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蜂蜜治疗糖尿病足溃疡的研究进展

2021-11-30陈芷菁肖丽玲向科蓉

感染、炎症、修复 2021年4期
关键词:抗炎蜂蜜细胞因子

陈芷菁 肖丽玲 向科蓉 张 洋

(1.暨南大学附属第一医院整形外科,广东 广州 510000;2.前海人寿广州总医院整形美容科,广东 广州 510000)

糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病常见并发症,周围神经病变、周围动脉疾病和创伤是导致糖尿病足溃疡的主要因素,往往因创面愈合不良成为慢性创面,进而导致截肢[1]。我国DFU发病率为4.1%,是糖尿病患者最常见的住院原因[2],患者生活质量下降、病死率增加、下肢截肢等风险增大,也为社会带来了沉重经济负担。相比于急性创伤,DFU病情较为复杂且创面较难愈合。为了促进DFU创面愈合,清创、控制血糖、预防感染等措施被广泛应用,但是,近些年由于抗生素的过度使用,多重耐药细菌不断增加,使得DFU的治疗也更为棘手。蜂蜜是一种黏稠性的过饱和糖溶液,自古以来就被用于治疗各种创面。蜂蜜具有广谱杀菌特性,有助于伤口抗感染,还可促进上皮细胞增殖,并减轻伤口周围组织的水肿。本文对蜂蜜的抗菌、抗炎、促进创面愈合的机制及用蜂蜜局部治疗DFU的最新研究进展综述如下。

1 糖尿病足溃疡愈合不良的发病机制

DFU的发病风险随着糖尿病患病时间的延长而增加。糖尿病患者由于下肢血液循环不良,下肢皮肤一旦遭受反复创伤和溃疡,往往无法正常愈合。伤口愈合过程还会因细菌感染和长期炎症而进一步复杂化,可能涉及到细菌定植、细菌生物膜和复发性组织创伤。除了明显的临床危险因素外,复杂的细胞功能异常和细胞因子变化,如细胞外基质(extracellular matrix,ECM)形成不良、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)水平升高、其他促炎细胞因子水平变化以及氧化应激反应等,都是DFU延迟愈合的原因。

1.1 细胞功能异常 DFU愈合不良的确切机制仍无法确定。但可以肯定的是,DFU创面多种细胞的功能受到了损害。与正常人相比,糖尿病患者体内的T淋巴细胞凋亡增加,促炎细胞因子释放增加,趋化、黏附、吞噬和细胞内杀伤等细胞功能发生了变化,成纤维细胞增殖受到抑制,表皮细胞迁移减少,角质形成细胞基底层受损;细胞数量和功能的异常阻碍了伤口的愈合[3]。另外,高糖伤口环境含有更多的 M1 型巨噬细胞浸润,会产生过量的肿瘤坏死因子-α(TNF-α),TNF-α将上调角质形成细胞中金属蛋白酶组织抑制物1(tissue inhibitor metalloproteinases-1,TIMP1) 的表达并导致角质形成细胞迁移能力受损,从而延缓了糖尿病创面的愈合[4]。

1.2 MMPs高表达及ECM形成不良 MMPs是一种锌依赖的内肽酶,受激素、生长因子和细胞因子的调节,可影响细胞迁移、增殖和凋亡,并在组织重塑过程中参与降解ECM[5]。DFU主要伴有胶原酶(MMP-1和MMP-8)和明胶酶(MMP-2和MMP-9)的高水平表达,以及TIMP的低水平表达[6]。MMPs活性与TIMP抑制作用平衡失衡,进而导致ECM降解增加,ECM成分不足是造成糖尿病患者伤口愈合延迟的重要原因之一[7]。

