PPARs激動劑對糖尿病傷口的促愈合機制及研究進展

黃 皓，鮑蕾蕾，李曉龍，蔣會榮，臺宗光，朱全剛，信如娟*

0 引言

糖尿病是一種由于胰島素分泌和(或)利用缺陷引起的代謝性疾病，發(fā)病率高，增長快，預計2045年將有7.83億成年人受到該疾病的影響[1-2]。糖尿病傷口難以愈合作為糖尿病常見的癥狀之一，涉及多學科、多專業(yè)，病理復雜，處理棘手，是多種不利因素共同作用的結(jié)果。糖尿病傷口的醫(yī)療支出巨大，而且會給患者帶來身體和精神上的雙重打擊，嚴重者可以導致患者抑郁、截肢甚至死亡[3]。過氧化物酶體增殖物激活受體(Peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)屬于核激素受體家族[4]，有3種不同的亞型：PPARα、PPARγ、PPARβ/δ，在人體內(nèi)分布廣泛，不僅可以用于治療胰島素抵抗，還可以通過調(diào)節(jié)脂肪酸穩(wěn)態(tài)、抑制過度炎癥、改善創(chuàng)面的增殖和重塑等作用促進傷口愈合。近年來，PPARs激動劑作為治療傷口難愈的潛在策略已經(jīng)受到越來越多的關注[5-6]，但PPARs激動劑促進糖尿病慢性傷口愈合的作用機制尚未得到全面、系統(tǒng)地說明。本文闡述了PPARs激動劑在糖尿病傷口愈合中的作用機制和研究進展，為糖尿病傷口愈合提供了新的治療思路。

1 PPARs激動劑在糖尿病傷口愈合發(fā)病機制中的作用

傷口愈合需要經(jīng)過4個連續(xù)而重疊的階段：止血、炎癥、增殖和重塑[7]。在高糖環(huán)境下，脂質(zhì)代謝異常、免疫細胞和皮膚細胞功能受損、血管病變等都會影響傷口的愈合。PPARs激動劑通過激活PPARs參與傷口愈合，并在各個階段發(fā)揮作用。見圖1。

1.1 調(diào)節(jié)脂肪酸穩(wěn)態(tài) 胰島功能受損，使得糖尿病患者體內(nèi)的脂質(zhì)代謝酶活性下降，細胞儲存脂肪的功能受損[8]；多飲、多食的特征使得患者脂質(zhì)的日常攝入量增加，兩者共同造成患者血液中的游離脂肪酸(Free fatty acid，F(xiàn)FA)增多，脂肪沉積增加，導致患者的胰島素抵抗加重，血管硬化，進一步加重了患者高血糖的癥狀，胰島功能下降和脂肪酸穩(wěn)態(tài)失衡的相互作用可導致傷口的微環(huán)境漸進式螺旋惡化，從而抑制了傷口的愈合。PPARs通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)細胞的代謝分化和減輕胰島素抵抗，起到治療糖尿病慢性傷口的作用，促進了傷口的愈合[9]。見圖2。

圖1 PPARs在糖尿病慢性傷口愈合中的作用注：紅色箭頭代表促進或增加，綠色箭頭代表抑制或減少，紅色字體代表過量。PPARs：過氧化物酶體增殖物激活受體；NF-κB:核因子κB；TNF-α：腫瘤壞死因子-α；COX-2：環(huán)氧合酶-2；iNOS：誘導型一氧化氮合酶；eNOS：內(nèi)皮型一氧化氮合酶；MMP-9：金屬蛋白酶-9；PI3K：磷脂酰肌醇3-激酶；TAK1：TGF-β激活激酶1；AP1：核轉(zhuǎn)錄激活蛋白1；TGF-β：生長轉(zhuǎn)化因子-β；VEGF：血管內(nèi)皮生長因子；FGFs：成纖維細胞生長因子；IL-1Ra：重組白介素-1受體拮抗劑；PDK1：3-磷酸肌苷依賴激酶-1；ILK：整合素連接激酶；PKB：蛋白激酶B；FKHR：叉頭轉(zhuǎn)錄因子；GSK-3β：糖元合成酶激酶3β

圖2 胰島功能下降和脂肪酸穩(wěn)態(tài)失衡的相互作用共同抑制糖尿病傷口愈合注：紅色箭頭代表促進或增加，綠色箭頭代表抑制或減少。PPARs：過氧化物酶體增殖物激活受體

