MicroRNAs在糖尿病溃疡愈合中作用的研究进展

邢烨 袁娜 韩睿

[摘要] 糖尿病溃疡是糖尿病最严重的并发症之一，但目前缺乏有效治疗手段，且治疗费用高昂。MicroRNAs（miRNAs）在糖尿病溃疡的愈合过程中发挥重要作用，通过调控靶基因的表达，对生长因子和细胞因子、信号通路等进行调节，从而影响止血、抗炎、增殖和重塑等溃疡愈合的各个阶段，本文分别就miRNAs对糖尿病溃疡愈合的促进和抑制作用的研究现状进行综述，旨在为糖尿病溃疡的治疗及疗效评判方面提供新的思路。

[关键词] 糖尿病;溃疡;创面愈合;微小RNAs;

[中图分类号] R587          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）08（a）-0058-04

[Abstract] Diabetic ulcer is one of the most serious complications of diabetes mellitus， but there is a lack of effective treatment and the cost of treatment is high. MicroRNAs （miRNAs） plays an important role in the healing process of diabetic ulcer. Through regulating the expression of target genes， regulating growth factors， cytokines， signal pathways and so on， thus affecting hemostasis and anti-inflammation. In this paper， the promotion and inhibition of miRNAs on diabetic ulcer healing are reviewed in order to provide new ideas for the treatment and curative effect evaluation of diabetic ulcer.

[Key words] Diabetes mellitus; Ulcer; Wound healing; MicroRNAs

随着人口老龄化加速和生活水平提高，糖尿病发病率迅速上升，已成为一个流行病。糖尿病患者伤口愈合能力严重受损，这些损伤进一步发展为糖尿病溃疡，往往导致住院率、截肢率、致死率增加，约85%的截肢由糖尿病足溃疡引起[1]，从而给家庭和社会带来严重的精神及经济负担。

伤口愈合是对损伤的生理性修復反应，涉及止血、细胞迁移增殖、血管生成、细胞外基质（ECM）沉积和再上皮化等多个程序[2]。MicroRNAs（miRNAs）是糖尿病溃疡愈合的重要参与者，在高糖环境下，它们的表达和功能都会被改变。故本文就目前关于miRNAs与糖尿病溃疡愈合的相关研究进行综述。

1 糖尿病溃疡的发生及愈合机制

糖尿病溃疡通常起源于糖尿病周围神经病变、糖尿病血管病变和感染。长期血糖控制不良引起神经纤维损伤，使得患者出现感觉减退，增加了皮肤受损的概率。持续高血糖状态导致内皮功能障碍、平滑肌异常、血管收缩及血浆高凝状态，引起闭塞性动脉疾病，导致糖尿病溃疡的形成，组织缺血缺氧又造成溃疡加重。糖尿病影响正常的白细胞功能和免疫功能，患者抵抗力低，感染容易发生和扩散。三者相互作用导致了糖尿病溃疡的发生及进展。糖尿病溃疡愈合困难是治疗的难点，其特点是不能及时有序地自我修复，溃疡愈合需要循环、营养、免疫的共同作用，分为四个动态重叠的阶段：止血、炎症、增殖和重塑，任意一个阶段的缺失都会导致溃疡无法愈合[3]。溃疡愈合不良不能完全用葡萄糖稳态作用来解释，目前众多研究表明miRNAs参与了糖尿病溃疡愈合各阶段的调控。

2 miRNA的结构与功能

miRNA是一种长度为18～25个核苷酸的非编码RNA序列，可与靶基因mRNA的3′非翻译区（UTR）结合，引起靶基因的降解或抑制其翻译，miRNAs在进化上是保守的，这表明它们对靶基因的调控不随时间推移而改变。miRNAs在真核生物的生理和病理过程中发挥着关键作用，如器官发育、细胞分化、信号传导、代谢和肿瘤发生等。miRNAs在创伤愈合中起着重要的调控作用，高糖刺激下，miRNAs会引起靶基因正常表达能力的改变，导致糖尿病溃疡愈合的各阶段受到影响[4]。下面分别就miRNAs对糖尿病溃疡愈合的促进和抑制作用的相关研究做如下介绍。

