基于精准医学的糖尿病足患者治疗的研究进展

龚玮琦，涂 婷，应 笑，钟丽琴

（江西省肿瘤医院，江西 南昌 330006）

随着2015 年1 月美国总统奥巴马在国情咨文中提出了“精准医学计划（Precision Medicine Initiative）”，精准医学逐渐成为世界各国医学界所关注的热点［1］。该计划中着重指出精准医学对治疗癌症及糖尿病的重要意义，根据2015 年国际糖尿病联盟（IDF）发布的数据表明［2］，全球成人糖尿病患病率约为7.2%～11.4%，而目前我国拥有近1 亿糖尿病患者，对家庭和社会带来巨大负担［3］。糖尿病足（Diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病严重的并发症，并是引起下肢截肢的主要原因，约有12%～25%的糖尿病患者会并发足部溃疡［4］。目前临床上对于糖尿病足患者的主要治疗措施有：改善微循环、控制感染、负压吸引、高压氧治疗、干细胞治疗等。但由于糖尿病足患者个体差异及基础疾病状况不同，故仍有较多患者面临截肢的威胁。因此，应用精准医学的思路和方法以糖尿病足的蛋白组学及基因组学的特征为切入点，为糖尿病足患者制订个体化精准治疗方案将具有显著优势。

1 精准医学的内涵

美国国立卫生研究院（National Institute of Health，NIH）对精准医学下的定义是：一种建立在了解个体基因、环境及生活方式基础上的新的疾病治疗和干预方法［5］。精准医学作为一种新的医疗模式，依赖于大数据时代，通过以基因组学为基础整合蛋白质组学和代谢组学等相关技术（基因检测、分子影像、纳米技术、细胞病理、免疫组学），根据疾病的病因、病程、治疗靶点对疾病进行更加精细合理的分类，旨在为患者制定精准的个体化治疗方案，在最大程度提高治疗效果的同时，减少不良反应和降低费用。纵观医学史，精准医学的萌芽就是自1901 年KARL LANDSTEINER 发现人类血型后，在临床输血治疗中将检验并选择特定血型作为例行程序［6］。

2 糖尿病的精准全身治疗

2.1 糖尿病的精准诊断糖尿病作为一种复杂遗传性疾病，精准的诊断和分型对后续的治疗及护理起着关键作用。糖尿病的诊断分型由1936 年HIMSWORTH 将其分为1 型糖尿病和2 型糖尿病［7］，发展至近几十年将其分为4 类：1 型、2 型、妊娠糖尿病和包括8 个亚类的特殊类型糖尿病［8］。如今，精准医学的出现和人类基因组计划（HGP）的完成使糖尿病的诊断分型迈上更高的层次，目前的研究已经明确有超过50 个基因位点与1 型糖尿病的发生有关，如TC-PTP、CTLA4，还有部分T1D 候补基因也被证实有增加1 型糖尿病的风险［9］。与2 型糖尿病的发生有关的易感基因也已发现80 种以上，包括PPARγ2、ACE、MTHR、FABP2、FTO等［10］。青少年的成人起病型糖尿病（Maturity-onset diabetes of the young，MODY）最常见的易感基因是GCK 和HNF-1α，分别可导致MODY2 和MODY3 的发生［11］。还有28 种以上的基因被证实与新生儿糖尿病（Neonatal diabetes mellitus，NDM）发生有关，其中KCNJ11 及ABCC8 是主要原因。通过对易感基因进行检测将可为糖尿病患者提供更加精确的诊断以及预测疾病风险。

2.2 精准血糖监测糖尿病足患者足部溃疡坏死的发生和血糖有着密切关系，因持续高血糖状态可导致糖尿病性外周血管病变、狭窄，进而造成组织供血不足发生溃疡坏死。因此对血糖的精准监测和控制具有重要意义，结合2016ADA［12］和我国2015版《中国糖尿病监测临床应用指南》［13］糖尿病的精准血糖监测可采取自我血糖检测（SMBG）和HbA1c相结合，以动态血糖监测系统（CGMS）作为补充的综合方法，做到点、线、面结合，由“点”血糖检测，到72 h“动态血糖曲线”，综合3 个月“糖化血红蛋白水平”，以实现全面而精确的血糖监测［14］。

