糖尿病周围神经病变研究进展

袁玉松 徐海林 芦浩 寇玉辉

糖尿病一直是令全世界卫生工作人员头痛的重大卫生安全问题，据世界卫生组织预测:到2030年全球糖尿病患者数量将达3亿以上。中国糖尿病和代谢综合征研究组关于全国糖尿病流行病学调查（2007-2008）的结果显示,在我国20岁以上的人群中，男性与女性糖尿病患病率分别高达10.6%和8.8%。糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）是糖尿病常见的并发症，经评估，约有超过两千万美国糖尿病患者合并有糖尿病神经病变，而且，这个数字还在不断增长当中［1］。多伦多专家共识将DPN定义为由高糖血症和心血管危险因素共同造成的代谢与微循环改变所致的一系列的、长度依赖的感觉运动多发性神经病理改变［2］。由于缺乏统一的诊断标准和检测方法，其患病率在10%～50%不等，致残率高达46.6%，其中青少年1型和2型糖尿病患者中DPN的发病率分别为7%和22%［3］。

糖尿病既会造成弥漫性神经病变也能够造成单神经病变，其中约有一半的患者伴有多发性周围神经病。约1/3的DPN患者和20%的糖尿病患者会出现感觉的异常，诸如灼烧感、针刺感、电击感等，通常从足趾发病，逐渐向近心端蔓延，典型表现为足袜、手套样感觉异常。这些症状常在夜晚熟睡时表现会更为强烈，极大地降低了患者的生活质量［4］。

根据DPN的分布范围，将其分为六种类型，分别是远端对称性多发性周围神经病变、近端运动神经病变、局灶性单神经病变、非对称性的多发局灶性神经病变、多发神经根病变和自主神经病变。其中远端对称性多发性周围神经病变最为常见。

一、病理改变

DPN分为两类：大纤维受损为主的患者，主要表现为节段性脱髓鞘和髓鞘再生；小纤维受损为主者，主要为轴突的变性、丧失，且伴有继发性脱髓鞘。在临床上，大、小纤维混合受损较常见，既可出现有髓鞘纤维的丧失，也可出现无髓鞘纤维的丧失，并伴有雪旺细胞的损害以及轴突的变性，它的典型临床表现为手套足袜样感觉异常。

1.组织变化：糖尿病弥漫性神经病变率先累及感觉神经，造成感觉过敏或者感觉减退，尤其是热痛觉和机械痛觉减退明显。C型纤维主要负责传导温觉和机械觉，A-σ类有髓纤维负责传导冷觉，渐进性热痛觉过敏是由于A-σ类有髓纤维和C型无髓纤维的损害乃至缺失造成的，糖尿病患者皮肤内的感觉神经末梢卷曲、扭转、局部肿胀、出现空泡，最终消失［5］。相较于微小的神经元胞体，轴突可以达到三英尺长，是胞体的两万倍，故而末梢发生退变时难以得到有效的、来自胞体的支持，容易丢失。随着病情的进展，运动神经发生退变，引发站立不稳等运动系统症状，目前确认的具有一定疗效的治疗方式只有改善生活方式和控制血糖［6］，然而，血糖控制对改善T2型糖尿病继发的神经病变的症状与预后却不甚了了。

通过尸检发现DPN病变的病理特征为：①有髓纤维密度显著降低，而小直径纤维数量增加并对应较大的轴突的直径/神经纤维的直径值（尤其是轻度病变）时，说明髓鞘脱失与再生并存；②轴索病变显著，髓鞘改变较轻，提示轴索变性可能是造成有髓纤维减少的主要原因；③Schwann细胞数目显著增加（P＜0.05），但并不形成新的髓鞘，且髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein，MBP）和外周髓鞘蛋白 -22（peripheral myelin protein 22，PMP22） 表达下调，提示新生Schwann细胞功能异常；④微血管病变主要为管壁基底膜样物质沉积，管壁结构不清，管腔狭窄；⑤神经束膜增厚是DPN特征性病变，主要是束膜细胞外基质增加所致［7］。