3 促进糖尿病溃疡愈合的miRNAs

miRNAs通过上调或下调某些基因的表达，激活特定的信号通路，对糖尿病溃疡的愈合发挥了促进作用。

3.1 止血期

在皮肤屏障被突破后立即发生，凝血机制被激活，通过凝血级联形成纤维蛋白凝块，血凝块保证了一个临时的基质结构，释放生长因子和细胞因子，如血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子-β（TGF-β）等，动员免疫细胞进入损伤部位，防止血液的持续流失。虽然目前调控止血期的miRNAs尚未明确，但与血栓形成有关的几个miRNAs可能起到相关作用[5]。例如miR-96可与囊泡相关膜蛋白8的3′UTR结合，发挥对血小板反应性的调节作用;miR-223与人P2Y12受体mRNA的3′UTR结合，调节血小板生成[6]。

3.2 炎症期

发生在伤后1～3 d，在此期间免疫系统识别并消除感染病原体和受损细胞，免疫细胞以有序的方式与皮肤细胞相互作用，中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞通过产生各种各样的蛋白酶和活性氧来抵御微生物的污染，并参与细胞碎片的吞噬[7]。以下miRNAs参与了糖尿病创面愈合的炎症期调控。

Li等[8]的研究发现，DFU中miR-132的水平明显低于正常急性创面（P = 0.0081），瘦素受体缺乏（db/db）糖尿病小鼠的皮肤创伤中miR-132的水平同样明显低于野生型小鼠。在db/db小鼠伤口边缘皮下注射miR-132，可以减少过度的炎性反应，同时增加创面边缘角质形成细胞增殖，显著促进伤口愈合（P = 0.0014），其机制考虑为miR-132通过抑制NF-κB通路，使趋化因子的产生减少和抑制白细胞吸收。Li等[9]的研究发现，miRNA-21可能通过程序性死亡因子4调节NF-κB的表达，在糖尿病溃疡的治疗中起抗炎作用。Xu等[10]的研究发现，miR-146a在糖尿病小鼠伤口中的表达明显下调，其表达降低可能是造成糖尿病创面出现异常炎性反应的原因之一。用间充质干细胞（MSCs）治疗糖尿病伤口可以使miR-146a表达显著提高，并促进伤口愈合。Shanmugam等[11]的研究证实，miR-16能抑制环氧合酶-2的表达，显示出全身抗炎作用。病原体消除后，必须终止炎症，才能继续愈合。炎症期向增殖期的过渡是溃疡愈合的一个关键控制点，炎症的消退有利于伤口进入增殖期。相反，过度和持续的炎性反应会导致不能进入增殖期，这可能导致伤口迁延不愈。miRNAs除了参与抗炎外，最重要的是，它们还释放生长因子和细胞因子，启动伤口修复的增殖阶段。

3.3 增殖期

发生在伤后4～21 d，包括再上皮化、肉芽组织的形成和血管网络的恢复。首先角质形成细胞在受损的真皮上迁移形成新的血管，新血管与成纤维细胞和巨噬细胞相关的毛细血管芽用肉芽组织取代纤维蛋白基质，在修复后期形成新的基质。