2.3 精准药物治疗在药物选择时应从基因位点角度进行考虑，精准选择效果最好且不良反应最小的药物，目前常见的口服降糖药物有：双胍类、SUs、格列奈类、噻唑烷二酮类、GLP-1受体激动剂。有研究［15］表明二甲双胍不耐受、糖代谢及降糖作用与编码OCT1 的SLC22A1 基因的多态性有关。SUs 类药品的体内代谢与CYP2C9基因有关，CYP2C9基因多态性可增强该药物降糖作用［16］，但会增加患者低血糖风险。格列奈类药物代谢与SLCO1B1、GIPR、GLP-1R 基因多态性有关，噻唑烷二酮类药物与PPARG基因Pro12Ala突变有关［17-18］。

3 局部治疗

3.1 减压和清创减压被认为是糖尿病足部溃疡最关键的手段［19-20］。目前常见的减压方法有：使用矫形鞋和拐杖、完全接触支具以及限制站立和行走。可通过在鞋底或袜子置入离散压力传感器精准监测足底压力并及时反馈，以指导患者活动和预防溃疡发生［21-22］。目前根据足底精准压力测量而设计的矫形鞋和鞋垫已得到广泛推广，并被列入2015年国际糖尿病足工作组提出的新指南［23-24］。清创也是糖尿病足溃疡治疗的一项重要措施，其有助于控制感染并促进肉芽组织的生长。目前除了传统扩创术外，还出现了一些新型方法：机械清创（如超声清创、切向水分离技术［25］）、自溶清创（水凝胶敷料）、酶解清创、生物清创（幼虫疗法［26］），应根据患者具体情况选择合适清创方法。

3.2 外科治疗

3.2.1 血管外科治疗外周动脉狭窄和（或）闭塞是糖尿病足发生的主要危险因素，因此恢复下肢血流灌注对治疗糖尿病足有着重要意义。目前常用的治疗方法有血管介入治疗和血管重建术。介入治疗相对传统血管重建术具有微创、安全有效、可重复性强的优点，更加适合无法耐受传统开放式手术的患者［27］。

3.2.2 局部皮肤修复糖尿病足患者由于局部血管及神经病变导致皮肤深溃疡、坏死，故而再生修复能力减弱，采取外科皮肤修复治疗如皮片移植、皮瓣修复、组织工程皮肤（tissue engineered skin，TES）以及联合负压创面治疗（negative pressure wound therapy，NPWT）可有效提高植皮存活率、促进创面愈合［28-30］。

3.2.3 干细胞移植自1998 年THOMSON 等［31］研究发现干细胞具有自我更新能力以及多向分化的潜能以来，多项研究已证实通过诱导可分化成血管内皮细胞、平滑肌细胞，形成新生毛细血管促进创面愈合［32-34］。目前临床上常采用自体骨髓干细胞、外周血干细胞、脐血源间充质干细胞移植的方法，通过精准控制粒细胞集落刺激因子（G-CSF）剂量、干细胞收集时间，监测外周血CD34+水平使之达到最佳治疗效果。

3.2.4 截肢术对于经积极保守治疗后仍出现广泛坏疽或毁损性感染的患者，应及时予以截肢。国内有研究［35］表明截肢平面应根据病程长短、外周神经病变程度、血管狭窄程度和血糖控制水平来选择。并且随着3D 打印技术、混合现实技术、显微外科的发展也将为手术实现三维精准数字化提供科学依据［36-37］。

4 靶向治疗

随着分子技术和药理遗传学的发展靶向精准治疗应运而生，目前靶向治疗已成功应用于单基因糖尿病，如MODY 和新生儿糖尿病［38］。靶向治疗以基因组学和分子病理学为切入点，将对糖尿病足的诊疗模式带来全新变革。

