淺論糖尿病下肢缺血后側(cè)支血管新生能力受損機(jī)制的研究進(jìn)展

1、淺論糖尿病下肢缺血后側(cè)支血管新生能力受損機(jī)制的研究進(jìn)展                  作者：鄧顯 何延政 施森 周翔宇【關(guān)鍵詞】  糖尿病 ;側(cè)支血管 ;血管新生糖尿病(Diabetes mellitus，DM)是獨(dú)立于其他動(dòng)脈硬化危險(xiǎn)因素外引起心臟病及周圍動(dòng)脈疾病的主要原因，其所致的下肢血管病變是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，發(fā)病率是正常人的4倍。糖尿病不僅使大血管病變而致嚴(yán)重缺血性疾病，而且同時(shí)伴有側(cè)支血管形成能力嚴(yán)重受損。

2、一般來說，外周血管疾病患者其側(cè)支形成足以代償經(jīng)阻塞動(dòng)脈喪失的血流，但在糖尿病患者，因其側(cè)支血管新生能力受損而使心肌、肢端、視網(wǎng)膜等嚴(yán)重缺血。因而，罹患下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的糖尿病患者是非糖尿病患者截肢率的五倍之多1。目前關(guān)于糖尿病患者新生血管形成缺陷的原因尚無定論。肢體缺血后，低氧和炎癥是引起血管新生的主要刺激劑。血管新生又分為血管形成、血管生成、動(dòng)脈形成。卵黃囊部位有一小群干細(xì)胞，經(jīng)過增殖分化發(fā)育形成最原始的血管結(jié)構(gòu)，這一過程稱為血管形成。在血管床的基礎(chǔ)上，血管內(nèi)皮細(xì)胞通過出芽方式形成新生毛細(xì)血管網(wǎng)，此為血管生成。缺血組織周圍的微小血管在缺血組織的刺激和細(xì)因子的作用下，形成有足夠管腔直徑的血管

3、，這個(gè)過程稱為動(dòng)脈形成。血管新生的主要過程為內(nèi)皮細(xì)胞和基底膜之間的連接溶解，內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、黏附和再連接，最后形成新的毛細(xì)血管管腔。糖尿病則可能對血管新生的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響導(dǎo)致側(cè)支血管的建立不足。本文將結(jié)合對相關(guān)研究文獻(xiàn)綜述如下。1 內(nèi)皮功能紊亂2型糖尿病的基本代謝特征是高糖血癥、胰島素抵抗(Ir)、脂質(zhì)代謝紊亂。它們的共同特征是引起血管內(nèi)皮功能紊亂。而內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)是一種能直接分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞，血管內(nèi)皮祖細(xì)胞不僅參與胚胎時(shí)期的血管發(fā)生，也存在于成年機(jī)體的外周血和骨髓，在出生后的血管發(fā)育中起重要作用。DM血管內(nèi)皮功能紊亂主要表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性的舒張功能降低，內(nèi)皮細(xì)胞 NOS活性

4、下降，NO合成減少，NO活性下降，NO可以介導(dǎo)VEGF的血管生成作用。因而，2型DM合并下肢缺血時(shí)，常常有側(cè)枝循環(huán)建立和開放不足。最近的研究發(fā)現(xiàn)， 糖尿病患者EPC的eNOS解偶聯(lián)引起eNOS介導(dǎo)超氧陰離子產(chǎn)生而不是NO，降低了 EPC水平，損害了它的功能，從而引起EPC功能失調(diào)。高糖血癥引起血管內(nèi)皮功能紊亂主要是通過非酶糖化和氧化應(yīng)激反應(yīng)引起細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)和功能的改變，其分子機(jī)制可能在于高糖激活蛋白激酶C(PKC)信號(hào)通路，抑制NOS的活性，使NO合成減少，引起內(nèi)皮舒張功能減弱;高糖血癥還通過己糖胺途徑，損害胰島素受體(IR)/胰島索受體底物(IRS)/PI，激酶/AKt信號(hào)通路.導(dǎo)致eNO

