·综 述·
鲁 郡 综述， 顾明君 审校
(上海市浦东新区公利医院内分泌科，上海 200135)
【摘要】内皮前体细胞(endothelial progenitor cells， EPCs)具有修复损伤血管内皮，促进新生血管形成的功能。近年来，EPCs被用于治疗糖尿病足，并取得良好的疗效。本文就EPCs治疗糖尿病足的最新进展进行综述。
【关键词】内皮前体细胞； 糖尿病足； 自体移植； 异体移植
根据2007年世界卫生组织(World Health Organization， WHO)的定义，糖尿病足指的是神经病变、局部缺血和感染引起的足部组织损伤的一组综合征[1]。糖尿病足是糖尿病中晚期最为严重的慢性并发症之一，是糖尿病治疗的难题，也是糖尿病患者下肢截肢致残的主要原因。大约有15%～20%糖尿病患者在其病程中发生足溃疡或坏疽[2-4]。糖尿病足的截肢率是非糖尿病患者的15～20倍，在非创伤性截肢患者中约50%是糖尿病患者。
目前糖尿病足的治疗分为内科保守治疗、外科截肢以及介入治疗。内科主要包括严格控制血糖、改善局部循环、抗感染以及中医药治疗等手段。目前糖尿病足治疗消耗大量医疗资源，国内资料表明，糖尿病足病医疗花费超过了心肌梗死和冠心病搭桥手术[5]。
糖尿病足的发生与内皮再生障碍和血管生成受损有关，因而损伤后反应性血管生成对血流恢复和组织修复极其重要。目前，糖尿病足治疗的药物多数对促进内皮修复、再生和血管生成的作用甚微。因此，需要一种新的治疗措施，可以促使靶器官内皮细胞功能的修复和血管生成，进而恢复血液动力学，达到治愈糖尿病足的目的。内皮前体细胞(Endothelial progenitor cells， EPCs)具有促进内皮功能的修复和血液动力恢复的作用，在治疗内皮再生障碍和血管生成受损相关性疾病方面具有独特作用，其对提高糖尿病足痊愈率、减少致残率等方面的疗效值得期待[6-7]。本研究就近年来关于内皮前体细胞治疗糖尿病足的研究进展进行综述。
1997年Isner和Asahara首次发现EPCs，并证实其能够促进新生血管形成[8]。内皮前体细胞从骨髓、脂肪组织、血管壁、脾、肝脏和小肠等释放进入血液后，早期阶段表达CD133，然后表达CD34/Flk-1及VEGFR2，参与受损血管内膜修复、新生血管生成等病理生理过程。早期生长的EPCs以内分泌功能为主，主要分泌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)，PGI2，NO，TXA-2，IL-8等细胞因子；后期生长的EPCs以血管修复、再生为主，外周循环的成熟EPCs具趋化、黏附、迁移和整合等作用，它们能黏附到损伤的内皮细胞，并进一步分化为成熟内皮细胞。EPCs可从外周血、脐带以及骨髓中提取，并通过特异标记物鉴别[9]。研究证实EPCs的数量和功能改变与心血管发病风险有很强的相关性。将EPCs作为治疗靶点是近年来的研究热点。EPCs的利用是一个复杂的、多步骤的过程，包括细胞动员、归巢、黏附、分化和功能形成。根据供体与受体的关系的关系，EPCs移植可分为自身移植和异体移植。其中自身移植的过程包括： 体内EPCs动员；EPCs体外培养、增殖；EPCs局部肌肉注射等。
糖尿病患者体内EPCs细胞数量较正常人显著下降。研究表明，糖尿病患者体内EPCs较正常人群下降40%；EPCs数量随糖尿病病程延长其下降更显著[10，11]。糖尿病患者EPCs下降与其从骨髓迁移减少和存活率下降有关[12]。
外周血EPCs可作为2型糖尿病内皮功能改变的生物学指标[13]。EPCs的细胞数量改变对糖尿病心血管疾患和外周血管疾病具有很高的诊断价值[14]。周围血管病变的患者其EPCs下降达47%，其细胞数量与ABI显著相关；有血管性足病患者EPCs的数量最低，其EPCs数量不到健康对照组的15%： 该研究表明EPCs细胞数量下降与外周血管病变和糖尿病足发生有关[10]。此外，EPCs的细胞数量改变程度与心血管疾病的严重程度相关[15]。
Sambataro等[16]研究了2型糖尿病患者外周血EPCs与神经性足病变，包括缺血性和非缺血性足病变；以及内皮前体细胞与神经病变的关系。与正常对照组比较，神经病变、神经性足病甚至是近期新生血管生成的神经性足病患者CD34+和CD133+EPCs数量下降。近期新生血管形成的神经性足病患者中，恢复患者CD34+KDR+内皮前体细胞数量较慢性迁延者的水平为高。而在神经性足病患者中，急性期患者体内CD133+EPCs水平上升。该研究亦表明，糖尿病足患者体内EPCs细胞数量对糖尿病足的预后有预测作用。
3.1 内皮前体细胞动员治疗糖尿病足
