[生长因子在糖尿病足溃疡愈合中的应用进展]影响糖尿病足溃疡愈合代谢因素

　　糖尿病足溃疡是糖尿病最严重的并发症之一,它是指糖尿病因合并神经及末梢血管病变导致的下肢感染、溃疡形成或 (和)深层组织破坏[1]。据统计,糖尿病患者一生中并发足部溃疡的几率约为15%,其中14%～24%的患者需接受截肢手术治疗,严重影响了其生活质量[2-3]。研究发现,糖尿病足溃疡创面生长因子(GF) 及其受体绝对或相对减少是足部溃疡难以愈合的重要因素,而局部应用有活性的GF可以显著促进溃疡愈合的效率[4]。截至目前,已有许多研究证实了GF加速糖尿病足溃疡愈合的有效性。本文就生理性及糖尿病足溃疡所致的伤口愈合机制、主要GF 在糖尿病足溃疡愈合中的作用、应用及相关治疗进展作一综述。
　　1伤口愈合的正常过程及糖尿病所致的伤口愈合受损机制
　　1.1伤口愈合的正常过程及GF在这一过程中的作用:伤口愈合的过程分为相互重叠的四个时相:凝血期、炎症期、细胞增生期和修复塑形期。凝血期内、外源性凝血途径被激活,血小板聚集在溃疡部位,纤维蛋白凝块形成并充当临时基质蛋白,而血小板脱颗粒释放的GF刺激中性粒细胞、单核细胞、成纤维细胞进入创面启动炎症期。在炎症期早期阶段,激活的中性粒细胞释放基质金属蛋白酶等物质清除伤口的细菌和异物,并促进基质成分的降解;而炎症期后期中性粒细胞大量减少,并在各类GF的作用下转化为巨噬细胞。增生期巨噬细胞释放的大量GF,并刺激成纤维细胞和毛细血管增生,新生肉芽组织和基质成分填补软组织缺损,角蛋白细胞促进上皮重建,随后进入修复塑形期。此过程中,GF作用于靶细胞膜受体,促进细胞迁移、分化及增殖,加速伤口愈合。
　　1.2 糖尿病所致的伤口愈合受损机制:急性伤口可以稳定的经过上述四个阶段愈合,而糖尿病患者血糖持续在较高水平,非酶促糖基化反应加速晚期糖基化终产物蓄积,持续损害内皮细胞及成纤维细胞的功能,使GF及胶原生成减少、细胞迁移减弱、血管增生不良、基质成分的降解超过合成,细胞、细胞外基质及GF之间的相互作用失去了平衡;加之炎性细胞趋化功能的减弱又加剧了创面罹患感染的风险,这些因素使伤口愈合过程停滞在持续的炎症应答相对较弱的阶段,肉芽组织生成障碍,最终导致伤口延迟愈合或不愈合[5]。GF及其受体绝对或相对减少是造成糖尿病足溃疡发病机制及难愈合的一个重要环节,局部给予外源性GF能促进内源性生长因子释放,并能上调其受体表达,进而启动细胞修复过程,促进糖尿病足溃疡愈合[4]。截至目前,已有许多研究证实了多种GF加速糖尿病足溃疡愈合的有效性。
　　
　　2促进糖尿病足溃疡愈合相关的GF
　　2.1血小板源性生长因子(PDGF):PDGF最早由血小板脱颗粒释放,但在伤口愈合早期,PDGF分泌是由血小板、巨噬细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞和角蛋白细胞共同参与完成的。PDGF可趋化成纤维细胞、平滑肌细胞、中性粒细胞以及单核细胞迁移进入创面,其促进伤口愈合的主要效应是加速成纤维细胞的增殖及分泌细胞外基质和胶原,刺激成纤维细胞转化为肌成纤维细胞。在大量实验研究证实了PDGF能有效促进慢性伤口愈合之后,先后有四项随机对照试验 (RCT) 及一项Meta分析的结果充分肯定了rhPDGF-BB (Becaplermin) 对糖尿病足溃疡的疗效。