1.3 高氧化应激状态 氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用的失衡状态。高血糖促进机体的氧化与抗氧化状态失衡,发生氧化应激,导致中性粒细胞炎性浸润,蛋白酶分泌增加,产生大量氧化中间产物,引起胰岛素抵抗、动脉粥样硬化等病变[8]。糖尿病患者体内,葡萄糖氧化、蛋白质的非酶糖基化以及糖化蛋白的氧化降解,会形成不成比例的自由基,如超氧阴离子、羟基自由基高表达。过高的自由基水平可直接氧化损伤血管内皮和神经细胞,也可激活多元醇通路、诱导晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)表达并积累而使组织细胞受损[9],AGEs的积累又可导致促炎细胞因子生成和释放,不利于创面愈合[10]。

1.4 促炎细胞因子高表达 TNF-α和IL-1等促炎细胞因子可以趋化性地将炎性细胞吸引到损伤区域,这些炎性细胞的上调在刺激MMPs水平升高的同时,还会造成胶原蛋白减少,胶原蛋白减少与DFU中衰老细胞的存在之间存在很强的相关性[5]。如果将糖尿病创面中的炎性细胞中和,则可促进血管的生成,有助于伤口愈合[11]。

2 蜂蜜促进创面修复的机制

2.1 蜂蜜具有抗菌作用 蜂蜜的抗菌作用主要是基于它的物理性质和它所含的活性成分。首先,蜂蜜可以从环境中吸收水分并使细菌脱水。其次,蜂蜜的pH值在3.2~4.5之间,酸性环境可以抑制大多数微生物的生长,如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌[12]。另外,蜂蜜的广谱抗菌作用主要是通过过氧化氢调节和非过氧化氢调节两种方式实现的。蜂蜜中的葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下产生浓度约为1 mmol/L的过氧化氢,低浓度的过氧化氢能杀死细菌,而对细胞的损伤较小[13]。但是也有学者提出,蜂蜜中的过氧化氢水平与葡萄糖氧化酶没有相关性,而是主要受多酚物质的影响[14]。蜂蜜的非过氧化氢调节主要是通过甲基乙二醛(MGO)来发挥抗菌作用,且 MGO含量与抗菌活性密切相关,MGO含量越高,则抗菌效果越好[13]。

蜂蜜对不同细菌的作用机制不尽相同。当蜂蜜作用于金黄色葡萄球菌[15]和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)[16]时,细菌的细胞分裂被中断。当蜂蜜作用于铜绿假单胞菌时,一方面会使细菌发生广泛的细胞裂解[17],另一方面通过减少铁载体的产生阻碍细菌的生长[18]。蜂蜜还能通过有效细菌黏附而抑制生物膜的形成,甚至清除或破坏已建立的生物膜[12]。此外,蜂蜜对大肠杆菌、艰难梭菌、枯草芽孢杆菌和真菌等也具有一定的抑菌效果[19-21]。蜂蜜与抗生素还有协同抗菌作用,将蜂蜜与抗生素同时使用,可明显提高体外抗菌效果[22]。因此,蜂蜜的抗菌作用并不是单一的机制,而是多种机制组合形成的抑菌和杀菌模式。

2.2 蜂蜜具有抗炎作用 已经被证明蜂蜜可以减轻急性和慢性炎症,但其抗炎作用的机制还不完全清楚。蜂蜜中发现的抗氧化剂被认为是抗炎活性的重要决定因素。天然蜂蜜含有类黄酮、酚酸和各种酶类物质,所有活性成分协同发挥抗炎和抗氧化作用[23]。蜂蜜中含有20多种黄酮类化合物[24],主要包括槲皮苷、木犀草素、短叶松素、山奈酚、樱花亭、柚皮素、白杨素和生松素等。但是,不同植物来源的蜂蜜含有的成分不同,其抗炎和抗氧化的作用也相差甚大[25]。因此,不同植物来源蜂蜜的研究数据并不能完全互相借鉴,每种蜂蜜的特点需要单独进行测定与研究。