5、S活性下調(diào)。2 胰島素抵抗(Insulin Resistance，Ir)Ir是2型 DM 主要的代謝特征，胰島素抵抗可使機(jī)體處于一種亞臨床的應(yīng)激狀態(tài)，緩慢、輕微地啟動(dòng)免疫系統(tǒng)，誘發(fā)機(jī)體持續(xù)、輕微的慢性炎癥，引起動(dòng)脈粥樣硬化以及動(dòng)脈修復(fù)及新生。同時(shí)，Ir的特點(diǎn)是高胰島素血癥，胰島素不僅影響細(xì)胞的生長因子表達(dá)，與血管生成過程有關(guān)，還可以影響內(nèi)皮細(xì)胞NO的分泌與血管的舒縮活動(dòng)有關(guān)。多年前人們發(fā)現(xiàn)胰島素能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞VEGF的表達(dá)，與 DM 視網(wǎng)膜病的發(fā)生有關(guān)。但人們在臨床上卻發(fā)現(xiàn)糖尿病合并冠脈粥樣硬化性病變后，側(cè)枝循環(huán)建立不足，與胰島素促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞 VEGF表達(dá)不符。Chou等研究發(fā)現(xiàn)Ir和

6、 DM 情況下心肌細(xì)胞表達(dá) VEGF mRNA減少40%。心肌細(xì)胞表達(dá) VEGFR2/KDR減少70%，而在視網(wǎng)膜和腎臟 VEGF及 VEGF受體 mRNA表達(dá)卻增加2倍。說明 Ir與 DM合并大血管和微血管病變其作用機(jī)制存在差異，Ir和 DM 情況下心肌細(xì)胞表達(dá)VEGF及VEGF受體mRNA下降可能是2型 DM合并冠閩病變后側(cè)支循環(huán)建立不足的機(jī)制。Chen C等發(fā)現(xiàn)一種與胰島素抵抗關(guān)系密切的由脂肪細(xì)胞分泌的蛋白R(shí)esistin能夠通過氧化應(yīng)激作用抑制人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的eNOS的合成，進(jìn)而影響內(nèi)皮細(xì)胞的功能。3 氧化應(yīng)激損傷糖尿病患者伴隨存在的氧化應(yīng)激狀態(tài)對血管內(nèi)皮的功能影響日益受到關(guān)注。在

7、生理?xiàng)l件下，活性氧簇(ros)在抗氧化酶的作用下代謝分解，其水平保持在安全范圍內(nèi)。糖尿病時(shí)氧化應(yīng)激的作用氧化應(yīng)激為機(jī)體內(nèi)的促氧化作用與抗氧化作用之間的平衡失調(diào)，傾向于促氧化,導(dǎo)致組織和細(xì)胞損害。 研究表明，DM時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞ROS產(chǎn)生增多，超過抗氧化處理能力，通過酶系統(tǒng)與非酶系統(tǒng)過度產(chǎn)生氧自由基，導(dǎo)致機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)而使脂質(zhì)，蛋白質(zhì)，氨基酸及DNA發(fā)生氧化性損傷。Brownlee E提出了糖尿病并發(fā)癥的統(tǒng)一機(jī)制學(xué)說，認(rèn)為高血糖誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生過量的ROS從而引起多元醇通路的激活、 糖基化終末產(chǎn)物的形成、蛋白激酶C途徑及氨基己糖途徑的激活。在成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，以上的改變顯著增加細(xì)胞的凋亡，增加細(xì)胞

8、間的黏附和減少生成血管的能力。高血糖相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)的形成可影響細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)。AGEs和其細(xì)胞表面受體結(jié)合，導(dǎo)致信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)，通過活化 NADPH 氧化酶觸發(fā) R0s的產(chǎn)生。而AGEs受體存在于單核細(xì)胞和EPC中，因此在糖尿病時(shí)AGEs可引起EPC的R0S產(chǎn)生，從而影響EPC的功能。4 影響生長因子的合成及其受體的表達(dá)血管栓塞后，機(jī)體通過分泌一系列生長因子，如表皮生長因子(epidermal growth factor ，EGF)、(Vascular endothelial growth factor ，VEGF)、(fibroblast growth fa

