糖尿病皮肤病变研究进展

田康爱综述，梁 玉审校

（天津医科大学组织学与胚胎学教研室，天津300070）

糖尿病是由于胰岛素相对或绝对缺乏而引起的以慢性高血糖为主要特征的一组内分泌代谢性疾病。随着病情进展，糖尿病患者可出现多种皮肤损害，约61%的2型糖尿病（DM）患者伴发皮肤病变[1]。高血糖的毒性逐渐造成各种代谢紊乱，同时引起末梢神经和微血管病变、微循环障碍及皮肤感染等，继而出现溃疡、坏疽，甚至截肢，这些并发症导致患者反复住院，甚至死亡[2]。糖尿病患者皮肤组织在未损伤、组织结构完整性未受到破坏的情况下已经存在组织学和细胞生物学行为改变，其发病机制尚未完全明了，可能是多因素引起的，如糖代谢异常、生长因子异常、炎性反应等。本文将对糖尿病皮肤病变的发病机制以及研究方法等进行描述。

1 糖尿病皮肤病变的发病机制

1.1 高血糖、晚期糖基化终产物(AGEs) 晚期糖基化终产物系由还原性糖、醛基与蛋白质N端游离氨基酸或赖氨酸残基的ε-氨基团间，经非酶促糖基化反应形成的几种复杂分子结构的总称。该反应在正常人体内进行得非常缓慢，但糖尿病患者因生化代谢异常，特别是血糖浓度长期处于高水平状态，机体内非酶促糖基化反应明显加速，引起AGEs的蓄积[3]。蛋白糖化反应和其产物的特性提示：（1）非酶蛋白糖化反应是蛋白自发损伤的一种类型，在糖尿病血糖控制不佳状态时，这一反应加重而蛋白损伤增加。（2）AGEs作为一种修饰蛋白质具有功能受损和对机体产生某些致病作用的可能性，特别是在其过量生成的情况下。

1.1.1 AGEs可直接改变细胞内外蛋白质的功能 血红蛋白糖基化后，与氧的亲合力降低；红细胞膜蛋白糖化后使膜中的Ca2+-ATP酶活性降低，导致细胞内钙量的积蓄及膜的硬化，进而细胞内渗透压升高使细胞发生肿胀，体积增大，这些对微循环都可以产生潜在影响；低密度脂蛋白（LDL）的载脂蛋白B上的赖氨酸残基糖基化后，干扰LDL受体对其识别，使其清除速度明显减缓，可能是糖尿病患者血管硬化加速的一个因素。神经组织上的髓鞘多肽晚期糖基化后，可破坏髓鞘的完整性，引发神经髓鞘分离、脱失。轴索微管蛋白糖化后影响神经的传导功能，使患者感觉功能出现障碍。

1.1.2 AGEs可改变细胞间基质的相互作用 细胞间基质主要包括胶原、糖蛋白和蛋白聚糖等，它们在创面愈合和保持组织完整性上具有重要作用，其中胶原富含赖氨酸及羟基赖氨酸，且半衰期长，是首要的基质蛋白，因而最易发生过度糖化。胶原糖基化后，损害胶原功能，使胶原纤维刚性增加，皮肤柔韧性下降。真皮成纤维细胞（FBs）是合成和分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的主要细胞，实验发现糖尿病鼠真皮内FBs形态发生改变，呈类圆形、皱缩、圆锯齿状，形态的改变导致功能也发生变化，其黏附力和增殖力下降，胶原合成紊乱，因而皮肤抵抗撞击等外界伤害的能力降低。层粘连蛋白AGE后，可使其自身聚合及与Ⅳ型胶原和硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPG）的结合能力下降，它作为细胞支架和细胞密切接触及在细胞的生长、分裂、增殖方面的作用受到影响，抑制了皮肤的增殖能力。此外昆布氨酸AGE形成能使多聚糖自身组成减少，与Ⅳ型胶原的合成减少，与HSPG的结合也减少，进而引起基膜缺陷。因此AGEs通过改变基质-基质间的相互作用而破坏靶组织的完整性。