目前,研究最多的蜂蜜是来自新西兰的麦卢卡蜂蜜(Manuka honey)。麦卢卡蜂蜜不仅可同时刺激促炎细胞因子TNF-α和 IL-1β以及抗炎细胞因子IL-10等的产生[6,26],还具有较强的抗氧化能力:蜂蜜中的酚类成分能够抑制活性氧的产生,并清除超氧阴离子[27],有助于消除慢性炎症。Tomblin等[28]研究发现,麦卢卡蜂蜜通过Toll样受体1(TLR1)/TLR2信号通路表达的这种抗炎活性与酚类含量直接相关,高水平的酚类含量会促进麦卢卡蜂蜜的抗炎作用。

3 蜂蜜治疗DFU的研究现状

体外实验已证实蜂蜜具有促进DFU愈合的作用。但是,临床高质量的研究证据有限。我们回顾了2015年以后发表的关于蜂蜜或相关产品治疗DFU的临床研究,发现了1项单病例研究[29]、4项病例系列研究[30-33]和9项随机对照试验[34-42],其中包括了1项国内学者的研究[39]。在这些研究中,所有实验组使用的干预条件均为单纯的蜂蜜产品,避免了蜂蜜与其他药物或产品联合使用而产生的协同或叠加效应,使得蜂蜜或相关产品在DFU治疗效果上的分析更加准确。

在1项单病例研究与4项病例系列研究中,研究结果均表明蜂蜜可促进DFU的愈合;在9项随机对照试验的研究中,只有Siavash等[34]的双盲随机对照试验为阴性,该试验中使用了5%浓度的蜂王浆,未发现对DFU有明显的治疗效果,并指出结果可能与蜂蜜产品的浓度有关。其他8项研究均表明蜂蜜对DFU的治疗有效,可以明显缩短溃疡愈合时间、减轻疼痛感并降低感染程度等。略为遗憾的是,在9项随机对照试验中,只有Imran等[41]和Siavash等[34]是严格按照双盲随机对照试验来设计的,其中Imran等[41]明确指出在试验进行的过程中,因为蜂蜜具有独特的颜色与气味而导致“双盲”失败。所以,在未来的研究中,大样本、设计严谨的双盲随机对照试验是必要的。

在上述研究中,有以下几个方面值得关注:①对纳入研究的DFU患者的选择。Agarwal等[42]、Imran等[41]、Karimi等[37]和Afkhamizadeh等[38]均选择了WagnerⅡ级或I级的患者,Saeed等[36]选择了WagnerⅡ、Ⅲ和Ⅳ级的患者,其他试验均未明确患者的Wagner分级。目前大部分研究集中在病情较轻的WagnerⅡ级及以下的患者,对病情严重的WagnerⅢ级和Ⅳ级患者的研究比较有限。因此,细化蜂蜜对不同Wagner分级创面的研究很有必要,这对蜂蜜在治疗DFU的使用时机上具有指导作用。②对蜂蜜种类的选择。不同植物来源的蜂蜜所含成分不同,抗炎和抗氧化作用也不相同,因此对DFU 的治疗效果也不能一概而论。但是在9项随机对照试验中,只有Saeed等[36]的研究中明确指出使用了麦卢卡蜂蜜。所以,对蜂蜜种类的选择也是此类研究的重要因素之一。③对蜂蜜的消毒处理。虽然蜂蜜自身的特殊环境能够抑制细菌生长繁殖,但蜂蜜中依然含有蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌[43],所以临床使用时有必要对其消毒处理。在我们检索到的蜂蜜治疗DFU的研究中,只有袁丽等[39]和Imran等[41]在研究中使用了紫外线和伽马射线对蜂蜜进行了照射消毒,以减少蜂蜜本身存在的微生物对试验结果的影响,使得试验结果更为严谨可信。

4 小 结

综上所述,蜂蜜具有明显的抗菌、抗炎和促进DFU创面愈合的作用。虽然相关机制并不完全清楚,但局部使用蜂蜜对DFU已展现出了极大的治疗潜力与研究价值。目前关于蜂蜜治疗DFU的临床研究数量有限。另外,与国外研究较成熟的麦卢卡蜂蜜相比,我国对本土蜂蜜在创面治疗的各项研究上仍需要完善,而且有必要进行设计严谨的大规模临床研究,以确定蜂蜜的临床疗效。

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