浅论糖尿病下肢缺血后侧支血管新生能力受损机制的研究进展

1、浅论糖尿病下肢缺血后侧支血管新生能力受损机制的研究进展                  作者：邓显 何延政 施森 周翔宇【关键词】  糖尿病 ;侧支血管 ;血管新生糖尿病(Diabetes mellitus，DM)是独立于其他动脉硬化危险因素外引起心脏病及周围动脉疾病的主要原因，其所致的下肢血管病变是糖尿病的严重并发症之一，发病率是正常人的4倍。糖尿病不仅使大血管病变而致严重缺血性疾病，而且同时伴有侧支血管形成能力严重受损。

2、一般来说，外周血管疾病患者其侧支形成足以代偿经阻塞动脉丧失的血流，但在糖尿病患者，因其侧支血管新生能力受损而使心肌、肢端、视网膜等严重缺血。因而，罹患下肢动脉硬化闭塞症的糖尿病患者是非糖尿病患者截肢率的五倍之多1。目前关于糖尿病患者新生血管形成缺陷的原因尚无定论。肢体缺血后，低氧和炎症是引起血管新生的主要刺激剂。血管新生又分为血管形成、血管生成、动脉形成。卵黄囊部位有一小群干细胞，经过增殖分化发育形成最原始的血管结构，这一过程称为血管形成。在血管床的基础上，血管内皮细胞通过出芽方式形成新生毛细血管网，此为血管生成。缺血组织周围的微小血管在缺血组织的刺激和细因子的作用下，形成有足够管腔直径的血管

3、，这个过程称为动脉形成。血管新生的主要过程为内皮细胞和基底膜之间的连接溶解，内皮细胞的迁移、黏附和再连接，最后形成新的毛细血管管腔。糖尿病则可能对血管新生的各个环节产生影响导致侧支血管的建立不足。本文将结合对相关研究文献综述如下。1 内皮功能紊乱2型糖尿病的基本代谢特征是高糖血症、胰岛素抵抗(Ir)、脂质代谢紊乱。它们的共同特征是引起血管内皮功能紊乱。而内皮祖细胞(EPC)是一种能直接分化为血管内皮细胞的前体细胞，血管内皮祖细胞不仅参与胚胎时期的血管发生，也存在于成年机体的外周血和骨髓，在出生后的血管发育中起重要作用。DM血管内皮功能紊乱主要表现为内皮依赖性的舒张功能降低，内皮细胞 NOS活性

4、下降，NO合成减少，NO活性下降，NO可以介导VEGF的血管生成作用。因而，2型DM合并下肢缺血时，常常有侧枝循环建立和开放不足。最近的研究发现， 糖尿病患者EPC的eNOS解偶联引起eNOS介导超氧阴离子产生而不是NO，降低了 EPC水平，损害了它的功能，从而引起EPC功能失调。高糖血症引起血管内皮功能紊乱主要是通过非酶糖化和氧化应激反应引起细胞和组织结构和功能的改变，其分子机制可能在于高糖激活蛋白激酶C(PKC)信号通路，抑制NOS的活性，使NO合成减少，引起内皮舒张功能减弱;高糖血症还通过己糖胺途径，损害胰岛素受体(IR)/胰岛索受体底物(IRS)/PI，激酶/AKt信号通路.导致eNO

5、S活性下调。2 胰岛素抵抗(Insulin Resistance，Ir)Ir是2型 DM 主要的代谢特征，胰岛素抵抗可使机体处于一种亚临床的应激状态，缓慢、轻微地启动免疫系统，诱发机体持续、轻微的慢性炎症，引起动脉粥样硬化以及动脉修复及新生。同时，Ir的特点是高胰岛素血症，胰岛素不仅影响细胞的生长因子表达，与血管生成过程有关，还可以影响内皮细胞NO的分泌与血管的舒缩活动有关。多年前人们发现胰岛素能诱导血管内皮细胞VEGF的表达，与 DM 视网膜病的发生有关。但人们在临床上却发现糖尿病合并冠脉粥样硬化性病变后，侧枝循环建立不足，与胰岛素促进血管内皮细胞 VEGF表达不符。Chou等研究发现Ir和

