韦积华 周海东

【关键词】  糖尿病足溃疡;信号通路;Nocth;PI3K-Akt-mTOR;JNK/NF-κB/NLRP3炎症小体

中图分类号： R587.2    文献标志码： A    DOI： 10.3969/j.issn.1003-1383.2021.08.013

糖尿病是一种慢性代谢性疾病，严重危害全人类的身心健康。最新研究发现，2019年全球有463亿糖尿病患者，有超过400万人死因归于糖尿病，是全球第九大死因;预计到2045年全球约有近7亿糖尿病人口，而这大部分来源于发展中国家，我国占到世界第一[1]。由于各种复杂的机制，糖尿病患者易出现外周神经病变和周围血管病变，继而发生感染导致无法愈合的糖尿病足溃疡[2]（diabetic foot ulcer，DFU）。DFU是糖尿病常见且严重的并发症，治疗十分困难。传统的DFU治疗主要为控制血糖、改善循环、抗感染等对症支持治疗，不仅治疗费用大、疗效差，且致残、致死率高，给患者造成极差的生活体验，也给家庭、社会和国家造成沉重的负担，是国家医疗健康的一项重大挑战[3]。因此，进一步研究DFU愈合机制，降低DFU的发生率、死亡率成为广大医务工作者的首要任务。国内学者研究发现[4～6]，Nocth信号通路、PI3K-Akt-mTOR（磷脂酰肌醇4，5-二磷酸 3-激酶、蛋白激酶B和哺乳动物雷帕霉素靶点共同构成）、NF-κB/NLRP3（核因子-kB、包含NACHT-LRR-PYD结构域的蛋白3）炎症小体等信号通路与糖尿病足溃疡愈合密切相关。现从以上几个通路分别阐述DFU愈合机制的研究进展，以期为临床治疗DFU提供理论依据。

1 Nocth信号通路

经典的Notch通路由以下几部分组成：①Notch受体，包含Notch（1-4）、胞外区（NEC）、跨膜区（TM）;②配体，包括（Jagged 1-2 和Delta-like 1， 3， 4）;③CSL蛋白;④其他效应物和Notch调节分子。Notch的活化主要是细胞膜上的Notch受体与配体相互识别并结合，经过相关酶作用后释放出有活性的蛋白片段后而激活，并且在此区域再经过两次裂解，释放活化形式（ICN），ICN移动至细胞核与CSL蛋白结合形成复合物，发挥Notch靶基因的转录功能[7]。KIMBALL等人[8]的研究发现，Notch信号通路与胚胎发育具有很大的相关性，参与和维持生物细胞的稳定性，并且Notch信号通过血管生成、细胞迁移和炎症的正调节参与正常伤口愈合。在早期，糖尿病小鼠皮肤溃疡处的Notch及下游靶基因Hes1和Hey1少量增加，而且从此伤口分离出的巨噬细胞会不正常地分泌炎性因子，并且损害伤口愈合。与早期相比，晚期（>6天）Notch及下游靶基因Hes1和Hey1增加了近1000倍，表明伤口延迟愈合的部分原因是Notch信号通路激活导致巨噬细胞介导的炎症反应延长所致。既往研究还发现[9]，正常胰腺的发育需要Notch通路的正性调节，强制激活胰腺Notch通路将妨碍胰腺祖细胞分化成各种胰腺细胞谱系。由此可见，Notch通路与胰岛素抵抗导致的糖尿病密切相关。国内学者ZHENG等人[4]发现在糖尿病患者皮肤中，Notch信号通路会过度激活，并且高水平的血糖会正反馈激活配体DLL4（Delta-like4）-Notch通路，Hes1靶基因的mRNA表达量会增加，会募集各类炎性因子的聚集。当使用化学方法抑制局部的Notch通路后，可改善糖尿病动物皮肤损伤的愈合速度。糖尿病皮肤溃疡的愈合受损已被部分证明与巨噬细胞长期产生的炎症因子相关。综上，我们可以通过干预Notch信号通路，调控胰腺细胞的正常发育，防止因胰腺细胞自身的问题而导致的糖代谢障碍。此外，还可通过干预Notch信号通路调控巨噬细胞的迁移，防止炎性因子的异常聚集，减轻炎症反应，从而加速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）属于脂质激酶家族，与PKB/AKT（蛋白激酶B）和mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶点）共同构成PI3K-Akt-mTOR信号通路。PI3K-Akt-mTOR信号通路拥有独立的激活剂，它们可以将PI3Ka募集到细胞膜上，释放nSH2激活PI3Ka，并将PIP2（磷脂酰肌醇4，5-二磷酸） 磷酸化为PIP3（3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇），将信号传至下游Akt，激活mTOR以介导内皮细胞迁移、促进新生血管形成，从而促进DFU愈合[10～12]。细胞外囊泡（extracellular vesicles， EVs）是参与细胞内皮活动的蛋白之一，包括外泌体（exosomes，Exos）、微泡 （MV）/微粒凋亡小体（ApoBD）。EVs也是PI3K-Akt-mTOR信号通路的激活剂之一，对维持血管内皮细胞的迁移、新生血管形成有重要意义，且可作为2型糖尿病发展过程中的细胞通讯，并被证明可以加速糖尿病皮肤伤口愈合[3，13～15]。WEI等人[5]将内皮细胞衍生的EVs注射到糖尿病小鼠创面，发现EVs可激活PI3K-Akt-mTOR通路，加速血管内皮细胞的迁移，增加伤口的血管密度，从而促进糖尿病小鼠的创面愈合。再者，Exos起源于EVs[16～18]，代表了EVs的一个亚群，具有EVs的部分功能，如加速新生血管形成、增强成纤维细胞的增殖和胶原沉积能力来促进糖尿病创面愈合。相关研究证明[19～20]， Exos可以促进成纤维细胞（HFBs）和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的增殖，采用不同的方式处理后发现暴露于hAECs（人主动脉内皮细胞）-Exos的糖尿病小鼠创面愈合速度明显加快，且创面修复质量明显高于对照组，但施加PI3K抑制剂后创面愈合明显下降。此外，PI3K/Akt表达降低可以增强糖尿病引起的视网膜病变。不仅如此，当施加PI3K抑制剂后创面处的毛细血管数量较暴露于hAECs-Exos的糖尿病小鼠降低了近三分之一。EVs及其衍生物可作为PI3K-AKT-mTOR信号通路的激活剂，可通过募集PI3Ka，激活Akt和mTOR，加速血管内皮细胞增殖、胶原沉积、新生血管形成以促进伤口糖尿病溃疡愈合的重要途径。