Li等[12]研究发现miR-132在炎症期表达上调，在增殖期达到高峰，通过增加STAT3和ERK通路的活性，促进了角质形成细胞的生长。采用小鼠和人离体创面模型，发现miR-132被抑制会导致角质形成细胞增殖不足。Tao等[13]的研究发现，miR-126-3p通过AKT和细胞外信号调节激酶1/2促进血管生成、内皮细胞增殖迁移，miR-126-3p过度表达促进糖尿病小鼠创面愈合。Icli等[14]的实验发现，miR-26a在糖尿病创面中的表达增加，并证明了miR-26a通过局部中和诱导糖尿病小鼠的血管生成，进而促进创面愈合，提示miR-26a可能参与了早期内皮功能障碍的修复及血管再生反应。Wang等[15]的研究发现，miR-27b通过TSP-1的抑制、导向蛋白6A的表达和p66shc依赖性线粒体氧化应激等途径，改善了骨髓源性血管生成细胞（BMAC）血管生成受损，增强了BMAC在2型糖尿病小鼠创面愈合中的作用。Madhyastha等[16]的研究发现，miR-21在糖尿病皮肤中表达增加，但在糖尿病创面愈合过程中表达降低，miR-21通过靶向金属蛋白酶组织抑制剂3和T细胞淋巴瘤侵袭转移诱导因子1促进角质形成细胞迁移，使创面愈合加快。

3.4 重塑期

从伤后21 d开始，持续一年或更长时间。该阶段主要特征是成熟胶原的有序沉积，前期的临时支架组织经过基质金属蛋白酶（MMPs）翻转，Ⅲ型胶原转化Ⅰ型胶原，伤口被Ⅰ型胶原组成的基质所代替[17]。MMPs水平升高会导致细胞外基质成分降解，破坏愈合过程。在糖尿病的伤口中，MMPs活性增加，血管生成减少，角质形成细胞的增殖迁移减少[3]。TGF-β可促进肌成纤维细胞分化，促进伤口收缩和缺陷填充，但TGF-β在糖尿病慢性创伤中受到抑制，导致糖尿病溃疡中大量的分子出现异常，使修复过程受到影响。

Xu等[18]的研究发现，miR-29b表达与MMP-9基因表达呈负相关，在糖尿病创面和糖尿病成纤维細胞中miR-29b表达降低，用MSCs治疗的糖尿病创面miR-29b明显升高，提示MSCs可通过增加miR-29b的表达来促进糖尿病创面愈合。Honda等[19]的研究发现，miR-196a在糖尿病患者中的过度表达，可下调成纤维细胞Ⅰ型和Ⅲ型胶原的表达，从而促进伤口愈合。Caskey等[20]的试验通过诱导反复损伤，研究了糖尿病创伤与非糖尿病伤口中胶原合成的关系，这种损伤方法使糖尿病创面中miR-25和miR-29a减少，并降低了TGF-β1、Smad 3等的表达。上述的miRNAs通过参与抗炎、促血管再生、再上皮化和胶原沉积等机制的调控，在糖尿病溃疡愈合过程中起到了积极的作用。

4 抑制糖尿病溃疡愈合的miRNAs

同时也有miRNAs通过引起血管内皮功能障碍、维持炎症状态及抑制角质形成细胞迁移和再上皮化，打破了愈合各阶段的平衡，造成糖尿病溃疡愈合困难。

4.1 炎症期

糖尿病的特征在于慢性低度炎症状态和损伤后炎性反应的延长，这对伤口闭合是有害的。Ramirez等[21]的研究发现金黄色葡萄球菌在糖尿病溃疡中具有抑制伤口闭合和诱导miR-15b-5p的作用，通过抑制下游靶点IKBKB、WEE 1等，诱导miR-15b-5p在创面处表达，导致炎症状态持续。Ye等[22]的研究发现，miR-155抑制剂组创面愈合速度快于糖尿病组和正常血糖组（P < 0.05），同时观察到炎症细胞和巨噬细胞的表达下调，表明抑制miR-155具有减轻炎性反应的潜力。Dangwal等[23]研究发现，2型糖尿病患者创面中，miR-191与CRP和促炎症细胞因子增加有关，会延缓创面组织修复。持续的炎症状态会导致角质形成细胞分化和激活的管制被解除，抗炎机制能使炎症消退，并进展至修复阶段，未能顺利进展是糖尿病伤口难以愈合的原因之一。