6、 DM 情况下心肌细胞表达 VEGF mRNA减少40%。心肌细胞表达 VEGFR2/KDR减少70%，而在视网膜和肾脏 VEGF及 VEGF受体 mRNA表达却增加2倍。说明 Ir与 DM合并大血管和微血管病变其作用机制存在差异，Ir和 DM 情况下心肌细胞表达VEGF及VEGF受体mRNA下降可能是2型 DM合并冠闽病变后侧支循环建立不足的机制。Chen C等发现一种与胰岛素抵抗关系密切的由脂肪细胞分泌的蛋白Resistin能够通过氧化应激作用抑制人冠状动脉内皮细胞的eNOS的合成，进而影响内皮细胞的功能。3 氧化应激损伤糖尿病患者伴随存在的氧化应激状态对血管内皮的功能影响日益受到关注。在

7、生理条件下，活性氧簇(ros)在抗氧化酶的作用下代谢分解，其水平保持在安全范围内。糖尿病时氧化应激的作用氧化应激为机体内的促氧化作用与抗氧化作用之间的平衡失调，倾向于促氧化,导致组织和细胞损害。 研究表明，DM时血管内皮细胞ROS产生增多，超过抗氧化处理能力，通过酶系统与非酶系统过度产生氧自由基，导致机体处于氧化应激状态而使脂质，蛋白质，氨基酸及DNA发生氧化性损伤。Brownlee E提出了糖尿病并发症的统一机制学说，认为高血糖诱导细胞产生过量的ROS从而引起多元醇通路的激活、 糖基化终末产物的形成、蛋白激酶C途径及氨基己糖途径的激活。在成熟的内皮细胞，以上的改变显着增加细胞的凋亡，增加细胞

8、间的黏附和减少生成血管的能力。高血糖相关的细胞内晚期糖基化终末产物(AGEs)的形成可影响细胞的氧化还原状态。AGEs和其细胞表面受体结合，导致信号转导级联反应，通过活化 NADPH 氧化酶触发 R0s的产生。而AGEs受体存在于单核细胞和EPC中，因此在糖尿病时AGEs可引起EPC的R0S产生，从而影响EPC的功能。4 影响生长因子的合成及其受体的表达血管栓塞后，机体通过分泌一系列生长因子，如表皮生长因子(epidermal growth factor ，EGF)、(Vascular endothelial growth factor ，VEGF)、(fibroblast growth fa

9、ctor，FGF)等。这些因子可促进血管内皮细胞和平滑肌细胞的增生和移行，从而参与血管的再生。已知的与侧支血管再生有关的生长因子包括血管生长因子、成纤维细胞生长因子、表皮生长因子等，这是机体的一种重要代偿机制，并与疾病的预后密切相关。最早Rivard等提出这可能与VEGF信号通路的改变有关。但最近Tanii等研究认为，糖尿病血管并发症与由血管生长因子表达的下降无关。造成这种结果分歧的原因可能与种属差异有关。因为 Rived的研究对象为 NOD小鼠，实验是以雄性 C57BL/6J小鼠为研究对象，并通过静脉注射链脲佐菌素(STZ)诱导为糖尿病。而Taniyama10等最新研究提示，通过VEGF基因

10、治疗糖尿病下肢缺血病人未能取得预期结果。Facchiano F 11等研究发现FGF-2，一种有效而强烈的血管生成因子，在糖尿病高血糖环境中FGF-2会被糖基化，其促血管新生的能力下降甚至失效，不足以维持损伤后正常修复的需要。Gallagher Kad12等研究发现糖尿病伤口肉芽组织表皮细胞和肌纤维母细胞表达的基质细胞衍生因子-1减少可能是EPC归巢减少的原因。此外，血小板反应蛋白1 ( TSP-1) mRNA 的表达在糖尿病EPC显着上调,并和体内外EPC黏附活性下降相关，这表明TSP - 1可能是一个重要的细胞外基质黏附分子，高糖可能通过上调糖尿病EPCTSP1表达来调节受损EPC的黏附活