1.1.3 AGEs的免疫抑制作用 溶菌酶和乳铁蛋白作为体内两种重要的具有抗菌作用的免疫蛋白，多肽图谱显示溶菌酶和乳铁蛋白各有1个和2个AGEs结合功能区，每个功能区包含17-和18-氨基酸半胱氨酸限制回路序列（CX1516C）。糖基化后，溶菌酶和乳铁蛋白的抑制、杀灭细菌的活性丧失。高AGEs水平还抑制了单核细胞和巨噬细胞的噬菌作用，使糖尿病人群更易发生细菌感染。

1.1.4 AGEs能灭活一氧化氮（NO）的生物活性 NO是一种起源于内皮细胞的血管松弛物质,它通过一磷酸环鸟苷生成增多而调节血管张力。大量的AGEs使内皮细胞合成和释放NO有缺陷，且在糖基化过程中产生的O2-能与NO反应生成氧化亚硝酸盐，使NO抗细胞增殖机制受到抑制。同时NO生成的减少造成血管收缩，组织缺血及神经传导速度减慢。这些使皮肤受损伤时愈合减慢，容易导致感染的发生。

1.1.5 AGEs受体及其介导的病理变化 1992年Schmidt等从牛肺组织分离出AGEs受体，它是一种具有独特氨基末段序列、大约35 kDa的多肽，命名为AGEs受体(RAGE)，后来陆续发现单核细胞／巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞及神经元和小胶质细胞等皆可表达AGEs受体。AGE与RAGE结合可引发细胞内氧化应激、亚铁血红素加氧酶-1的表达和转录因子核因子（NF）-KB的激活，并可进一步增强RAGE表达，从而引起持续的细胞损伤和功能紊乱[4]。例如AGEs与单核巨噬细胞受体结合能抑制和影响单核巨噬细胞的杀菌能力。AGEs与内皮细胞RAGE相互作用可导致内皮细胞功能紊乱，实验研究证实AGEs抑制内皮细胞增殖，诱导细胞凋亡，且与作用时间和浓度有关，这些变化影响内皮细胞在创面愈合中的作用。另外具有AGEs受体的细胞与AGEs结合后，可促使许多细胞因子的合成和释放，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1α(IL-1α)、胰岛素样生长因子-ⅠA(IGF-ⅠA)、血小板衍生长因子(PDGF)、γ-干扰素(INF-γ)等，这些细胞因子除了促进及参与AGE的分解外，还可干扰周围组织细胞的若干功能，如细胞的趋化性、黏附性、增殖与分化、活化性以及凝固和屏障功能等，引起组织的炎性反应、免疫功能异常及循环障碍的发生。

总之，AGEs造成的损伤呈时效和量效关系，且不同修复细胞对高糖和AGEs的耐受力不同，因而随糖尿病病程进展，不同组织细胞所表现的生物学行为的改变也有所不同[5]。实验证实DM大鼠表皮组织变薄,表皮细胞层次欠清晰,部分表皮缺乏复层排列。真皮层胶原排列紊乱，部分胶原可见变性、断裂，胶原变性区域可见慢性炎性细胞局灶性浸润。这完全改变了正常皮肤清晰的表皮复层结构、丰富且呈典型编织状的胶原排列等形态结构，糖尿病皮肤组织学改变直接导致了皮肤组织功能的改变，使糖尿病皮肤变薄、增加了易损性，以及糖尿病皮肤伤口愈合障碍。