9、ctor，F(xiàn)GF)等。這些因子可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增生和移行，從而參與血管的再生。已知的與側(cè)支血管再生有關(guān)的生長因子包括血管生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子、表皮生長因子等，這是機(jī)體的一種重要代償機(jī)制，并與疾病的預(yù)后密切相關(guān)。最早Rivard等提出這可能與VEGF信號(hào)通路的改變有關(guān)。但最近Tanii等研究認(rèn)為，糖尿病血管并發(fā)癥與由血管生長因子表達(dá)的下降無關(guān)。造成這種結(jié)果分歧的原因可能與種屬差異有關(guān)。因?yàn)?Rived的研究對象為 NOD小鼠，實(shí)驗(yàn)是以雄性 C57BL/6J小鼠為研究對象，并通過靜脈注射鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)為糖尿病。而Taniyama10等最新研究提示，通過VEGF基因

10、治療糖尿病下肢缺血病人未能取得預(yù)期結(jié)果。Facchiano F 11等研究發(fā)現(xiàn)FGF-2，一種有效而強(qiáng)烈的血管生成因子，在糖尿病高血糖環(huán)境中FGF-2會(huì)被糖基化，其促血管新生的能力下降甚至失效，不足以維持損傷后正常修復(fù)的需要。Gallagher Kad12等研究發(fā)現(xiàn)糖尿病傷口肉芽組織表皮細(xì)胞和肌纖維母細(xì)胞表達(dá)的基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1減少可能是EPC歸巢減少的原因。此外，血小板反應(yīng)蛋白1 ( TSP-1) mRNA 的表達(dá)在糖尿病EPC顯著上調(diào),并和體內(nèi)外EPC黏附活性下降相關(guān)，這表明TSP - 1可能是一個(gè)重要的細(xì)胞外基質(zhì)黏附分子，高糖可能通過上調(diào)糖尿病EPCTSP1表達(dá)來調(diào)節(jié)受損EPC的黏附活

11、性13。5 抑制基質(zhì)金屬蛋白酶( MMP)的活性基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metahopro teinases MMPs)是一類具有共同生化性質(zhì)的可分解血管周圍的基質(zhì)組織(ECM)的鋅依賴性肽鏈內(nèi)切酶，是參與ECM降解的主要蛋白酶之一。血管的再生和延伸需要MMP分解ECM，為血管新生擴(kuò)展空間，利于內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。高糖可使基質(zhì)的成分和性質(zhì)發(fā)生改變，影響ECM與細(xì)胞，細(xì)胞與細(xì)胞之間的聯(lián)系和信號(hào)的傳遞，從而改變 MMPs的降解能力，從而影響血管新生。高血糖與ECM中長壽命蛋白( 如型膠原) 經(jīng)非酶糖基化生成終末糖基化產(chǎn)物(AGEs)，糖基化后的型膠原發(fā)生共價(jià)交聯(lián)后可影響MMPs的表達(dá)和活性，同時(shí)

12、對MMPs的降解不敏感，出現(xiàn)所謂的抵抗現(xiàn)象14。有文獻(xiàn)報(bào)道，高血糖使得一氧化氮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路受損，而一氧化氮是MMP-9活性的重要調(diào)節(jié)因子，這可能是MMP-9表達(dá)減少的原因之一。Yang C15等最新研究提示MMP-9與金屬蛋白酶組織抑制物-1(TIMP-1)的動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)可能是引起糖尿病創(chuàng)面難愈及血管新生障礙重要機(jī)制之一。6 單核細(xì)胞功能受損單核細(xì)胞在創(chuàng)面愈合，血管生成，以及動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程中均發(fā)揮重要作用。Wahenberger16等通過分離糖尿病人和健康人外周血單核細(xì)胞，應(yīng)用 VEGF-A(1mg/m1)刺激單核細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)DM病人單核細(xì)胞的遷移能力明顯低于健康人，因此認(rèn)為DM側(cè)枝循環(huán)減少的

