石柳 王宸 芮云峰

東南大學醫(yī)學院附屬中大醫(yī)院骨科（江蘇 南京 210009）

很多疾病已被證明與糖尿病有關(guān)，糖尿病并發(fā)癥也涉及骨骼肌肉系統(tǒng)疾病，但其對肌腱的影響尚未被深入研究。有研究顯示，在小于44歲的男性患者中，肌腱病的發(fā)生與糖尿病在統(tǒng)計學上存在相關(guān)性[1]。近年來，對于糖尿病肌腱的相關(guān)病理生理改變已有較深認識，研究證實體內(nèi)持續(xù)的高血糖狀態(tài)與肌腱損傷相關(guān)，糖尿病是造成肌腱病變發(fā)生發(fā)展的一個重要因素，同時也放大了其它引起肌腱損傷的因素[2]。本文就糖尿病相關(guān)肌腱疾病的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 糖尿病肌腱的大體形態(tài)變化

正常肌腱組織呈白色、有光澤，堅實而有彈性；而糖尿病肌腱標本肉眼觀查呈灰暗、微棕、黃色樣變，肌腱實質(zhì)變軟。相對于對照組白色、健壯的正常髕腱組織而言，糖尿病模型大鼠髕腱顏色變黃且更加脆弱[3]。除顏色及性狀改變外，在大鼠的岡上肌腱損傷修復模型中還發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠肌腱出現(xiàn)萎縮和發(fā)黃，肌腱損傷部位的愈合面積變小[4]。一些研究顯示，糖尿病可改變肌腱的厚度和體積[5，6]。Batista等[6]通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)正常成人跟腱長約15 cm，前后直徑為（4.8～10）mm；而糖尿病患者跟腱的前后直徑平均為（5.0±0.8）mm[（3.8～7.6）mm]。 Giacomozzi等[7]通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者跟腱相比健康對照組，其厚度有增加的趨勢，但兩者在統(tǒng)計學上無顯著性差異。Papanas等[8]通過MRI評估2型糖尿病患者跟腱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組相比，糖尿病組跟腱體積增加。

2 糖尿病肌腱的生物力學變化

由于醫(yī)學倫理學的限制，目前研究糖尿病肌腱生物力學變化的主要方式是通過建造糖尿病動物模型而不是研究完整的人類肌腱標本。很多學者通過對糖尿病動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病肌腱的生物力學特性和正常肌腱相比呈現(xiàn)下降趨勢。Fox等[3]通過對糖尿病大鼠髕腱的拉伸試驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病組16只大鼠中的15只表現(xiàn)出肌腱本身的撕裂，而對照組14只中有7只表現(xiàn)出肌腱本身的撕裂，其余則是脛骨結(jié)節(jié)止點的撕脫；同時他們還發(fā)現(xiàn)，在建模19天時，糖尿病大鼠髕腱的楊氏模量明顯低于對照組，這表明糖尿病組大鼠肌腱的生物力學特性下降。de Oliveira等[9]發(fā)現(xiàn)與對照組相比，糖尿病組大鼠跟腱彈性模量顯著降低，跟腱的特定應(yīng)變、最大拉伸應(yīng)變和抗拉強度相對于對照組顯著升高，而對照組跟腱的橫截面積顯著大于糖尿病組。

