任國強(qiáng) 李炳輝 李恭馳 王 知 胡映月 杜 燁 鄭 潔

（1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬梨園醫(yī)院，湖北 武漢 430077；2.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院，湖北 武漢 430022）

機(jī)體的某些病理狀況影響著血管的生成，稱為病理性血管生成。糖尿病狀態(tài)下因外周循環(huán)、冠狀動(dòng)脈循環(huán)功能受損，導(dǎo)致傷口血供較差，從而使傷口難以愈合。內(nèi)皮細(xì)胞是糖尿病血管病變的關(guān)鍵靶細(xì)胞。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是調(diào)節(jié)血管生成的關(guān)鍵性因素。基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、毛細(xì)血管基底膜破裂和細(xì)胞外周纖維蛋白的溶解來發(fā)揮血管生成作用。本文對VEGF、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）在糖尿病血管生成中作用的研究進(jìn)展綜述如下。

1 MMP-9和VEGF的生物學(xué)作用

MMPs以酶原的形式存在于組織中，可降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)和膠原蛋白，因能降解細(xì)胞外的纖維組織，可以使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的纖維帽變薄。MMPs 家族蛋白已經(jīng)被證明由5 個(gè)功能結(jié)構(gòu)域組成[1]。MMP-9又稱為明膠酶B，是一種能夠特異性水解ECM和基底膜的膠原酶[2]。MMP-9的主要生物學(xué)作用已經(jīng)探明[3]。在病理狀態(tài)下，MMP-9 能通過降解細(xì)胞外膠原蛋白來促進(jìn)腫瘤生長。

VEGF又稱為血管通透因子，是一種生長因子的亞家族，它作為血管發(fā)生(胚胎循環(huán)系統(tǒng)的血管細(xì)胞原位分化和血管生長)和血管生成(血管從已有的脈管系統(tǒng)生長)的信號蛋白起作用。VEGF主要來源于視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、周細(xì)胞等細(xì)胞。我們通常所說的VEGF實(shí)際上是指VEGF-A，除此之外生長因子家族還包括VEGF-B、VEGF-C、 VEGF-D和胎盤生長因子(PGF)，分子質(zhì)量為 32～34 kDa 不等。在促血管生成中，VEGF因其對內(nèi)皮細(xì)胞的特異性而被認(rèn)為是最有效的血管生成因子之一，通常在缺血缺氧情況下直接參與組織器官的血管生成［4］。VEGF家族的所有成員都通過與內(nèi)皮細(xì)胞表面酪氨酸激酶受體結(jié)合刺激細(xì)胞反應(yīng)，使其進(jìn)入二聚體，并通過磷酸化作用激活。VEGF的主要生物學(xué)功能包括：①是目前最強(qiáng)的血管通透因子；②能調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移；③抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡；④改變ECM，如整合素、血管發(fā)生蛋白等；⑤上調(diào)細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）基因的表達(dá)；⑥增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)［5］。

2 糖尿病與血管生成

血管生成是指從已有的毛細(xì)血管或毛細(xì)血管后靜脈發(fā)展而形成新的血管，其在胚胎發(fā)育、組織生長及傷口愈合等過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用；血管內(nèi)皮細(xì)胞在被激活后通過增殖、遷移最終形成新血管，在這一過程中促血管形成因子和血管形成抑制因子共同發(fā)揮作用［6］。正常的生理性血管生成開始于胚胎時(shí)期，并且在出生后一直到成年都可形成正常的血管。正常的血管有規(guī)律地分布，并且按等級依次形成動(dòng)脈、小動(dòng)脈、毛細(xì)血管、后毛細(xì)血管小靜脈，以及小靜脈和大靜脈。和腫瘤血管形成相比，正常的血管形成是非常有規(guī)律的、無支鏈的、并且?guī)缀跞渴瞧叫械墓艿?。血管生成主要發(fā)生在胚胎和產(chǎn)后發(fā)育階段，在成人健康狀態(tài)中非常少見［7］。一些女性生殖器官和組織，包括卵巢、子宮內(nèi)膜襯里和胎盤，作為正常生理反應(yīng)的一部分發(fā)生血管生成［8］。生理性血管生成的血管具有精細(xì)化、完整性和可控性，可以及時(shí)地向組織傳遞營養(yǎng)物質(zhì)［9］。血管生成失控是許多病理過程的顯著特征，包括實(shí)體瘤生長和纖維化［9-10］。病理狀態(tài)下，血管生成可能是雜亂無章、持續(xù)不可控的[11-12]?？肆_恩病、銀屑病、子宮內(nèi)膜異位癥和風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎也存在不正常的血管生成[13-14]。動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病視網(wǎng)膜病變以及許多其他影響糖尿病患者的并發(fā)癥都與血管生成功能失調(diào)有關(guān)[15]。