13、原因部分可能是由于VEGF-A刺激的單核細(xì)胞遷移能力下降所致。他們進(jìn)一步研究顯示：DM病人存在 VEGF-A誘導(dǎo)的通過 Flt-l介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)缺陷，這種信號(hào)傳導(dǎo)缺陷使 VEGF-A刺激的單核細(xì)胞反應(yīng)減弱。Tchaikovski V17等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及其家族成員之一胎盤生長因子(PLGF)，它們通過與其受體VEGFR-1(Flt-1)結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用，促進(jìn)新生血管形成，糖尿病時(shí)VEGF-A介導(dǎo)的單核細(xì)胞趨化作用明顯減弱，其機(jī)制在于糖基化終末產(chǎn)物和氧化應(yīng)激反應(yīng)能夠激活VEGFR-1相關(guān)的信號(hào)通路，如磷酸化Akt, p38, ERK1/2等，均能使VEGFR-1 競

14、爭性抑制。         7 Wnt/-cat信號(hào)通路功能紊亂Wnt細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是一種對控制胚胎發(fā)育有重要作用、進(jìn)化上保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，是一種對控制胚胎發(fā)育有重要作用、進(jìn)化上保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。目前在腫瘤的發(fā)生、侵襲轉(zhuǎn)移、細(xì)胞黏連極性及細(xì)胞凋亡等方面成為目前的研究熱點(diǎn)。有實(shí)驗(yàn)顯示原代內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)物中Wnt1的過度表達(dá)導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，也誘導(dǎo)了游離的-cat和介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄的Lef/Tcf的增多，表明WNT信號(hào)通路參與內(nèi)皮細(xì)胞增殖的過程。TOYOfuku18等研究發(fā)現(xiàn)cat連環(huán)蛋白的定位在梗死區(qū)血管新生過程中

15、從細(xì)胞黏著連接處的質(zhì)膜轉(zhuǎn)移到胞漿中。Koyanagi M19等發(fā)現(xiàn)wnt5可以通過PKC激活作用增加心臟內(nèi)皮祖細(xì)胞基因的表達(dá)。這些實(shí)驗(yàn)研究提示，Wnt/-cat信號(hào)通路參與了血管新生的過程。而越來越多的研究表明許多藥物及分子，如磷酸氨醇，組織因子Ang1/2,PGE2,COX2,Flt1,EGR等都通過Wnt/-cat信號(hào)通路調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖和遷移。Luciola S20等研究提示：在糖尿病大鼠模型中：骨髓來源的和外周血來源的CD133+細(xì)胞分泌WNT能力明顯減退：wnt2b,wnt3,wnt5a,wnt9a均表達(dá)明顯減少。在給予WNT抑制劑SFRP和DKK1后，體外培養(yǎng)的CD1

16、33+細(xì)胞的增殖，遷移，黏附和血管生成能力均顯著下降。因此，Wnt/-cat信號(hào)通路可能是糖尿病血管新生障礙的重要通路。8 小結(jié)與展望綜上所述 ，糖尿病缺血后肢體側(cè)枝循環(huán)建立困難的機(jī)理受多種因素影響 ，至今仍沒有某一種學(xué)說能完全解釋其發(fā)病機(jī)理，多元論的觀點(diǎn)正在為大家所接受。 但隨著研究的不斷深入 ，特別是從信號(hào)通路等分子機(jī)制了解糖尿病缺血后肢側(cè)枝循環(huán)建立困難的機(jī)理，影響因素逐個(gè)被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而為糖尿病肢體缺血的促血管新生療法進(jìn)一步提供更為廣闊的思路方法。【參考文獻(xiàn)】  1 Jude EB, Eleftheriadou I, Tentolouris N. et al. Peripheral

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