3 JNK/NF-κB/NLRP3炎性小體信号传导通路

NF-κB是一种异源性二聚体，由DNA结合亚基p50和反式激活亚基（RelA/p65）组成，NLRP3（包含NACHT-LRR-PYD结构域的蛋白3）属于模式识别受体的核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族，它们不仅与慢性低度炎症相关还与糖尿病等代谢性疾病相关[21]。高血糖状态被认为是多种异常和临床综合征的危险因素，并且与组织特异性低度炎症相关，高血糖状态可以引发氧化应激和内质网应激，促使一些促炎因子产生如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等，这些促炎因子可以减弱c-Jun N末端激酶（JNK）家族，促进内源性抑制剂IκB降解，维持NF-kB诱导炎症持续状态，上调NLRP3，进一步促进炎症因子的合成，破坏糖尿病创面愈合[22～23]。JNK/NF-κB/NLRP3炎症小体信号通路是连接全身胰岛素抵抗和巨噬细胞炎症反应的主要通路，巨噬细胞在调节高胰岛素相关组织炎症反应起核心作用[24～25]。国内学者WANG等人[26]通过编码IκB-AA的腺病毒感染HT29细胞，发现表达IκB-AA的HT29细胞可抑制NF-κB的活性，增加JNK1，2的表达，并且过表达p65可以反过来减弱JNK1，2的活性，确定了JNK可负性调节NF-κB。既往研究[27～28]证明，NF-κB和NLRP3炎症小体可共同作用增加糖尿病微血管疾病发病率，NF-κB和NLRP3炎症小体之间的联系是通过结合亚基p50激活NLRP3的启动子而发挥作用，但反式亚基p65并不作用于NLRP3炎症小体。NF-κB的激活会增加NLRP3炎症小体的生成，降低炎症持续状态。此外，NF-κB、NLRP3的消融可减少caspase-1的裂解，减少炎症细胞因子IL/1β、IL-18的生成，从而达到控制血糖、炎症、促进糖尿病创面愈合的作用。国内学者SUN等人[29]通过芍药苷治疗DFU大鼠发现，芍药苷可以增加IκB表达水平，进而降低NF-κB的水平，并且可以使DFU模型小鼠炎性细胞减少，减轻NLRP3 和降低caspase-1的裂解水平，伤口处的炎症明显减轻，伤口愈合更好。综上，DFU创面愈合可由JNK-NF-κB-NLRP3信号通路介导，NF-κB、NLRP3活化时可以使糖尿病创面的炎症细胞浸润，延长炎症持续状态，减弱糖尿病创面的愈合速度，但JNK可以负性调节NF-κB、NLRP3炎症小体的激活，控制血糖，降低炎症持续状态，从而促进伤口愈合。

4 结语与展望

DFU属于慢性难愈合创面，其发生机制复杂、治疗费用大、疗效差，且致残、致死率高，给家庭和社会造成了巨大的负担。传统的DFU治疗主要为控制血糖、改善循环、抗感染等对症支持治疗，但效果不尽如人意。随着干细胞移植、组织工程的迅猛发展，糖尿病溃疡的治疗取得重大突破，但由于其治疗费用昂贵，难以在临床上推广。因此，寻求一种简单、有效、实惠的治疗方案成为全球性的挑战。在这样的背景下，分子治疗应运而生，分子治疗较传统治疗方法而言具有更加快速、更加精确、疗效更好的优势。近年来，关于DFU愈合研究的分子治疗共性因素主要集中在减轻炎症反应、促进血管内皮细胞迁移、成纤维胶原沉积及新生血管形成等，包括有多条信号传导通路以及细胞因子的共同参与，但各通路对DFU的作用机制尚未完全明确，因此，下一步我们可以从Nocth、PI3K-Akt-mTOR、JNK/NF-κB/NLRP3炎症小体等信号通路出发，分析DFU愈合的机制，以期为临床治疗DFU提供理论依据。

参 考 文 献

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（收稿日期：2021-07-27 修回日期：2021-08-10）

（編辑：梁明佩）