2.功能变化：电生理检测中，糖尿病神经病变感觉神经传导速度（sensory nerve conduction velocity，SNCV）较运动神经传导速度（motor nerve conduction velocity，MNCV）敏感，能基本反映DPN中髓鞘病理改变的趋势，测定简便，可在临床广泛应用，是目前临床首选的诊断DPN最简便常用的电生理检测项目，但SNCV对亚临床或经足量药物治疗DPN患者的髓鞘病变敏感性尚存在不足。DNP首先累及感觉纤维。运动纤维受损较晚，表现为SNCV下降早于MNCV的下降。SNCV检查主要是测定感觉神经中A类ɑ纤维，此类神经纤维直径约6～17μm，往往在损害30%以上才显示传导速度减慢；运动神经速度分布峰值左移，各级速度纤维传导均减慢，但呈现出非均匀损害，快传导速度纤维优先受累最常见［8］。

二、发生机制

DPN是多种因素共同作用的结果，其发生发展机制复杂，在DPN后即使血糖得到了有效的控制抑或是胰腺移植，也依然难以恢复［9］。目前血糖和糖化血红蛋白的严格控制是控制1型糖尿病周围神经病的发病与病情唯一被确认的疗法，但是对2型糖尿病神经病变的疗效仍然存在较大的争议，说明1、2型糖尿病并发周围神经病变的机制并不相同。

（一）解剖因素

1.血管：周围神经本质上是三级神经元或二级神经元发出的轴突的集合，由内而外分别由神经内膜、神经束膜和神经外膜包裹，由于神经内膜的阻隔，走行在神经束膜间的终末微血管难以与神经轴突进行营养、氧气和代谢废物的交换。与此同时，终末血管管壁薄、通透性高、数量稀少、缺乏自我调节能力，抵抗病理性打击的能力弱。糖尿病病理状态下，走行在神经束膜间的内皮增厚、基膜呈现洋葱样改变，内皮细胞和旁细胞崩解，神经血供降低，而神经元胞体的营养物质运输至末梢存在一定程度上的延迟，导致局部神经缺血，引发各种直径的神经纤维的退变［10］。

2.髓鞘：雪旺细胞对DPN的发生发展也至关重要，它们形成髓鞘，阻挡了神经纤维和内环境的直接接触，但在每个雪旺细胞之间存在着髓鞘通道，例如郎飞氏节、Schmidt-Lanterman切迹，这些通道通常被胶质细胞细胞质填充，外界的代谢物可以通过弥散的方式通过髓鞘通道进入神经纤维。这些通道受到连接蛋白32的调节，这个基因突变后，在DPN中变现为X连锁的形态使得通道通透性增强［11］。雪旺细胞上有丰富的葡糖糖转运蛋白（glucose transporters，GLUTs）和单羧酸转运蛋白（monocarboxylate transporters，MCTs），在神经元的能量代谢中扮演了重要的作用，而目前并没有有关郎飞氏节区域表达这种能量代谢底物转运蛋白的证据，所以当神经元能量代谢因高糖背景而受损时，神经的传导速度降低［12］。

雪旺细胞给神经元轴突提供了呼吸链的代谢底物乳酸，当雪旺细胞的能量代谢调节酶LKB1被敲除后，有髓神经纤维和无髓神经纤维都发生了退变，而且无髓神经纤维退变较有髓神经纤维更加严重，说明无髓神经纤维更加依赖雪旺细胞的能量供给。当对轴突的乳酸供给下降时，轴突内的能量代谢强度降低，发生退变［13］。于此之外，在糖尿病周围神经中可以发现由雪旺细胞或神经元与骨髓来源的胰岛素原生成细胞聚集而成的嵌合细胞复合体，这种复合体的死亡也能够诱发轴突的变性［14］。