3 糖尿病肌腱的組織病理學改變

Fox等[3]采用膠原蛋白雙折射方法發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，糖尿病組肌腱膠原蛋白在腱骨連接處分布不規(guī)則。光學顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與對照組正常繃緊的、平行的和致密相連的外觀相比，糖尿病組膠原纖維呈現(xiàn)不平、不規(guī)則的卷曲和松弛，且波紋形狀有所增加。同時他們還發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠髕腱脛骨結(jié)節(jié)止點上纖維軟骨變少、肌腱纖維紊亂、肌腱愈合處纖維軟骨減少[4，10]。組織形態(tài)學定量測定結(jié)果顯示，在建模后第1周和第2周，糖尿病組在腱骨愈合止點處纖維軟骨數(shù)量與對照組相比顯著降低。有學者從糖尿病患者足底潰瘍的纖維母細胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)其增殖能力降低，并有異常的形態(tài)學特征，如多層狀、沒有微管結(jié)構(gòu)的水泡狀[11]。Abate等[12]通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者退行性肌腱內(nèi)新生血管減少；同時也有學者在糖尿病動物模型中發(fā)現(xiàn)肌腱內(nèi)血管生成減少[13]。另有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病肌腱組織中有鈣鹽沉積，尤其是在跟腱的止點部位。目前關(guān)于鈣鹽沉積的機制尚存在爭議，有學者發(fā)現(xiàn)肌腱組織局部缺血后繼發(fā)壞死，膠原纖維斷裂，認為膠原纖維的透明變性是肌腱內(nèi)鈣鹽沉積的第一步[14]。還有研究表明，鈣化的形成可能是由于肌腱干/祖細胞向成骨及成軟骨分化，而不是向肌腱終末細胞分化所導致的[15，16]。由于這些構(gòu)成肌腱組織的膠原纖維數(shù)量減少，膠原束出現(xiàn)磨損和解體，膠原纖維斷裂，肌腱細胞形態(tài)改變，鈣鹽沉積等，可能進一步導致糖尿病肌腱組織萎縮和脆弱，生物力學特性降低[17]。

4 糖尿病肌腱的生化與細胞外基質(zhì)改變

通常認為糖尿病肌腱的損傷機制與機體內(nèi)持續(xù)的高血糖狀態(tài)有關(guān)。目前很多糖尿病動物模型及臨床研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病肌腱細胞外基質(zhì)中有晚期糖基化終末產(chǎn)物 （advanced glycation endproducts，AGEs）的沉積[4，18]。目前公認的假說為：糖尿病患者關(guān)節(jié)組織損傷是由于體內(nèi)多余的晚期糖基化產(chǎn)物在體內(nèi)緩慢、持續(xù)聚集而引起的。AGEs的一個特征性反應(yīng)是在膠原纖維之間形成一個共價交叉連接，從而改變膠原纖維的結(jié)構(gòu)和功能[18]。因此，AGEs的交叉連接被認為是引起肌腱及韌帶生物及機械功能惡化的主要原因[19]。此外，AGEs對肌腱的負面影響還包括對生長因子的影響，如影響堿性成纖維細胞生長因子的形成，從而顯著降低有絲分裂活動；細胞內(nèi)AGEs的形成導致一氧化氮和受損的生長因子信號表達的破壞；通過氧化應(yīng)激，提高半胱天冬酶活性等外在信號表達，從而增強細胞凋亡[20]。

5 細胞與分子生物學調(diào)控機制研究——潛在機制

Lehner等[21]發(fā)現(xiàn)一類來源于人類和大鼠肌腱的尚未被識別的細胞，這類細胞表達胰腺β細胞相關(guān)的細胞標記物——胰島素、胰高血糖素、胰島素促進因子-1（PDX-1）及葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋-2（GLUT2）。 他們對這類產(chǎn)生胰島素的細胞來源進行了描述：血管周圍細胞和在致密膠原組織中的紡錘狀肌腱細胞，兩者中至少有一種能根據(jù)葡萄糖的水平刺激胰島素釋放，他們認為這類到目前為止尚未被認識的、在胰腺外能產(chǎn)生胰島素的細胞，可能是引起糖尿病肌腱病理生理改變的主要因素。Bi等[22]和Rui等[23]分別從小鼠、大鼠和人肌腱組織中成功分離出具有克隆形成能力﹑自我更新以及多向分化潛能的間充質(zhì)干細胞群，并稱之為肌腱干細胞（tendon derived stem cells，TDSCs）。研究表明[23]，大鼠髕腱和跟腱來源的TDSCs在體外可以分化為成骨細胞﹑軟骨細胞和脂肪細胞；在體內(nèi)可形成肌腱樣組織﹑軟骨樣組織和骨樣組織。Lehner等[21]的研究也發(fā)現(xiàn)，在分泌胰島素的肌腱細胞中，至少在一個亞群中干/祖細胞標記物nestin和scleraxis與胰島素和胰高血糖素共表達，提示胰島素有可能參與誘導這類細胞向成熟分化或參與維持這種分化狀態(tài)，表明胰島素可能能夠誘導肌腱干細胞向肌腱細胞分化[24]。此外，胰島素已被證實在生理濃度可以發(fā)揮PDX-1介導的保護效應(yīng)以保護胰島β細胞[25]。體外實驗也發(fā)現(xiàn)，胰島素能夠避免肌腱細胞免受地塞米松誘導的損害[26]。糖尿病肌腱干細胞的相關(guān)特性及其分化是否與糖尿病肌腱病變的形成相關(guān)還有待進一步研究。

