盧仁軍 彭旦明

（1江西中醫(yī)藥大學(xué)2012級(jí)研究生 南昌330006；2江西省中醫(yī)藥研究院 南昌330046）

糖尿病及其并發(fā)癥現(xiàn)已成為威脅我國(guó)人民健康的一大殺手。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，相對(duì)于世界平均發(fā)病率的6.4%而言，我國(guó)糖尿病發(fā)病率已接近10%，并呈逐年增加及年輕化趨勢(shì)[1]，人們甚至已經(jīng)到了談“糖”色變的地步。其中，糖尿病足（diabetic foot，DF）是糖尿病并發(fā)癥中最嚴(yán)重的一種，約有49.5%的糖尿病患者會(huì)繼發(fā)為糖尿病足患者。下肢感染、潰瘍和深部組織損傷是糖尿病足患者的主要臨床表現(xiàn)，當(dāng)糖尿病足患者病變達(dá)到一定程度時(shí)就需要截肢，截肢患者約占糖尿病足患者的26.4%，且病死率高達(dá)54%，由糖尿病足帶給患者和社會(huì)的負(fù)擔(dān)可見(jiàn)一斑[2～3]。在糖尿病足病變因素中，神經(jīng)病變、外周血管病變和感染是目前比較公認(rèn)的病變因素。本文主要從與上述病變因素相關(guān)的氧化應(yīng)激、晚期糖基化終末產(chǎn)物、細(xì)胞凋亡、一氧化氮和酶的變化著手，從分子水平闡述糖尿病足發(fā)生的機(jī)制。

1 氧化應(yīng)激與糖尿病足病變

氧化應(yīng)激（oxidative stress，OS）是指生物體受到有害刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），由于ROS的生成速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)ROS的清除速度，導(dǎo)致ROS大量堆積，氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡，組織損傷由此發(fā)生。有大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DF患者體內(nèi)的高糖環(huán)境更易引起氧化應(yīng)激的發(fā)生，由此產(chǎn)生的ROS在DF病變過(guò)程中起重要的作用[4]。Brownlee[5]指出了糖尿病并發(fā)癥發(fā)生的關(guān)鍵性步驟，即氧化應(yīng)激造成的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷。該理論認(rèn)為，高糖環(huán)境會(huì)抑制線粒體中電子鏈的傳遞，當(dāng)電子鏈傳遞的末端環(huán)節(jié)受到抑制時(shí)氧化應(yīng)激就會(huì)發(fā)生，產(chǎn)生大量ROS并堆積。蓄積的ROS可以與細(xì)胞中的蛋白質(zhì)及DNA等多種成分作用，引起細(xì)胞中酶和因子功能失效或改變，繼而導(dǎo)致細(xì)胞損傷和細(xì)胞代謝異常，加重炎癥反應(yīng)，使DF病變加深。另外，F(xiàn)ridlyand等[6]通過(guò)分析后表明氧化應(yīng)激會(huì)造成胰島素抵抗，他們認(rèn)為氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS可能會(huì)通過(guò)阻滯胰島素信號(hào)通路（主要是氨基己糖途徑、c-Jum氨基末端激酶信號(hào)傳導(dǎo)途徑、p38絲裂原活化蛋白激酶途徑等）的轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)降低胰島素效應(yīng)，從而導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)生。除此之外，ROS作為細(xì)胞內(nèi)重要的信使，能夠通過(guò)抑制三磷酸甘油醛脫氫酶的活性從而激活絕大多數(shù)與糖尿病足外周血管病變相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，加速血管病變的發(fā)展[7]。

2 晚期糖基化終末產(chǎn)物與糖尿病足病變

在目前DF病變理論中，晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation endproducts，AGEs）是比較認(rèn)可的理論之一。AGEs是過(guò)量的糖和蛋白質(zhì)結(jié)合的產(chǎn)物，AGEs通過(guò)與機(jī)體中的組織細(xì)胞結(jié)合來(lái)破壞它們。在DF患者持續(xù)的高血糖環(huán)境下，某些結(jié)構(gòu)蛋白、功能蛋白及核酸蛋白會(huì)發(fā)生非酶糖基化反應(yīng)產(chǎn)生AGEs。目前有研究證實(shí)，AGEs會(huì)加重DF的病變。林源等[8]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，糖尿病足潰瘍創(chuàng)面難以愈合的一個(gè)重要因素就是由于蓄積了過(guò)量的AGEs。有研究發(fā)現(xiàn)，AGEs與單核巨噬細(xì)胞的表面受體相互作用可以激活核因子-κB，而核因子-κB又可以誘導(dǎo)細(xì)胞黏附分子的基因轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞黏附分子的作用在于能夠聚集并滯留血管內(nèi)皮下的單核細(xì)胞，導(dǎo)致血液黏稠度增加，易引發(fā)早期動(dòng)脈粥樣硬化。同樣，糖尿病患者體內(nèi)積聚的AGEs更是增加了動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的概率[9]。那么，AGEs又是如何激活核因子-κB的表達(dá)的呢？近期，Bierhaus等[10]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在體內(nèi)還是體外，細(xì)胞表面受體都會(huì)與AGEs相互作用，使核因子-κB得到持續(xù)地表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)表明：核因子-κB持續(xù)性表達(dá)最主要的原因是受到了I-κB蛋白下調(diào)的影響，而I-κB蛋白的下調(diào)又是受到了核因子-κB、p65mRNA和I-κBα、I-κBβ 的作用。Chandra等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：AGEs與內(nèi)皮細(xì)胞上的受體作用產(chǎn)生的中介物能夠激活還原型輔酶Ⅱ氧化酶，使組織細(xì)胞的氧化應(yīng)激作用增強(qiáng)，加劇組織損傷、血管收縮和促凝血反應(yīng)，加速糖尿病足血管病變的發(fā)展。王慧等[12]也證實(shí)：患者如果長(zhǎng)期處于高血糖狀態(tài)，那么體內(nèi)過(guò)多的AGEs就會(huì)與內(nèi)皮細(xì)胞表面受體相互作用，使內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，導(dǎo)致血管功能受損，這可能是DF患者微血管病變的重要原因。