1.2 基质金属蛋白酶（MMPs）及其抑制剂（TIMPs）

MMPs是一组Zn2+依赖的内肽酶，是降解细胞外基质的一类重要蛋白水解酶,目前发现了30多种，由皮肤全层细胞以及多种炎性反应细胞分泌。TIMPs共有4个成员，是MMPs的内源性抑制剂，通过与MMPs的催化区可逆性结合，抑制MMPs的活性。TIMPs主要由巨噬细胞和结缔组织细胞合成分泌,具有抑制细胞外基质更新、抑制血管化、促细胞分裂、改变细胞形态等生物学功能[6]。糖尿病皮肤未受损时 MMPs和TIMPs的表达已经存在异常，MMPs分泌增强，TIMPs的量严重不足，这种比例失衡使基质的合成和降解紊乱，导致基质的功能不能正常发挥[7-8]。朱平等[9]研究发现，糖尿病大鼠皮肤MMP-9明显升高，而其抑制剂TIMP-1却并没相应增高，二者比值的明显升高使MMP-9生物学活性抑制减弱，导致糖尿病鼠皮肤胶原排列稀疏、肿胀变性、间距增宽。Brandner等[6]发现糖尿病皮肤MMP-2/TIMP-2比值也明显升高，同样可能是糖尿病皮肤胶原含量减少，真皮结构变薄的生物学机制之一。

1.3 生长因子类 目前发现，多肽类外源性生长因子如表皮细胞生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子(FGF)、PDGF、转化生长因子-β等在改善糖尿病创面愈合过程中发挥重要作用[10]。EGF可促进成纤维细胞的增殖、上皮细胞的分化与增殖及刺激前I型胶原表达，同时刺激内皮细胞分裂，促进上皮细胞再生和保持肉芽组织湿润，加快伤口愈合。糖尿病患者AGEs水平升高，内皮细胞与白细胞的正常相互作用发生改变[11]，抑制单核巨噬细胞功能，分泌EGF的能力下降[12]。FGF是组织血管化的主要调控因子，可促进真皮FBs生长、增殖、迁移，协调胶原的合成与代谢，有助于伤口愈合[13]。PDGF可促进FBs胶原合成，抑制糖尿病来源皮肤FBs MMP-9和MMP-13的表达，在加快伤口愈合过程中具有重要意义[14]。糖尿病大鼠皮肤中PDGF-BB表达量明显下降，抑制AGEs生成可使蛋白激酶C磷酸化并恢复PDGF-BB的表达。与此同时，高糖环境可使皮肤细胞对生长因子产生抵抗性，共同造成糖尿病皮肤的隐形损害。

1.4 炎性反应 不少学者认为，在相仿的年龄、性别和环境下，糖尿病患者对感染的易感性，要比非糖尿病者多。实验表明，糖尿病患者的白细胞的趋化性和活动性比非糖尿病患者要低以及糖尿病患者的多形核白细胞的杀菌能力下降。同时高血糖能减弱白细胞的吞噬作用和粒细胞的粘附作用。有关糖尿病患者单核细胞的研究报告，AGEs能上调炎性介导因子，如TNF-α、IL-1β和前列腺素E2。同时增高的TNF-α和IL-1β进而引起MMP-2的增加[6]。TNF-α仅可下调人皮肤TIMP-1，继而上调活性形式的MMP-9[15]，造成两者比例失衡，使胶原合成减少，细胞分裂障碍等，真皮结构变薄，抵抗外界撞击和免疫抵抗能力下降。

1.5 P物质 P物质是含有固定氨基酸肽链末端结构的11肽，是一种促有丝分裂源和神经营养因子，广泛分布于外周和中枢神经系统。局部皮肤中的感觉神经肽P物质（SP）大部分在脊髓背侧神经节合成,然后由轴浆运输至感觉神经纤维末梢贮存；少部分由组织细胞自身合成。P物质在组织代谢及修复过程中扮演重要的角色：可促进多种细胞如成纤维细胞、角质形成细胞、血管内皮细胞等分裂和增殖以及细胞DNA的合成，维持皮肤组织的完整性；调节组织细胞分泌合成多种神经营养因子，从而保持皮肤感觉神经的完整性[16-17]。研究表明P物质在糖尿病大鼠局部皮肤含量减少，提示其可能与糖尿病皮肤的病理改变有关[18]。