目前，糖尿病肌腱病變潛在的分子機制仍不清楚，肌腱細胞相關(guān)的特異性細胞表面標記物和特異性蛋白發(fā)現(xiàn)得也較少，目前已知的有堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子（scleriex，Scx）、腱調(diào)蛋白（tenomodulin，TMND）、核心蛋白聚糖（decorin，DCN）等[21]。

Scx是細胞特異性堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子中Twist亞家族中的成員，是肌腱和韌帶的一個特異性的細胞表面標記物[27]。Brent等[28]認為，Scx是肌腱前體細胞群標志，其一直持續(xù)表達于肌腱分化的整個時期。Scx可表達于體外培養(yǎng)的牙周韌帶細胞、牙齦成纖維細胞和骨髓基質(zhì)細胞，并可能在牙周韌帶細胞的分化過程中起重要作用[29]。袁亞娣等[30]研究發(fā)現(xiàn)，高糖可以上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子Scx表達，從而抑制牙周膜細胞向成骨細胞分化，進一步影響牙周病的愈合能力。

TNMD是一種與軟骨調(diào)節(jié)因子（chondromodulin-I，ChM-I）同源的Ⅱ型跨膜蛋白。Docheva等[31]通過研究TNMD基因缺陷小鼠發(fā)現(xiàn)，其肌腱細胞增殖能力及細胞密度明顯降低。由此可見，TNMD在肌腱細胞增殖和膠原纖維的成熟中起重要調(diào)節(jié)作用[32]。

DCN作為肌腱中含量最高的蛋白多糖，是纖維性組織和胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的重要成分。熊雁等[33]發(fā)現(xiàn)DCN在早期能夠明顯減少肌腱細胞I型膠原蛋白的合成，并顯著下調(diào)肌腱細胞I型膠原蛋白mRNA表達。在肌腱愈合過程中，DCN還能夠調(diào)節(jié)膠原纖維的正常纖維化[34]。

Scx、TNMD、DCN在糖尿病肌腱中的表達尚未見報道，它們被認為與異位軟骨形成和隨后的異位骨化有關(guān)。然而，糖尿病是否能促進這種異位骨化尚不清楚[35]。

6 總結(jié)

綜上所述，目前關(guān)于糖尿病肌腱病變的研究主要集中在大體形態(tài)、生物力學特性和組織形態(tài)學方面。動物實驗以及臨床研究均表明，糖尿病與肌腱病之間具有一定相關(guān)性，糖尿病肌腱外觀發(fā)黃、萎縮，生物力學特性降低。糖尿病肌腱細胞的外基質(zhì)內(nèi)有AGEs沉積，在肌腱膠原纖維之間形成一個共價交叉連接，影響許多細胞因子表達，導致肌腱生物力學特性降低。肌腱干細胞的異常分化在肌腱病的發(fā)生發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用，而糖尿病機體中肌腱干細胞是否存在異常分化，其肌腱干細胞向肌腱細胞的分化是否受胰島素影響，以及糖尿病肌腱干細胞在肌腱損傷愈合中是否扮演重要角色，目前尚不清楚。糖尿病肌腱損傷的分子生物學水平研究相對較少，糖尿病肌腱病理生理改變的分子機制也有待進一步研究。

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