脂肪細胞釋放的炎性介質(zhì)(包括細胞因子和生物活性脂質(zhì))影響了免疫細胞和皮膚細胞的功能，脂肪細胞作為配體或通過釋放炎性介質(zhì)激活PPARs[10]。PPARs被激活后，影響脂肪細胞的代謝和分化，調(diào)節(jié)人體脂肪酸穩(wěn)態(tài)[11]。研究表明，PPARα在細胞水平的增加，改善了FFA的代謝和β氧化，降低了胰島素抵抗和脂肪酸代謝紊亂[12]。PPARα和PPARγ被激活后，可減少油酸處理后的巨噬細胞中的脂質(zhì)積累，降低由于脂肪沉積所導致的血管疾病的風險[13]。PPARβ/δ的激活能夠提高血漿中高密度脂蛋白膽固醇(High density lipoprotein，HDL)水平，并降低極低密度脂蛋白膽固醇(Very low density lipoprotein，VLDL)水平。綜上所述，PPARs的激活緩解了胰島素抵抗和脂肪沉積對傷口愈合的不利作用，促進了傷口的愈合。

1.2 抑制過度炎癥 傷口愈合的炎癥階段，受損的皮膚細胞持續(xù)釋放生長因子，促進免疫細胞在傷口的聚集，以保證損傷部位炎癥反應的正常運行，進而抵抗病原體的入侵，促進傷口的愈合。

在高血糖環(huán)境中，抗氧化酶的活性降低，晚期糖基化終末產(chǎn)物(Advanced glycation end products，AGEs)增加，使傷口長期處于氧化應激狀態(tài)，導致創(chuàng)面缺氧[14]。炎癥階段的加劇和延長，使得巨噬細胞無法從促炎型向抑炎型轉(zhuǎn)化，限制了巨噬細胞在傷口增殖、重塑階段的作用[15-16]。同時，持續(xù)的慢性炎癥，使得炎癥過程中的負反饋因子異常磷酸化[17]，干擾了與胰島素相關的信號通路，加重了胰島素抵抗，抑制了胰島素的抗炎、調(diào)節(jié)代謝的能力[18]，胰島素的減少也會導致PPARs的活性下降[19]。

PPARα參與調(diào)控傷口早期的炎癥反應，可促進巨噬細胞、中性粒細胞向傷口募集，在傷口愈合的早期階段發(fā)揮重要作用[20]。PPARα通過調(diào)節(jié)核因子-κB抑制劑(Inhibitor kappa B kinase，IKK-B)的基因表達，干預核因子κB(Nuclear factor kappa B，NF-κB)通路的促炎作用，并誘導激發(fā)PPARγ在炎癥期間的抑炎作用[21]。

巨噬細胞吞噬凋亡細胞后，凋亡細胞在巨噬細胞內(nèi)裂解后釋放的膽固醇和脂肪酸是PPARγ的激動劑，激活后的PPARγ可以抑制核受體阻遏物(Nuclear receptor co-repressor，NCoR)與NF- κB的位點分離，進而抑制 NF-κB信號通路的激活[22]，促進巨噬細胞從促炎型到抑炎型的轉(zhuǎn)化，使傷口愈合從炎癥階段正常過渡至增殖、重塑階段。

皮膚創(chuàng)傷的炎癥反應上調(diào)了PPARβ/δ的表達[23]，PPARβ/δ通過抑制NF-κB信號通路和巨噬細胞中促炎因子，如誘導型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)、環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2，COX2)、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor-α，TNF-α),在炎癥環(huán)境中發(fā)揮促進傷口愈合的效果。

1.3 改善創(chuàng)面的增殖和重塑

1.3.1 調(diào)節(jié)皮膚細胞的增殖和遷移 高糖環(huán)境下的細胞毒性，抑制了成纖維細胞的增殖和分化能力[24]，成纖維細胞分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)的功能受損，膠原蛋白合成減少，阻礙了傷口的愈合，同時高糖的慢性炎癥環(huán)境，使得基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMP)過度表達，導致膠原蛋白降解過度，角質(zhì)細胞的遷移不受控制，傷口難以愈合。

炎性介質(zhì)和其增強的信號通路共同導致了PPARβ/δ的激活[25]，上調(diào)了整合素連接激酶(Integrin-linked kinase，ILK)和3-磷酸肌苷依賴激酶-1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase-1，PDK1)的表達，進而激活下游信號通路發(fā)揮調(diào)控角質(zhì)形成細胞存活、黏附，遷移功能的作用。研究顯示，敲除PPARβ/δ，會使小鼠傷口的愈合時間延長2～3 d[26]。

PPARβ/δ也是調(diào)節(jié)成纖維細胞和角質(zhì)形成細胞增殖平衡的重要受體[27]。角質(zhì)細胞通過分泌白細胞介素-1(Interleukin-1，IL-1)與成纖維白細胞介素-1受體結(jié)合，通過成纖維細胞的TGF-β激活激酶1(TGF-β-activated kinase 1，TAK1)/c-Jun/核轉(zhuǎn)錄激活蛋白1(Activator protein-1，AP-1)信號通路釋放生長因子，促進自身和成纖維細胞的增殖。PPARβ/δ的激活可促進成纖維細胞中重組白介素-1受體拮抗劑(Interleukin-1 receptor antagonist，IL-1Ra)的生成，從而抑制IL-1在角質(zhì)細胞中的促增殖作用，防止角質(zhì)形成細胞過度增殖。