糖尿病的主要并發(fā)癥是血管疾病，其特征是血管生成異常。糖尿病狀態(tài)下，氧化應(yīng)激異常激活、血管活性物質(zhì)如一氧化氮等功能受損，再加上晚期糖基化終末產(chǎn)物的作用，使不同組織的血管生成反應(yīng)發(fā)生不同程度的過度激活或抑制[16-17]。在視網(wǎng)膜和腎等組織中，血管生成反應(yīng)呈增強(qiáng)狀態(tài)；然而在另一些組織中血管生成受到抑制，會導(dǎo)致傷口難以愈合[18-19]。與糖尿病視網(wǎng)膜病變的血管變化相似，在糖尿病腎病中腎小球內(nèi)的血管生成異常，VEGF過表達(dá)[20-21]。研究表明，VEGF與內(nèi)皮細(xì)胞的分離是糖尿病腎病中血管生成異常的潛在機(jī)制[22]。與糖尿病腎病和視網(wǎng)膜病變的血管變化相反，糖尿病導(dǎo)致愈合過程中傷口組織的血管生成減少。糖尿病時(shí)傷口的血管新生不足，影響血管和毛細(xì)血管密度[23]，傷口閉合嚴(yán)重延遲。血管生成受損與糖尿病患者的病理創(chuàng)傷修復(fù)有關(guān)。Seitz等[24]首次研究了糖尿病小鼠皮膚創(chuàng)面血管生成的機(jī)制，結(jié)果顯示，與健康對照組相比，db/db小鼠傷口中的VEGF-A蛋白和mRNA表達(dá)水平均明顯下降。

3 MMP-9 和VEGF在血管生成中的相關(guān)性研究

在誘導(dǎo)血管生成過程中，MMPs和血管生成因子相互作用。一系列血管新生的研究發(fā)現(xiàn)了MMP-9與VEGF間的聯(lián)系，即在血管生成的過程中，MMP-9和VEGF呈正相關(guān)[25-26]，這說明 MMP-9和VEGF在血管生成中具有重要作用。高水平的VEGF與腫瘤生長速度、惡性程度及患者預(yù)后不良密切相關(guān)[26]。而在嬰幼兒型血管瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，MMP-9可以通過降解ECM而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移和毛細(xì)血管網(wǎng)形成，并促進(jìn)血管瘤干細(xì)胞釋放VEGF，加快新生血管的生成［27］。MMP-9與VEGF的作用是相互的，VEGF通過調(diào)節(jié)MMP-9基因的轉(zhuǎn)錄，增加組織因子、蛋白酶和膠原酶的表達(dá)從而影響MMP-9的表達(dá)，最終通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)MMP-9，提高M(jìn)MP-9的活性［28］。研究表明，在腫瘤發(fā)展過程中， MMP-9與VEGF的共同表達(dá)可作為血管發(fā)生的標(biāo)志[29-30]。以上研究表明，MMP-9和VEGF在血管生成中可能具有協(xié)同作用。

4 MMP-9與VEGF在糖尿病血管生成中的作用

糖尿病血管生成受多種因素的影響。MMP-9主要是通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、毛細(xì)血管基底膜破裂和細(xì)胞外周纖維蛋白溶解而促進(jìn)血管生成；VEGF通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和增殖、增強(qiáng)血管滲透性、調(diào)控血栓形成等影響血管的生成。Mu等[31]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK1/2激酶）抑制劑可減少內(nèi)皮細(xì)胞微血管生成，說明ERK1/2 信號通路在血管生成中可能發(fā)揮了重要作用。