2 糖尿病皮肤病变的研究方法

2.1 皮肤厚度、层次、胶原、基底膜等结构的变化 采用HE染色和Masson染色来显示皮肤厚度、层次、胶原、基底膜等结构的变化，采集的组织块在10%的甲醛中进行处理，制备组织切片，对其HE染色后观察皮肤结构的变化。组织切片进行Masson染色后，在光学显微镜40倍下采用显微镜测微尺测定皮肤真皮和表皮的厚度。

2.2 皮肤组织糖含量的测定 新鲜组织冻存于-70℃，取冻存的皮肤组织块，冰浴下剪碎，加入预冷的 20 g/L ZnSO4+0.24 mol/L Ba（OH）2溶液 1.5 mL，匀浆（转速16000 r/min，匀浆时间为15 s/次，间隙15 s，重复 8～10次）。4℃ 4000 r/min离心 15 min，上清液计量后，通过Beckman生化自动分析仪检测糖浓度，再换算成每克皮肤组织的糖含量。

2.3 皮肤组织AGEs测定 冰冻皮肤组织称重后，加9倍等渗盐水制成10%的匀浆，离心半径18 cm、转速3500 r/min离心10 min，按羟脯氨酸试剂盒操作，计算羟脯氨酸含量来反映胶原含量，通过糖基化胶原蛋白的荧光自显影检测皮肤组织AGEs的含量。利用抗AGEs单克隆抗体，采用免疫组化方法在光学显微镜下显示皮肤组织AGEs蓄积的部位和程度。

2.4 表皮细胞和真皮细胞增殖周期检测 新鲜标本离体后，剪去皮下组织，修剪成0.5 cm×1.0 cm大小的皮块，经过消化、表皮与真皮分离、离心、洗涤、过滤、去除RNA、显色等步骤，通过流式细胞仪检测表皮及真皮细胞增殖周期。用Lysis软件分析细胞周期。

2.5 皮肤组织碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）表达及其糖基化的免疫荧光检测 取皮肤组织石蜡切片，经脱蜡、水合、室温孵育及抗原修复后，按照试剂盒说明进行免疫荧光染色，用免疫荧光显微镜观察。bFGF主要在胞核和胞浆中表达，呈绿色荧光，AGEs在胞浆和胞膜有广泛表达，另在胶原中亦有少量表达，呈红色荧光。

2.6 SP物质的检测 测定皮肤组织SP含量，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)双抗体夹心法，加样步骤参照试剂盒说明。观察SP阳性神经纤维及细胞分布情况时，可取新鲜皮肤组织制备20 μm厚的恒冷箱切片，丙酮固定15 min,室温干燥后置-20℃冰箱密闭保存。免疫组化染色采用SABC法，DAB显色，免疫荧光显微镜进行观察。

3 糖尿病皮肤病变的临床类型、特点及治疗

3.1 糖尿病特有的皮肤损害

3.1.1 胫前色素斑 据报道为糖尿病最常见的皮肤表现，多见于胫骨前方，也见于前臂、股下部前方、脚部，易出现于骨性突起上面。早期的皮损是小的、平顶的、暗红色的无痛性丘疹，数周以后，皮损发展为不规则的萎缩性色素沉着斑，散在或集群分布，数目不等，累及双侧但不对称。病变经1~2年往往可自愈，愈后表皮萎缩，遗留色素沉着。主要是控制血糖，进行一般治疗。

3.1.2 糖尿病性类脂质渐进性坏死（NLD） NLD皮损好发于下肢胫骨周围及踝部，偶见于大腿、膝内侧及足部。典型的表现为胫前边界清楚的卵圆型斑块，中央表皮萎缩稍凹陷，呈黄色。皮肤损害是双侧多发的，大约35%可见到溃疡，皮损部位出现瘙痒、感觉迟钝或疼痛，约1/5的皮损3~4年后可自然缓解。其治疗主要控制糖尿病、低脂饮食，维生素E 250 mg/d口服，局部可予类固醇激素类药膏涂拭，或皮损内注射糖皮质类固醇激素。