研究证实糖尿病足患者体内内皮前体细胞动员有利于病足的愈合。Seo等[17]研究表明，创口负压治疗可以动员体内的内皮前体细胞，使内皮前体细胞集落形成单位(EPC colony forming units， CFUs)数量显著增加，从而促进糖尿病足治疗。另有研究表明，糖尿病足患者局部运用细胞基质来源的细胞因子-1α(stromal cell-derived factor-1α， SDF-1α)可以促进外周血EPCs的动员、归巢、新生血管形成以及足病的愈合[18]。
3.2 内皮前体细胞局部应用治疗糖尿病足
EPCs细胞可以促进局部细胞因子表达和增加伤口新生血管形成，促进糖尿病小鼠伤口愈合。Asai等[19]研究表明，局部运用体外培养的EPCs可以有效促进小鼠足溃疡愈合，包括愈合率和伤口血管生成。免疫染色分析提示EPCs移植可以增加血管内皮生长因子和成纤维细胞生长因子水平明显升高。国内亦有研究[20]指出，自体外周血内皮前体细胞局部移植治疗能有效缓解糖尿病足患者下肢疼痛、肢体温度觉，患者行走距离延长，踝肱指数亦有所改善[20]。有研究表明，经处理的EPCs培养基对糖尿病皮肤溃疡有治疗作用[21]。Kato等[22]研究表明，骨髓来源的干细胞可以有效促进糖尿病足溃疡伤口愈合。进一步研究表明，这与骨髓来源的干细胞促进角质细胞多种细胞因子分泌有关，如pFAK，MMP2，EGF和IGF-1。
EPCs异体移植亦被用于糖尿病足治疗。Barcelos等[23]运用胎儿动脉CD133+前体细胞(即EPCs)治疗糖尿病溃疡的研究指出，CD133+细胞通过旁分泌作用促进内皮细胞增殖、迁移及存活，从而促进溃疡愈合。张弛等[24]通过沿缺血下肢股动脉走向肌肉注射人脐血干细胞组、骨髓干细胞组观察治疗糖尿病大鼠下肢缺血模型的有效性和安全性。研究表明，脐血干细胞和骨髓干细胞移植对改善糖尿病大鼠下肢缺血，治疗糖尿病下肢缺血具有相似的效果，但脐血干细胞异体移植免疫排斥副作用小。Zhao等[25]通过左股动脉移植人间充质干细胞，观察其对治疗小鼠糖尿病足溃疡的疗效，研究表明，移植后第3天即出现新生血管和炎性细胞增殖；移植后第7天即出现肉芽组织显著增加；移植后第14天即出现鳞状上皮和复层鳞状上皮细胞增多。此外，与对照组比较，移植组小鼠Ⅰ和Ⅱ型胶原蛋白表达水平增加。
目前，关于内皮前体细胞治疗糖尿病尚处于临床试验和动物实验阶段，其临床疗效尚有待进一步评估。EPCs异体移植可以解决糖尿病患者自身内皮前体细胞来源不足、细胞功能较差等缺点，对糖尿病足具有良好的治疗前景。
【参考文献】
[1] Jones NJ, Harding K. 2015 International Working Group on the Diabetic Foot Guid ance on the prevention and management of foot problems in diabetes[J]. Int Wound J, 2015,12(14): 373-374.
[2] 王玉珍，许樟荣.糖尿病足病的检查与诊断分级[J].中国实用内科杂志，2007(07)： 489-492.
[3] Brem H， Tomic-Canic M. Cellular and molecular basis of wound healing in diabetes[J]. J Clin Invest， 2007，117(5)： 1219-1222.
[4] Teichmann J， Sabo D. Epidemiology and classification of diabetic foot syndrome[J]. Orthopade， 2009，38(12)： 1139-1148.
[5] 胡善联，刘国恩，许樟荣，等.我国糖尿病流行病学和疾病经济负担研究现状[J].中国卫生经济，2008(08)： 5-8.
[6] Georgescu A. Vascular dysfunction in diabetes： The endothelial progenitor cells as new therapeutic strategy[J]. World J Diabetes， 2011，2(6)： 92-97.
[7] Jarajapu YP， Grant MB. The promise of cell-based therapies for diabetic complications： challenges and solutions[J]. Circ Res， 2010，106(5)： 854-869.
[8] Asahara T， Murohara T， Sullivan A， et al. Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis[J]. Science， 1997，275(5302)： 964-967.
[9] Xu Q. Progenitor cells in vascular repair[J]. Curr Opin Lipidol， 2007，18(5)： 534-539.