（二）糖代谢终产物（advanced glycation end products，AGE）

AGE堆积在神经组织的各个组分中，包括间质纤维、轴浆、雪旺细胞乃至神经内膜血管。高糖代谢引起的糖代谢产物过度堆积可能通过以下三种机制使周围神经变性：①修饰胞内蛋白，改变其原有功能；②改变胞外基质成分，影响正常的细胞表面的配体-受体反应；③血清中被AGE修饰后的蛋白与血管内皮细胞上的AGE受体结合，激活活性氧（reactive oxygen species，ROS）和核因子（nuclear factor kB，NF-kB）,增强炎症反应，损伤内皮、雪旺细胞［15］。当给予正常动物AGE饮食时，会诱发出DPN。氨基胍，一种抗氧化剂，可以抑制AGE的形成，改善SNCV、增强Na,K-ATPase活性、稳定有髓纤维结构、提升神经周围微循环血流量［16］。但身体内蓄积的过多的葡萄糖使得糖酵解增加，从而产生过多的6-磷酸果糖进入氨基己糖途径，生成乙酰氨基葡萄糖尿苷二磷酸（uridine 5-diphosphate-N-acetylglucosamine，GlcNac）。它能够和核转录因子1（Specificity protein 1，SP-1）的丝氨酸 /苏氨酸结构域结合，引发脂质代谢失衡、炎症，细胞抵御伤害的能力下降。高糖代谢同样会引起二羟基丙酮的蓄积，生成过多的甘油二酯，激活 PKC 途径［17］。

虽然AGE的过度堆积被认为是DPN的主要原因，但是有关抗AGE药物的临床试验结果仍不十分理想。

（三）多元醇通路

多元醇通路毫无疑问参与了DPN的进程，它受到醛糖还原酶（aldose reductase，AR）的调节，但并不是DPN的决定性因素。国际上认为关于多元醇通路参与周围神经糖尿病变性的方式主要为以下几种方式：①渗透压假说：多元醇通路激活后，胞内亲水性物质山梨醇积聚，导致胞内渗透压增高，细胞肿胀坏死［18］。②低能量代谢假说：山梨醇胞内积聚后，为维持细胞内外渗透压的平衡，胞内亲脂性物质肌醇、氨基乙磺酸、腺苷减少，导致能量生成底物减少，ATP产量减少，细胞代谢减弱，Na, K-ATPase和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）活性降低［19］。多元醇通路醛糖还原酶的作用还会减少细胞内磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）的储存量，导致谷胱甘肽合成的不足，抗氧化能力下降［20］。

目前，针对醛糖还原酶抑制剂的临床试验大多以失败告终，并没有发现足够安全的、可以改善DPN的药物，但是其抗炎症作用却在肿瘤和脓毒血症中体现了出来。然而有一款醛糖还原酶抑制剂依帕司他已在日本上市，在双盲的临床试验中，它被证实可以改善周围神经的功能和症状，并抑制神经传导速度的下降［21］。

（四）氧化应激

氧化应激是DPN过程中关键的介导因素，它能够加重微循环和神经元胞体的损伤，也是导致长期高糖血症的直接因素。氧化应激可能是因为葡萄糖的自身氧化、小分子抗氧化物的缺失（还原型谷胱甘肽、维生素E）、氧化还原平衡的紊乱和抗氧化酶的损伤（过氧化物歧化酶、过氧化氢酶）［22］。氧化应激不仅仅体现在神经元中，还体现在周围神经系统的其他组成细胞中，DPN和多元醇通路的异常激活、过剩的AGE、PKC、促分裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）的异常激活和一氧化氮（nitric oxide，NO）的堆积相关，与此同时，糖尿病引起的NO和内皮细胞舒张因子的紊乱造成的微血管病亦是DNP加重的因素［23］。

德国Ziegler领衔的ALANDINⅠ、Ⅱ、Ⅲ研究以及Sydney等临床研究，证实以抗氧化应激为目的的抗氧化剂如α-硫辛酸可对DPN起到明确的改善神经感觉症状和神经传导速度等治疗作用［24］。

（五）炎症作用

糖尿病背景下，周围神经处于炎症增强的状态，1型巨噬细胞聚集，肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）和白细胞介素6（interleukin 6，IL-6）等促炎因子堆积，这既是多元醇通路、高糖代谢的结果，亦是造成周围神经病变的重要因素。强炎性状态除了直接损伤细胞之外，还次第激活花生四烯酸途径、环加氧酶（COX-2）、应激活化蛋白激酶、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）［25］，造成神经传导速度下降、神经供血减少、轴突末梢变性，这种炎性因子的高表达造成的神经退变可以被吡格列酮、N-乙酰半胱氨酸阻断；炎性因子还可以激活NF-κB，从而引发细胞的死亡［26］。