3.1.3 糖尿病性水疱病（BD） 多发生于严重糖尿病患者，好发于手足背和四肢，常突然发生，可自毫米到数厘米直径大小，疱液清亮，边缘清楚，疱周围皮肤正常，无明显自觉症状，易破溃。根据裂隙发生的部位，水疱分为3种类型，最常见的为自发产生的非瘢痕性水疱，其次为糖尿病性出血性水疱，其裂隙发生在真、表皮交界处。第3种水疱为多发性非瘢痕性水疱，裂隙位于透明层[19]。加强局部处理，保持局部不发生感染。（1）较小的水疱，局部可涂龙胆紫，不必弄破。（2）较大的水疱，在消毒后用无菌注射器抽出液体，再行局部加压包扎，定期更换敷料。（3）大疱性皮损患者先用无菌注射器抽取疱内渗液，外敷浸有0.5%碘伏无菌纱布，使之保持完整，防止破溃。

3.1.4 糖尿病性硬肿病 主要发生于颈及肩背部，皮肤呈淡红或苍白，表面有光泽、实质性的非凹陷性肿胀，并呈桔皮状外观，皮肤明显增厚，皮损发展到一定程度后可消退，不留痕迹，但可复发。给予尿素软膏外涂。也可局部注射糖皮质激素、透明质酸，局部进行按摩、热疗、蜡疗。

3.2 皮肤感染性疾病 感染是糖尿病患者最常见的并发症，包括细菌、真菌、病毒等病原体感染，国内一项队列研究显示，2型糖尿病患者皮肤病变中感染所占比例最大（45.9%），其中真菌感染81.44%，病毒感染为14.09%，细菌感染为4.47%。糖尿病易并发感染主要是由于血糖控制不良、局部皮肤脱水、白细胞趋化和吞噬功能减弱、代谢紊乱、皮肤细小血管损害、周围神经病变以及淋巴细胞减少等致机体抵抗力下降，尤其在高血糖和酮症酸中毒时更易发生感染[20]。（1）真菌感染：可用制霉菌素、克霉唑或二性霉素B配成外用药治疗皮肤念珠菌病。（2）化脓性感染：对于初期的疖、毛囊炎，在其顶部涂安尔碘消毒剂、外用10%鱼石脂软膏、红霉素软膏、莫匹罗星软膏等；对于多发性疖、毛囊炎，必要时外科切开引流，清除坏死组织。（3）带状疱疹：局部皮肤要保持清洁，避免继发感染；静脉用利巴韦林、阿昔洛韦抗病毒；外涂硫黄炉甘石洗剂或无环鸟苷霜。

3.3 降糖药物治疗时的皮肤反应 磺脲类降糖药物可引起泛发性红斑、弥漫性剥脱性皮炎、中毒性表皮坏死松懈症等；反复应用胰岛素可致局部脂肪萎缩、环状肉芽肿、扁平苔藓等，胰岛素还可引起局部过敏反应，如红斑、瘙痒、注射部位的硬结等。此外，糖尿病患者还有其他的皮肤病变，例如黄色瘤、全身性瘙痒症、胡萝卜素血症、紫癜、色素性紫癜性皮肤病、湿疹、糖尿病无汗症和发汗异常等。对于此类反应主要是对症治疗，尽量减轻副反应的损害。

综上所述，糖尿病患者出现皮肤病变的范围广，病因复杂，长期高血糖及晚期糖基化终产物蓄积、炎性反应、生长因子改变等参与形成皮肤病变，尤其是晚期糖基化终产物水平的升高导致组织细胞生物学行为的改变，进而引起一系列皮肤结构与功能的改变。但是其发病机制仍不是很清楚，需要进一步的研究和探讨。

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