4.2 增殖、重塑期

糖尿病伤口中的成纤维细胞表现出增殖减少，细胞凋亡增加和迁移能力下降。角质形成细胞增殖增加但分化减少，迁移能力受损。生长因子表达和功能水平降低，这些因素可能导致伤口修复缓慢[2]。Pizzino等[24]将抗miRNAs（抗miR-15b、抗miR-200b或抗miR-15b/200b）应用于糖尿病小鼠皮肤伤口边缘，发现抑制miR-15b和miR-200b可改善糖尿病伤口的愈合。Xu等[18]在糖尿病小鼠创面愈合反应中，发现miR-15b表达上调，miR-15b水平的升高与其促血管生成靶基因的表达下降密切相关，使用MSCs治疗糖尿病创面可使愈合改善，并且使miR-15b的表达水平显著降低，提示miR-15b表达增加可能造成血管生成异常及愈合受损。Zhu等[25]发现miR-205-5p通过与血管内皮生长因子（VEGF）mRNA的3′-UTR相互作用，抑制VEGF蛋白的翻译，抗miR-205-5p表达能显著增加MSCs分泌VEGF，从而增强MSCs对糖尿病小鼠创面的治疗作用。Sundaram等[26]的研究发现，卵泡抑素样1（FSTL 1）的表达可促进角质形成细胞的迁移，而FSTL 1和miR-198的表达呈负相关，miR-198未切断和FSTL 1缺乏会导致慢性糖尿病性溃疡患者纤溶功能下降和基质沉积受损，造成伤口无法愈合。Lucas等[27]的研究发现，与急性创面比较，miR-92a在慢性伤口中有明显的上调，可通过抑制miR-92a促进糖尿病小鼠血管生成和创面愈合。Liu等[28]的实验发现，miR-203在DFU患者的皮肤标本中有较高的表达，miR-203在基底层的过表达，可使细胞失去增殖能力，miR-203的缺失或敲除可调节角质形成细胞从基底层向上层的过渡，miR 203在糖尿病足中的表达水平与糖尿病足溃疡的严重程度呈正相关。Moura等[29]的实验发现，体外抑制miR-155可增加人角质形成细胞的愈合，局部抑制miR-155在创面中的表达，可增加小鼠成纤维细胞生长因子7蛋白的表达，显著促进糖尿病创面的愈合。以上研究提示，特殊的miRNA控制失调是破坏糖尿病溃疡愈合的原因之一。

5 總结与展望

自从1993年miRNAs被发现，人们对其产生了浓厚兴趣，miRNAs在信号通路、组织结构、生长控制和疾病调节中的重要作用已被证明，大量的miRNAs及其相关靶点已被发现，一些特定的miRNAs为糖尿病溃疡愈合的调控者。miRNAs在血液、唾液、尿液等各种生物液中循环[30]，采血并使用PCR方法检测miRNAs简便易行并具有高度的灵敏性，miRNAs作为生物标志物，监测糖尿病溃疡进展及评判疗效具有广阔前景。

目前miRNAs与溃疡愈合的研究仍存在一定局限，大部分实验均使用小鼠模型，小鼠和人的伤口愈合方式不同，小鼠通过表皮的收缩来愈合，而人的伤口则通过肉芽组织来愈合，且参与小鼠和人类皮肤愈合调控的可能是不同的miRNAs。尽管miRNAs在进化上是保守的，但miRNAs的靶基因mRNAs可能不太保守[31]，故应该对人类皮肤模型进行研究，以验证小鼠miRNAs的研究结论，并将其转化为有用的临床治疗方法。

糖尿病溃疡愈合不良会导致患者生活质量下降，死亡率上升，尽管目前糖尿病溃疡的治疗取得了一定的进展，但现有的方法治疗效果有限，虽然还有很多关于miRNAs的机制尚不清楚，但随着研究的深入，相信在不久的将来会有更多有效的治疗方法被应用于临床，使糖尿病溃疡愈合这一医学难题得以破解。

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（收稿日期：2019-05-03  本文編辑：李亚聪）