[10] Fadini GP， Miorin M， Facco M， et al. Circulating endothelial progenitor cells are reduced in peripheral vascular complications of type 2 diabetes mellitus[J]. J Am Coll Cardiol， 2005，45(9)： 1449-1457.
[11] Fadini GP， Boscaro E， de Kreutzenberg S， et al. Time course and mechanisms of circulating progenitor cell reduction in the natural history of type 2 diabetes[J]. Diabetes Care， 2010，33(5)： 1097-1102.
[12] Fadini GP， Sartore S， Agostini C， et al. Significance of endothelial progenitor cells in subjects with diabetes[J]. Diabetes Care， 2007，30(5)： 1305-1313.
[13] Liao YF， Chen LL， Zeng TS， et al. Number of circulating endothelial progenitor cells as a marker of vascular endothelial function for type 2 diabetes[J]. Vasc Med， 2010，15(4)： 279-285.
[14] Werner N， Wassmann S， Ahlers P， et al. Endothelial progenitor cells correlate with endothelial function in patients with coronary artery disease[J]. Basic Res Cardiol， 2007，102(6)： 565-571.
[15] Fadini GP， Sartore S， Albiero M， et al. Number and function of endothelial progenitor cells as a marker of severity for diabetic vasculopathy[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2006，26(9)： 2140-2146.
[16] Sambataro M， Seganfreddo E， Canal F， et al. Prognostic significance of circulating and endothelial progenitor cell markers in type 2 diabetic foot[J]. Int J Vasc Med， 2014，2014： 589412.
[17] Seo SG， Yeo JH， Kim JH， et al. Negative-pressure wound therapy induces endothelial progenitor cell mobilization in diabetic patients with foot infection or skin defects[J]. Exp Mol Med， 2013，45： e62.
[18] Liu ZJ， Velazquez OC. Hyperoxia， endothelial progenitor cell mobilization， and diabetic wound healing[J]. Antioxid Redox Signal， 2008，10(11)： 1869-1882.
[19] Asai J， Takenaka H， Ii M， et al. Topical application of ex vivo expanded endothelial progenitor cells promotes vascularisation and wound healing in diabetic mice[J]. Int Wound J， 2013，10(5)： 527-533.
[20] 毛红，赵湜，王红祥，等.自体外周血干细胞移植治疗糖尿病下肢血管病变与糖尿病足的疗效观察[J].临床内科杂志，2006(06)： 411-412.
[21] Kawamoto A， Tkebuchava T， Yamaguchi J， et al. Intramyocardial transplantation of autologous endothe-lial progenitor cells for therapeutic neovascularization of myocardial ischemia[J]. Circulation， 2003，107(3)： 461-468.
[22] Kato J， Kamiya H， Himeno T， et al. Mesenchymal stem cells ameliorate impaired wound healing through enhancing keratinocyte functions in diabetic foot ulcerations on the plantar skin of rats[J]. J Diabetes Complications， 2014，28(5)： 588-595.
[23] Barcelos LS， Duplaa C， Krankel N， et al. Human CD133+progenitor cells promote the healing of diabetic ischemic ulcers by paracrine stimulation of angiogenesis and activation of Wnt signaling[J]. Circ Res， 2009，104(9)： 1095-1102.
[24] 张弛，肖日军，张娜，等.脐血干细胞移植治疗糖尿病大鼠下肢缺血的实验研究[J].中华损伤与修复杂志： 电子版，2012(01)： 18-23.
[25] Zhao QS， Xia N， Zhao N， et al. Localization of human mesenchymal stem cells from umbilical cord blood and their role in repair of diabetic foot ulcers in rats[J]. Int J Biol Sci， 2013，10(1)： 80-89.
Endothelial progenitor cell transplantation in treatment of diabetic foot
LU Jun， GU Ming-jun
(Dept. of Endocrinology and Metabolism， Gongli Hospital， Shanghai Pudong New Area， Shanghai 200135， China)
【Abstract】Endothelial progenitor cells(EPCs) can repair impaired vascular endothelium， promote neovascularization. Recent studies indicate that EPCs transplatation can precipitate the healing of diabetic foot. In this article， we review the research progress on EPCs and the application of EPC transplantation in treatment of diabetic foot.
【Key words】endothelial progenitor cells； diabetic foot； autoplastic transplantation； allogeneic transplantation
doi：10.16118/j.1008-0392.2016.02.025
收稿日期：2015-05-21
基金项目：上海市浦东新区卫生局卫生科技项目(PW2012B-1)
作者简介：鲁 郡(1981—)，主治医师，博士.E-mail： lujundoctor@163.com
通信作者：顾明君.E-mail： gumj1234@126.com
【中图分类号】R 587.1
【文献标志码】A
【文章编号】1008-0392(2016)02-0110-03