4.1 基因治疗基因疗法（Gene Therapy）是指在基因水平应用基因工程技术将外源正常基因导入靶细胞内，以纠正异常基因或补偿缺陷基因，实现治愈疾病的目的。REN 等［39］研究表明使用慢病毒载体将具有弗林蛋白酶作用位点的胰岛素基因导入1型糖尿病大鼠体内，大鼠血糖趋于正常，这表明未来可通过基因疗法为糖尿病带来新的治疗手段。

在局部创面治疗上，通过导入血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）基因，使病灶局部持续高表达VEGF 以促进血管新生、加快创面愈合［40］。目前这种治疗方法已广泛应用于动脉粥样硬化导致的下肢和心肌缺血，DEEV等［41］研究表明肌内注射pCMV-vegf165 可有效改善下肢缺血状况，最终达到治疗糖尿病足的目的。

4.2 胰岛β 细胞增殖与凋亡β 细胞功能障碍和外周胰岛素抵抗是导致2型糖尿病血糖调节紊乱的主要发病机制，通过特异性促进胰岛β 细胞增殖和纠正β细胞凋亡机制失衡为糖尿病足靶向治疗提高了一个新思路。近年来，诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）是干细胞研究的热点，通过干细胞的定向诱导分化及定植以补充缺少的胰岛β 细胞有望治愈糖尿病，ZHANG 等［42］成功地使用EGF 诱导人iPS 细胞分化，并且获得25%的胰岛素分泌阳性细胞，但目前仍存在低分化率、免疫排斥反应等问题。

1 型及2 型糖尿病中胰岛β 细胞的死亡均主要由细胞凋亡引起，其中一个关键环节就是凋亡激活引发的caspases 级联反应，从而导致血管内皮细胞和受伤组织周围细胞凋亡并且阻止其修复［43］，目前已证实胰岛β 细胞的凋亡机制激活主要与Fas 及FasL 活化表达、穿孔素释放、IL-1β、TNF-α 等有关。国外研究［44］表明通过应用caspases-3 抑制剂可使小鼠体内胰岛β 细胞凋亡减少，但将以抑制细胞凋亡机制为靶点治疗糖尿病足应用于临床治疗仍有待深入研究。

4.3 MAPK 通路丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应在细胞内的信息传递中起着重要作用，可将刺激信号由细胞外转导至细胞核，参与细胞生长、分化、凋亡等过程。主要包括细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）通路、C-jun 氨基末端激酶（JNK）通路和p38 通路［45］。MAPK 的过度激活可导致动脉粥样硬化的病理改变，是糖尿病足血管病变的重要传导通路［46］。MIDDLENAS 等［47］研究发现JNK 和p38的激活很可能是糖尿病足外周神经通路传导异常的原因之一。使用PD98059（MEK 的选择性抑制剂）和BIM-1（PKC 的抑制剂）可阻断神经肽Y 介导的ERK1/2 的活化［48］，胰岛素增敏剂罗格列酮可以阻断DAC-PKC-ERK 通路［49］，这说明阻断MAPK 通路很可能成为治疗糖尿病足的新靶点。

4.4 其他NO 是一种气体形式的自由基，作为血管内皮舒张因子可以参与细胞间神经递质调节及细胞毒作用，国内外多项研究［50-52］表明NO 通过氧化应激、多元醇通路活性增加、AGEs 蓄积等引起代谢及血管紊乱，进而导致糖尿病足等周围神经病变发生。除此之外，以NF-κB 为网络中心的内皮细胞活化及炎症基因的诱导与糖尿病血管病变的发生也密切相关［53-54］。随着基础研究的进展，将会有更多糖尿病足靶向治疗的新靶点被发现，并为其开辟新的治疗途径。

5 总结与展望

综上所述，糖尿病的异质性决定其需要更精确的诊断和个体化的治疗，基因测序、各组学技术和分子病理技术的不断发展为糖尿病的诊疗带来了新希望。目前虽然在单基因糖尿病的治疗等领域已取得重大突破，但仍有较多研究处于基础实验阶段，进一步的深入研究工作任重而道远。精准医疗是现代医学发展的必然走向，同时也指导研究人员和临床工作者从疾病的分子生物学本质和个体化角度去思考解决问题，推动现代医学发展。