（六）RNA的非编码调节作用

随着基因组学研究方法的进步，发现了许多非编码RNA及RNA的修饰和DPN密切相关，这些新的核苷酸链的发现不仅仅有助于我们更加清晰地认识DPN的发生机制，也为其治疗提供了潜在的早诊指标和治疗靶点。

Masaki Kobayashi通过转录组学的筛选，发现糖尿病变性背根神经节中，有12种miRNA发生了下调、7种miRNA下调。经过生物信息学分析和验证，mmu-let-7i的下调和mmu-miR-341的上调与神经变性相关性最强，导致神经元内炎症增强、细胞凋亡增加、树突减少［27］。MicroRNA-146a（miR-146a）被发现能够延缓DPN的进程，其类似物可以有效回复神经的传导速度，降低炎性反应强度［28］。MiRNA-106可以通过调控12/15-脂氧合酶介导神经元内氧化/硝化应激的进程，从而影响DNP的病理变化［29］。

微阵列分析得出长链非编码（long non-coding，lnc）RNA能够有效调节信使RNA的功能和结构，从而参与到DPN的发病机制中［30］。在糖尿病大鼠的背根神经元中检测到长链非编码 Lnc RNA BC168687 siRNA 的表达增高，可能参与了P2X7受体介导的DPN进程［31］。LncRNA NONRATT021972 siRNA则被发现可能参与到2型糖尿病DPN炎性反应过程中［32］。

mRNA的前体剪接和表观遗传也与DPN的发展密切相关。糖尿病变性神经元内卡哈尔体中的miRNA前体剪接系统被异常激活，CWC22蛋白过表达，相关的snRNA则被下调，导致神经元内miRNA的异常剪接，致使大量的蛋白被沉默［33］。Sun 等［34］证实钙离子通道 CACNA 1A，CACNA 1C 和 CACNA 1H 的单核苷酸多态性与 DPN 相关。

（七）其他因素

DPN是一个十分复杂的周围神经变性疾病，其发病机制繁复如恒河砂砾，仍有很多因素均不同程度地参与了变性的进程。

1.神经生长因子（nerve growth factor，NGF）：NGF 是维持周围神经功能的重要调节物质，糖尿病状态下雪旺细胞分泌NGF减少是致轴突再生缺损的重用原因。内源性睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子和神经营养因子3（neurotrophins-3，NT-3），继而引发P物质、降钙素基因相关肽（ calcitonin gene related peptide，CGRP）等神经肽缺乏不足以维持、促进周围神经的功能，导致神经传导速度下降和神经病变症状。给予基因治疗或干细胞移植能够一定程度上增加内源性神经营养因子的增加，改善病情，神经生长因子的补充可促进神经肽的表达并提高神经传导速度，但是直接添加外源性神经营养因子却没有明显的疗效［35］。

2.PKC：PKC的功能状态被认为是DPN病程发展的重要因素，但关于其发挥作用的方式仍然存在一定的争议。Nakamura等［36］实验发现STZ诱导的糖尿病模型鼠的周围神经症状和神经传导速度可以被PKC-β特异性抑制剂改善，但是在周围神经组织中并未发现PKC活性的显著变化。Yamagishi等［37］则得出了相反的现象，神经内膜内PKC的活性被抑制。

3.转录因子：DPN还涉及一系列小分子物质的改变，在2015年的一篇综述中，下列转录因子可能参与了DPN的发生、发展过程：血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE），醛酮还原酶家族1成员 B1（aldo-keto reductase family 1 member B1，AKR1B1），载脂蛋白 E（apolipoprotein E，ApoE），NF-κB，内皮型一氧化氮合酶（nitric oxide synthase 3，NOS3），Toll样受体 2（tolllike receptor，TLR2）、Toll样受体 4（toll-like receptor 4，TLR4）和固醇调节元件结合转录因子1（sterol regulatory element-binding transcription factor 1，SREBP-1），它们大都是炎症和脂质代谢的调控因子［39］。慢性糖尿病中，周围神经元PTEN基因持续高表达，敲除或沉默PTEN后，周围神经再生时神经传导速度（运动和感觉）、髓鞘厚度、感觉神经效应器和运动终板的再连接均有不同程度的提升［40］。