11、性13。5 抑制基质金属蛋白酶( MMP)的活性基质金属蛋白酶(matrix metahopro teinases MMPs)是一类具有共同生化性质的可分解血管周围的基质组织(ECM)的锌依赖性肽链内切酶，是参与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，为血管新生扩展空间，利于内皮细胞的迁移。高糖可使基质的成分和性质发生改变，影响ECM与细胞，细胞与细胞之间的联系和信号的传递，从而改变 MMPs的降解能力，从而影响血管新生。高血糖与ECM中长寿命蛋白( 如型胶原) 经非酶糖基化生成终末糖基化产物(AGEs)，糖基化后的型胶原发生共价交联后可影响MMPs的表达和活性，同时

12、对MMPs的降解不敏感，出现所谓的抵抗现象14。有文献报道，高血糖使得一氧化氮信号转导通路受损，而一氧化氮是MMP-9活性的重要调节因子，这可能是MMP-9表达减少的原因之一。Yang C15等最新研究提示MMP-9与金属蛋白酶组织抑制物-1(TIMP-1)的动态平衡失调可能是引起糖尿病创面难愈及血管新生障碍重要机制之一。6 单核细胞功能受损单核细胞在创面愈合，血管生成，以及动脉粥样硬化进程中均发挥重要作用。Wahenberger16等通过分离糖尿病人和健康人外周血单核细胞，应用 VEGF-A(1mg/m1)刺激单核细胞，发现DM病人单核细胞的迁移能力明显低于健康人，因此认为DM侧枝循环减少的

13、原因部分可能是由于VEGF-A刺激的单核细胞迁移能力下降所致。他们进一步研究显示：DM病人存在 VEGF-A诱导的通过 Flt-l介导的信号传导缺陷，这种信号传导缺陷使 VEGF-A刺激的单核细胞反应减弱。Tchaikovski V17等进一步研究发现血管内皮生长因子(VEGF)及其家族成员之一胎盘生长因子(PLGF)，它们通过与其受体VEGFR-1(Flt-1)结合发挥生物学作用，促进新生血管形成，糖尿病时VEGF-A介导的单核细胞趋化作用明显减弱，其机制在于糖基化终末产物和氧化应激反应能够激活VEGFR-1相关的信号通路，如磷酸化Akt, p38, ERK1/2等，均能使VEGFR-1 竞

14、争性抑制。         7 Wnt/-cat信号通路功能紊乱Wnt细胞信号转导途径是一种对控制胚胎发育有重要作用、进化上保守的信号转导途径，是一种对控制胚胎发育有重要作用、进化上保守的信号转导途径。目前在肿瘤的发生、侵袭转移、细胞黏连极性及细胞凋亡等方面成为目前的研究热点。有实验显示原代内皮细胞培养物中Wnt1的过度表达导致内皮细胞的增殖，也诱导了游离的-cat和介导基因转录的Lef/Tcf的增多，表明WNT信号通路参与内皮细胞增殖的过程。TOYOfuku18等研究发现cat连环蛋白的定位在梗死区血管新生过程中

15、从细胞黏着连接处的质膜转移到胞浆中。Koyanagi M19等发现wnt5可以通过PKC激活作用增加心脏内皮祖细胞基因的表达。这些实验研究提示，Wnt/-cat信号通路参与了血管新生的过程。而越来越多的研究表明许多药物及分子，如磷酸氨醇，组织因子Ang1/2,PGE2,COX2,Flt1,EGR等都通过Wnt/-cat信号通路调节内皮细胞和内皮祖细胞的增殖和迁移。Luciola S20等研究提示：在糖尿病大鼠模型中：骨髓来源的和外周血来源的CD133+细胞分泌WNT能力明显减退：wnt2b,wnt3,wnt5a,wnt9a均表达明显减少。在给予WNT抑制剂SFRP和DKK1后，体外培养的CD1

16、33+细胞的增殖，迁移，黏附和血管生成能力均显着下降。因此，Wnt/-cat信号通路可能是糖尿病血管新生障碍的重要通路。8 小结与展望综上所述 ，糖尿病缺血后肢体侧枝循环建立困难的机理受多种因素影响 ，至今仍没有某一种学说能完全解释其发病机理，多元论的观点正在为大家所接受。 但随着研究的不断深入 ，特别是从信号通路等分子机制了解糖尿病缺血后肢侧枝循环建立困难的机理，影响因素逐个被发现，进而为糖尿病肢体缺血的促血管新生疗法进一步提供更为广阔的思路方法。【参考文献】  1 Jude EB, Eleftheriadou I, Tentolouris N. et al. Peripheral

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