3 細(xì)胞凋亡與糖尿病足病變

一般來(lái)說(shuō)，正常情況下的細(xì)胞凋亡是為了使機(jī)體更好地生存，是一種在基因控制下的自主的、嚴(yán)密有序的死亡。細(xì)胞凋亡和炎癥有密切的聯(lián)系，并且在創(chuàng)傷愈合的炎癥反應(yīng)中扮演重要的角色。DF病變與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系，現(xiàn)已知 bcl-2、bax、fas、pax-3、CPP32等因子是細(xì)胞凋亡的主要調(diào)節(jié)基因[13]。Galkowska等[14]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：DF患者體內(nèi)細(xì)胞凋亡因子bax、bcl-2的表達(dá)水平要明顯高于在足靜脈潰瘍患者體內(nèi)的表達(dá)水平。來(lái)自意大利都靈大學(xué)的Beltramo等[15]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：周細(xì)胞在持續(xù)暴露的高糖環(huán)境中并不會(huì)加速其凋亡，而在用培養(yǎng)了內(nèi)皮細(xì)胞后的高糖環(huán)境培養(yǎng)的周細(xì)胞的凋亡速度卻顯著加快。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，周細(xì)胞的凋亡速度或許與在高糖環(huán)境下周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用有關(guān)，高糖條件下培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的一些可溶性物質(zhì)可能對(duì)周細(xì)胞的加速凋亡起關(guān)鍵性的作用。

4 一氧化氮與糖尿病足病變

一氧化氮（NO）的藥理作用在于擴(kuò)張血管。人體內(nèi)NO主要是由一氧化氮合酶催化L-精氨酸產(chǎn)生的，一氧化氮合酶是NO產(chǎn)生過(guò)程的限速酶。有研究表明，一氧化氮合酶基因尤其是內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因?qū)μ悄虿∽銤兊男纬珊桶l(fā)展有一定的影響[16]。Jude等[17]通過(guò)應(yīng)用免疫印跡和免疫組化法分析DF患者的足部潰瘍皮膚和正常皮膚中的精氨酸酶和一氧化氮合酶以及內(nèi)皮型一氧化氮合酶發(fā)現(xiàn)：足部潰瘍處皮膚中的水平要比正常皮膚中的水平明顯升高。這說(shuō)明糖尿病足潰瘍難以治愈的原因可能就是足潰瘍皮膚中的一氧化氮合酶活性的增強(qiáng)，而精氨酸酶活性的增強(qiáng)或許也可以解釋部分足潰瘍的形成。黃春苓等[18]研究發(fā)現(xiàn)，DF患者血液中的NO水平要顯著低于正常水平，而內(nèi)皮素（ET）水平卻明顯升高，表明血管內(nèi)皮功能的損害與DF的發(fā)生有緊密聯(lián)系。

5 酶與糖尿病足病變

醛糖還原酶（aldose reductase，AR）在 DF血管微循環(huán)病變中起重要作用。就葡萄糖而言，其首先在多元醇通路中被AR還原成山梨醇，山梨醇又在果糖還原酶的作用下形成果糖。AR的活性隨著體內(nèi)血糖濃度升高而增強(qiáng)，長(zhǎng)期高血糖環(huán)境使細(xì)胞內(nèi)山梨醇和果糖含量增多，導(dǎo)致細(xì)胞滲透壓升高、細(xì)胞水腫[19]。已有研究表明，AR基因的多態(tài)性及AR mRNA水平與糖尿病足微循環(huán)病變有關(guān)，亦有臨床研究表明給予DF患者AR抑制劑有助于糖尿病足微循環(huán)病變的治療[20]。蛋白激酶C（PKC）是蛋白質(zhì)激酶家族的一種。目前認(rèn)為，糖尿病足血管病變是由于PKC通路被激活的緣故[21]。PKC的激活改變了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)并造成了血管功能的障礙：（1）通過(guò)抑制一氧化氮合酶的活性使NO生成減少，造成血管擴(kuò)張功能障礙；（2）PKC能夠?qū)е卵“迥?，從而形成血栓；?）促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF） 的表達(dá)，加速生成新血管，造成組織缺氧，進(jìn)一步促進(jìn)了DF微血管病變的形成和發(fā)展[22～23]。

綜上所述，隨著人們對(duì)糖尿病足病變過(guò)程中分子機(jī)制研究地深入，上述幾種分子在DF發(fā)生發(fā)展中的重要性越來(lái)越得到認(rèn)同，其中一些關(guān)鍵的分子可能是未來(lái)治療DF的新靶點(diǎn)，為將來(lái)預(yù)防和治療DF提供分子理論依據(jù)。

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