血管生成刺激因子的過度產(chǎn)生和視網(wǎng)膜血管生成抑制因子減少參與了糖尿病性視網(wǎng)膜病變過程。VEGF是促進(jìn)糖尿病視網(wǎng)膜病變的主要生長因子。一系列研究表明，糖尿病視網(wǎng)膜病變中VEGF的過度產(chǎn)生與異常血管生成和視網(wǎng)膜毛細(xì)血管通透性增強(qiáng)有關(guān)[32-34]。由于VEGF在糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，因此抗VEGF治療是一個(gè)行之有效的治療策略。Macugen是目前美國FDA唯一批準(zhǔn)用于治療糖尿病黃斑變性的抗VEGF藥物。在糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)病機(jī)制中，MMPs除了在新生血管形成過程中促進(jìn)血管生成外，還可以在早期起到促凋亡的作用，而視網(wǎng)膜毛細(xì)血管細(xì)胞的加速凋亡被認(rèn)為可以預(yù)測糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)展。臨床與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均顯示，糖尿病視網(wǎng)膜病變時(shí)視網(wǎng)膜和玻璃體的MMP-9表達(dá)增加[35]。MMP-9表達(dá)也在高糖條件下培養(yǎng)的視網(wǎng)膜微血管細(xì)胞中上調(diào)[36]。在人視網(wǎng)膜新生血管中也發(fā)現(xiàn)MMP-9表達(dá)的增加[37]。但是MMP-9能夠促進(jìn)糖尿病視網(wǎng)膜病變的確切機(jī)制尚不清楚。目前尚無臨床試驗(yàn)使用MMPs抑制劑治療糖尿病視網(wǎng)膜病變患者。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), MMP-9抑制劑可以阻止線粒體損傷的惡性循環(huán)的延續(xù)，在預(yù)防糖尿病視網(wǎng)膜病變方面具有潛在的治療價(jià)值[38]。未來MMPs抑制劑可能成為抑制糖尿病視網(wǎng)膜病變的一個(gè)方向。

在糖尿病腎病中，腎小球內(nèi)的血管生成異常，以及VEGF和MMP-9的過表達(dá)，與糖尿病視網(wǎng)膜病變相似[39]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，抗VEGF療法[40-41]或抗血管生成因子的管理[42]可以逆轉(zhuǎn)糖尿病腎臟的這種異常血管生成。

糖尿病患者創(chuàng)面愈合能力下降。傷口的正常愈合有5個(gè)連續(xù)的過程：①止血；②炎癥和清創(chuàng)；③增殖；④上皮化；⑤重構(gòu)[43]。糖尿病患者傷口愈合延遲的原因在一定程度上與炎癥的增加、血管生成不良和ECM成分不足有關(guān)。VEGF信號、MMP-9已被證明可以發(fā)揮重要作用[43-44]。MMP-9通過激活血管形成因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和VEGF促進(jìn)血管生成[45]，但是MMP-9的過度表達(dá)對糖尿病皮膚傷口的愈合是有害的。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明：通過降低皮膚成纖維細(xì)胞中MMP-9的表達(dá)，可以促進(jìn)糖尿病大鼠創(chuàng)面愈合[46]。研究表明MMP-9在正常傷口愈合早期升高，隨后顯著下降[47]。但是在糖尿病患者傷口中持續(xù)升高的MMP-9會刺激炎癥細(xì)胞進(jìn)入傷口，使傷口停滯于炎性期，不能向下一個(gè)修復(fù)階段進(jìn)展，導(dǎo)致傷口愈合延遲[48]。保持MMPs和VEGF之間的平衡是糖尿病傷口愈合的關(guān)鍵，過高的MMP-9通過降低VEGF的表達(dá)影響糖尿病傷口愈合。

5 總結(jié)與展望

糖尿病時(shí)血管生成異?？蓪?dǎo)致各種并發(fā)癥，糖尿病血管生成反應(yīng)在視網(wǎng)膜和腎等組織中呈增強(qiáng)狀態(tài)；然而在另一些組織中受到抑制時(shí)，會導(dǎo)致傷口難以愈合。VEGF和MMP-9過表達(dá)在疾病的進(jìn)展中發(fā)揮著重要的促進(jìn)作用，因此VEGF和MMP-9抑制劑將是糖尿病視網(wǎng)膜病變和糖尿病腎病的一種很有前途的治療方法。在糖尿病創(chuàng)面中，過高的MMP-9通過降低VEGF的表達(dá)影響糖尿病傷口的愈合，MMP-9和VEGF之間的平衡是糖尿病傷口愈合的關(guān)鍵。未來可以考慮通過恢復(fù)MMP-9/ VEGF之間的平衡作為糖尿病傷口治療的新方法。