目前,作为促进糖尿病足溃疡愈合的新型药物,FDA已批准Becaplermin用于神经性糖尿病足溃疡[6]。该药为利用基因重组技术制备的凝胶制剂,适用于面积小于或等于5cm2的全层糖尿病足溃疡创口。然而近期有报道称,使用3支以上的becaplermin可能会增加糖尿病足溃疡患者罹患肿瘤的风险,并强烈建议恶性肿瘤患者慎用[7]。因此需要强调的是,患者在使用becaplermin治疗糖尿病足溃疡之前,应充分权衡该药的预期疗效和潜在危害之间的利弊。当前,关于GF是如何通过特异性载体跨膜调节细胞内的一些关键蛋白,进而改变维持细胞微环境的刺激和抑制因素之间的平衡,以及如何增加肿瘤血管增生、加速肿瘤生长等因素与肿瘤发生的直接关系还有待进一步研究。
　　2.2碱性成纤维细胞生长因子(bFGF):bFGF由成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、软骨细胞和柱状细胞分泌,其主要作用为促进成纤维细胞迁移及生成胶原、促进毛细血管胚芽形成而缩短愈合周期,并在肉芽组织形成的起始过程及之后的组织重塑中发挥重要作用。2009年一项RCT评价了局部应用bFGF对150例溃疡面积小于或等于900 mm2的非缺血性糖尿病足溃疡患者的疗效[8]。该研究以安慰剂作对照,实验组分为高剂量组(0.01%的bFGF)和低剂量组(0.001%的bFGF),结果显示,在“溃疡面积缩小大于75%的人数”这一指标上,高剂量组、低剂量组及对照组分别为82.2%(37/45)、72.3%(34/47)、57.5%(27/47)。其中,高剂量组与对照组比较差异最显著(P=0.025)。另有一项局部应用bFGF促进伤口愈合的研究发现,随着bFGF剂量增加,糖尿病足溃疡伤口感染率也相应增加,且均高于对照组[9]。此外,也有一些使用GF促进溃疡愈合的研究中报道创面感染发生率与对照组相当。然而,就GF剂量增加是否与感染风险增加相关,目前尚未定论,这需要大样本的前瞻性研究的结果加以证实。
　　2.3转化生长因子-β(TGF-β):TGF-β由活化的巨噬细胞、成纤维细胞、角化细胞、淋巴细胞及血小板分泌,除具有与PDGF相同的趋化作用外,TGF-β还可通过增加基质金属蛋白酶抑制剂含量而减轻对自身酶解作用。此外,Riede等[10]研究发现,TGF有增加内皮细胞迁移和促进内皮细胞导管形成的作用,并可靶向上调VEGF含量而刺激血管内皮细胞增生。Mi等[11]通过研究DFU中TNF及TGF-β1单一或联合的致病机理,发现TGF-β1的低表达是导致DFU的重要因素,并指出若能克服TGF-β1半衰期短的缺点,就可以大大增强其对DFU的疗效。因此,研究、开发GF缓释给药介质,以及增强TGF靶向治疗作用等是GF治疗糖尿病足溃疡未来主要的研究方向。
　　2.4表皮生长因子 (EGF):EGF由血小板、巨噬细胞、单核细胞分泌,其与表皮细胞、成纤维细胞膜的EGF受体结合,不仅参与细胞增殖、迁移和分化功能的调节,而且是有效的促细胞分裂原。EGF的主要作用是通过增加角化细胞的增生和迁移,进而促进表皮细胞再生。2009年的一项多中心、双盲、安慰剂作对照的RCT评价了对瓦格纳分级为3～4级DFU病患局部注射两种剂量的rhEGF (75ug或25ug) 的疗效[12]。