1.3.2 促進血管的修復 缺血及缺血導致的供氧不足、營養(yǎng)不足是造成糖尿病皮膚傷口難愈的主要因素，血管損傷也是糖尿病皮膚潰瘍患者最常見的臨床癥狀。通常情況下，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(Endothelial nitric oxide synthase，eNOS)參與了血管內(nèi)皮生長因子和成纖維生長因子(Fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)促進細胞增殖的過程，通過釋放一氧化氮(Nitric oxide，NO)，促進了血管的生長和通透性，保證了營養(yǎng)和氧氣的供應；在高血糖的情況下，高濃度的葡萄糖和AGEs消耗了NO，并且抑制eNOS的活性，NO的合成減少，使得生長因子無法發(fā)揮作用[28]，造成血管損傷難以修復。糖尿病患者血液中高濃度葡萄糖與肢體微血管壁中的膠原形成異常膠原蛋白沉淀，從而導致血管彈性喪失，微循環(huán)變差。高糖也可降低缺氧誘導因子1α(Hypoxia-inducible factor 1-α，HIF-1α)的活性，造成許多重要蛋白質(zhì)的非酶糖化，導致細胞和細胞外基質(zhì)功能異常，從而抑制糖尿病傷口血管的修復[29]。

有研究表明，PPARβ/δ激動劑可以調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子、成纖維生長因子、血栓素和內(nèi)皮抑素等的表達，也可以MMP-9依賴的方式誘導胰島素樣生長因子(Insulin-like growth factor-1，IGF-1)受體磷酸化，這些都有利于血管的修復。PPARβ/δ激動劑還通過激活LKB1/AMP依賴蛋白激酶[Adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK]/eNOS信號通路增加eNOS的表達，使糖尿病小鼠主動脈內(nèi)皮依賴性舒張正?；?，起到保護血管的作用[30]。PPARγ激動劑羅格列酮可上調(diào)HIF-1α、HIF-2α的mRNA表達水平，調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子、血管緊張素的表達，增強血管內(nèi)皮細胞的黏附、增殖和遷移能力，有利于血管的形成[31]。

2 PPARs激動劑的研究進展

2.1 PPARs激動劑在糖尿病傷口愈合中的臨床研究 Bonora等[32]在隨機臨床對照試驗中證明：非諾貝特(PPARα激動劑)可以通過增加體內(nèi)的循環(huán)造血干細胞和祖細胞(Circulating haematopoietic stem/progenitor cells，HSPCs)維護血管功能。一項關于羅格列酮的臨床研究表明，男性糖尿病患者在服用羅格列酮(PPARγ激動劑)1年后，患者脂肪細胞中脂肪酸運輸、合成和儲存的基因轉(zhuǎn)錄增加，血液中的FFA減少，羅格列酮還通過NO信號通路減少了血管炎癥，促進了內(nèi)皮細胞功能的修復，有利于損傷血管的再生[33]。

2.2 PPARs激動劑的研發(fā)方向和研究進展 PPARs激動劑目前有2個研發(fā)方向，一是通過改進劑型降低PPARs過度激活帶來的不良反應：吡格列酮改進為局部緩釋制劑后，具有生物利用度高、全身副作用少等優(yōu)點，可在傷口愈合的炎癥和增殖階段發(fā)揮重要作用[5]；PPARs泛激動劑IVA337局部注射具有抗炎、抗纖維化的作用，且不會延緩傷口的愈合[34]，可用于糖尿病傷口的治療；二是尋找安全、平衡的可激活多種PPARs的藥物：PPARs泛激動劑MHY2013改善了小鼠因肥胖引起的胰島素抵抗、血脂異常和肝脂肪變性[35]，藥物毒性低，具有促進糖尿病傷口愈合的潛力；GQ-11作為PPARs雙激動劑(PPARα、PPARγ)，在體內(nèi)外給藥均可以促進抗炎因子和促愈合因子的表達，加速了糖尿病小鼠創(chuàng)面上皮細胞的形成和膠原沉積[16]；全球首個上市的PPARs泛激動劑Chiglitazar在臨床中可用于降糖和改善胰島素抵抗[36]，能激活PPARα、PPARβ/δ、PPARγ 3種亞型，其在促進糖尿病傷口愈合中的潛力有待進一步探索。

3 展望

綜上所述，PPARs激動劑可通過調(diào)節(jié)脂肪酸穩(wěn)態(tài)、抑制過度炎癥、改善創(chuàng)面的增殖和重塑等作用促進傷口的愈合，為傷口愈合提供治療策略。然而，目前關于PPARs激動劑的報道不能支撐推薦這些藥物作為傷口愈合的一線治療方式。未來更多的體外和體內(nèi)研究可能會揭示PPARs在傷口愈合中的作用，并評估其在傷口愈合的功效和安全性。