引發氧化應激和內質網應激，促使一些促炎因子產生如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）等，這些促炎因子可以減弱c-Jun N末端激酶（JNK）家族，促進內源性抑制劑IκB降解，維持NF-kB誘導炎癥持續狀態，上調NLRP3，進一步促進炎癥因子的合成，破壞糖尿病創面愈合[22～23]。JNK/NF-κB/NLRP3炎癥小體信號通路是連接全身胰島素抵抗和巨噬細胞炎癥反應的主要通路，巨噬細胞在調節高胰島素相關組織炎癥反應起核心作用[24～25]。國內學者WANG等人[26]通過編碼IκB-AA的腺病毒感染HT29細胞，發現表達IκB-AA的HT29細胞可抑制NF-κB的活性，增加JNK1，2的表達，并且過表達p65可以反過來減弱JNK1，2的活性，確定了JNK可負性調節NF-κB。既往研究[27～28]證明，NF-κB和NLRP3炎癥小體可共同作用增加糖尿病微血管疾病發病率，NF-κB和NLRP3炎癥小體之間的聯系是通過結合亞基p50激活NLRP3的啟動子而發揮作用，但反式亞基p65并不作用于NLRP3炎癥小體。NF-κB的激活會增加NLRP3炎癥小體的生成，降低炎癥持續狀態。此外，NF-κB、NLRP3的消融可減少caspase-1的裂解，減少炎癥細胞因子IL/1β、IL-18的生成，從而達到控制血糖、炎癥、促進糖尿病創面愈合的作用。國內學者SUN等人[29]通過芍藥苷治療DFU大鼠發現，芍藥苷可以增加IκB表達水平，進而降低NF-κB的水平，并且可以使DFU模型小鼠炎性細胞減少，減輕NLRP3 和降低caspase-1的裂解水平，傷口處的炎癥明顯減輕，傷口愈合更好。綜上，DFU創面愈合可由JNK-NF-κB-NLRP3信號通路介導，NF-κB、NLRP3活化時可以使糖尿病創面的炎癥細胞浸潤，延長炎癥持續狀態，減弱糖尿病創面的愈合速度，但JNK可以負性調節NF-κB、NLRP3炎癥小體的激活，控制血糖，降低炎癥持續狀態，從而促進傷口愈合。

4 結語與展望

DFU屬于慢性難愈合創面，其發生機制復雜、治療費用大、療效差，且致殘、致死率高，給家庭和社會造成了巨大的負擔。傳統的DFU治療主要為控制血糖、改善循環、抗感染等對癥支持治療，但效果不盡如人意。隨著干細胞移植、組織工程的迅猛發展，糖尿病潰瘍的治療取得重大突破，但由于其治療費用昂貴，難以在臨床上推廣。因此，尋求一種簡單、有效、實惠的治療方案成為全球性的挑戰。在這樣的背景下，分子治療應運而生，分子治療較傳統治療方法而言具有更加快速、更加精確、療效更好的優勢。近年來，關于DFU愈合研究的分子治療共性因素主要集中在減輕炎癥反應、促進血管內皮細胞遷移、成纖維膠原沉積及新生血管形成等，包括有多條信號傳導通路以及細胞因子的共同參與，但各通路對DFU的作用機制尚未完全明確，因此，下一步我們可以從Nocth、PI3K-Akt-mTOR、JNK/NF-κB/NLRP3炎癥小體等信號通路出發，分析DFU愈合的機制，以期為臨床治療DFU提供理論依據。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2021-07-27 修回日期：2021-08-10）

（編輯：梁明佩）