该研究结果显示,高、低剂量组2周内创口新生肉芽组织面积超过创面50%的人数均较对照组有统计学差异(75ug组:OR=7.5,95% CI:2.9-18.9;25ug组:OR=3.7,95% CI:1.6-8.7);并且两种剂量的rhEGF的中位完全应答时间明显缩短于安慰剂组 (75ug组:P=0.006;25 ug组:P=0.031)。一项评价rhEGF疗效的试点研究对纳入的28例糖尿病足溃疡患者创面实施了0.005%的rhEGF局部喷洒,观察到所有患者均有阳性的肉芽组织应答;而且,随访8周后,其中的13例创面完全痊愈;第2、4、6、8周的伤口愈合率分别为43.4%、59.5%、68.7%和84.8%[13]。该试验中除一位女性患者的创面肉芽组织略有过度增生外,未发现其他不可控制的不良反应。为提高rhEGF在DFU创面的生物利用度,Dong等[14]制备了以PLGA为载体的rhEGF纳米微球,以单纯rhEGF给药作对照,rhEGF纳米微球组在成纤维细胞生长速率和伤口愈合速率上均高于对照组。这项研究展示了GF联合纳米技术应用于糖尿病足溃疡的新型治疗策略。
　　2.5血管内皮细胞生长因子 (VEGF):糖尿病创面局部血管增生不良被认为是溃疡迁延不愈的一个重要原因,而VEGF是促进血管内皮细胞生长最有效的有丝分裂原。VEGF由中性粒细胞和血小板分泌,正常皮肤组织中有少量VEGF表达,在皮肤创伤愈合过程中则由低氧环境介导而大量释放。VEGF通过增加血管通透性,使血浆纤维蛋白凝结,形成血管生成的临时基质,从而促进局部血管增生[15]。研究发现,VEGF165在腺病毒载体介导下持续释放,具有刺激角蛋白细胞和成纤维细胞向创面迁移、促进胶原沉积及上皮形成的作用,从而显著缩短了伤口闭合的时间[16]。一项采用VEGF165治疗神经性糖尿病足溃疡的临床I期试验中,患者创面给予72mg/cm2 的VEGF165,与相同剂量的安慰剂作比较,实验组溃疡完全愈合率、溃疡愈合时间均具有统计学差异 (分别为P=0.39和P=0.13),并且VEGF165显示出良好的耐受性[17]。
　　
　　3应用GF治疗糖尿病足溃疡尚需关注的问题
　　创伤愈合过程中细胞因子之间的网络调控关系及信号转导通路变化是非常复杂的,两种或多种GF共同作用于创面的机制及疗效也仍在研究中。富含自体血小板的血浆中含有多种GF,各种GF之间可协同作用,且无不良反应。已有一些研究证实了其促进创伤愈合的有效性。并且,最近一项使用库存血小板浓缩液治疗糖尿病足溃疡的临床试验结果也证实了其良好的疗效[18]。当前,GF给药的方式主要是局部喷涂及病灶内注射,而利用缓释剂达到延长GF作用时间的新方法也在不断的尝试中。已经开展的临床试验大多限于对单个GF的研究,且存在样本量小以及各研究中采用的治疗方案也不尽相同,其得出的结论呈现出不一致性。但是,局部应用GF治疗糖尿病足溃疡可加速创面愈合,提高损伤治愈率的疗效应当是肯定的。今后需进一步探究各种GF对促进创伤愈合尤其是促进糖尿病足溃疡创面愈合的复杂机制。必须指出的是,在糖尿病足溃疡的临床治疗中,我们提倡GF的应用,应当是在完善全身治疗及传统清创术的基础上,此外,也需要酌情采用一些其他的辅助治疗。相信随着基因技术的发展,能为GF治疗糖尿病足溃疡的临床广泛应用带来革命性的突破。
　　
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　　[收稿日期]2010-05-10 [修回日期]2010-06-25
　　编辑/李阳利