4.胰岛素：胰岛素虽然不直接控制葡萄糖转运至周围神经，但是一种潜在的神经营养因子，在外周感觉、运动神经元、神经内线粒体和雪旺细胞膜上存在有大量的胰岛素受体，预示着胰岛素可能通过受体-配体反应参与了DPN，虽然具体机制及下游通路还有待阐明，但是观察到当胰岛素缺乏时，神经元胞内神经营养因子的表达下调，甚至激发了凋亡程序［41］。

5.高脂代谢：游离脂肪酸与DPN发生、发展有关，呈正相关关系，且合并有促炎因子NF-κB、TNF-ɑ、IL-6的增高［42］。高脂血症使血液处于高凝状态，流速下降的血液供给也可能是导致神经功能紊乱的主要因素。

6.缺血再灌注损伤：高糖背景下的神经抗打击能力急剧下降，损伤后往往会遭受缺血再灌注的二次打击。糖尿病周围神经病大鼠遭遇缺血再灌注损伤后，形态、电生理、行为等症状较非糖尿病大鼠严重许多，由STZ诱导的糖尿病SD大鼠在缺血再灌注后1个月与4个月的时候均发现有神经内膜水肿和缺血纤维变性［43］。缺血再灌注损伤可能是激活了多元醇通路，在缺血再灌注模型中应用醛糖还原酶抑制剂后，神经传导速度和神经症状都得到了一定程度的改善。

三、DNP的治疗

DPN的治疗一直是世界性的难题，其核心治疗方案仍然是控制血糖，其次为神经病变的对症治疗，虽然在实验研究和临床实践中提出了大量的治疗方法，但仍未有特效疗法问世。Iqbal等通过系统地文献综述也指出，目前DPN的主要治疗手段仍是对症治疗，缺乏针对DPN发病机制的特效药。根据国际上公认的五大指南，度洛西汀、文拉法辛、普瑞巴林、奥卡西平、三环类抗抑郁药、非典型阿片类药物和肉毒毒素有着不错的镇痛效果，其中度洛西汀和普瑞巴林为一线用药。正因如此，全球的科学家们也致力于不断地探索新的治疗手段。

除人工合成化学药物外，从大自然已有物质中提纯新的有机分子治疗DPN是一大主流研究方向。一项系统文献回顾显示，Ω-3多元不饱和脂肪酸能够提升变性神经的传导速度、改善DPN症状［44］。昭苏滇紫草根提取物可以改善人神经瘤细胞的氧化应激，减少细胞的凋亡［45］。丹红注射液可以通过抑制ERK1/2的活性降低糖尿病大鼠的机械痛觉过敏，并能够提升病变神经周围的脑源性神经营养因子的表达量［46］。这方面我们应该充分发挥祖国传统医学的优势，探索新的DPN治疗方药。

组织工程学和干细胞治疗一直是DPN的研究热点，经过氟西汀预处理的骨髓间充质干细胞移植能分泌更多的生长因子和IL-10，有效地提升DPN的运动和感觉神经功能［47］。Li等［48］将碱性成纤维细胞生长因子和生长因子以肝素阳离子聚合，注射至患有DPN的大鼠坐骨神经处，有效地减少了雪旺细胞的凋亡，大鼠的运动和感觉功能均有不同程度的恢复。

理疗的重要性也越来越多被人意识到。糖化血红蛋白HbA1C被认为是DPN的一项有效的诊断指标，一项临床随机对照研究（random clinical test，RCT）显示系统的有氧训练可由改善2型糖尿病患者神经传导速度，降低血清中的HbA1c 水平［49］。

四、结论

DPN是高糖背景主导下的多因素共同作用的病理结局，AGE的堆积、多元醇通路异常激活、氧化应激损伤、炎症因子的过高表达等因素发挥了重要的直接作用；周围神经系统内雪旺细胞和血管内皮细胞的高糖代谢损伤间接损伤神经元细胞的同时，降低了神经元抵抗伤害的能力。但是仍有诸多有待进一步阐明之处，临床试验的收效甚微可能也预示着还有新的DPN的调控节点未被发现。