糖尿病患者下肢缺血后侧支血管新生能力受损机制及治疗进展

王荣荣

天津市北辰医院 （天津 300000）

血管的新生是受机体动态变化调节影响的，且是由多环节、多靶点共同作用的结果。正常人体血管新生受到精准调控，在生理条件下，新生血管生成机制仅在特定时间内才会被激活；而血管新生能力障碍会导致动脉粥样硬化、糖尿病（diabetes mellitus，DM）下肢血管病变等疾病[1]。DM 的发生、发展会进一步影响肢端血管新生形成过程，从而造成侧支血管的新生能力不足，而侧支血管新生能力障碍会影响被阻塞动脉的血流，引发肢端、心肌、视网膜、脑组织等部位缺血[2]。超声是临床诊断DM 患者下肢缺血病变的主要方法。陈沛东等[3]研究发现，下肢动脉血管超声检查能有效预测糖尿病足患者的发生及预后；王锦惠等[4]研究指出，超声造影可根据患者下肢动脉血流信号分布、造影剂分布评价下肢动脉的狭窄、闭塞程度，诊断价值高。目前，临床治疗DM 下肢血管病变时，保守药物治疗收效甚微，因此外科手术成为主要的治疗方法。本研究探讨侧支血管新生能力的受损机制及治疗方案，为临床诊治提供参考。

1 侧支血管的新生能力受损机制

1.1 血管内皮功能异常致侧支血管的新生能力受损

DM 的临床病理特征是高血糖症、胰岛素抵抗及脂质代谢紊乱，这些症状均会导致血管内皮功能异常。邵雪景等[5]研究指出，2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）大血管病变可能与血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）下调有关。张颖等[6]研究结果指出，晚期糖基化终产物（advanced glycation end-products，AGEs）、环氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9），及血管内皮钙黏蛋白（vascular endothelial cadherin，VE-cadherin）在T2DM 患者中明显升高，而血管内皮功能减弱会增加血管病变风险。通常DM 患者血管内皮功能异常主要表现为内皮舒张功能降低、一氧化氮（nitric oxide，NO）合成量及活性减少，而NO 起到调控VEGF 血管形成的作用。因此，血管内皮功能紊乱会影响DM 下肢缺血患者侧支循环建立。其中，高血糖刺激会引起非酶糖化、氧化应激反应，进而导致内皮细胞及组织结构、功能异常。施陈燕等[7]研究指出，糖尿病足溃疡患者机体氧化应激损伤严重，进而影响患者肢体血管内皮功能，密切监测血清超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、血清淀粉酶A（serum amyloid A，SAA）水平，能够准确评估糖尿病足疾病程度。胰岛素抵抗是DM 患者的主要代谢特征，可激活机体免疫系统，导致机体形成慢性炎症反应，诱发动脉粥样硬化，影响动脉修复、新生。Menezes 等[8]研究指出，伴胰岛素抵抗的肥胖患者存在糖脂代谢紊乱、动脉僵硬及血管内皮功能异常。Muniyappa 等[9]研究发现，胰岛素刺激会调节NO 产生与血管内皮素-1（endothelin-1，ET-1）分泌，当发生胰岛素抵抗时会减少NO 产生，增加ET-1 分泌。因此，胰岛素抵抗可能会影响DM 患者下肢缺血后侧支循环建立，导致血管内皮功能损伤。但童国玉等[8]研究发现，血清VEGF-B 水平与胰岛功能、胰岛素敏感性相关性不明显，VEGF-B 在人胰岛素抵抗中的作用有限。因此，胰岛素抵抗对血管内皮的影响仍需进一步研究明确。

1.2 内皮祖细胞受损致侧支血管的新生能力受损

内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）是一种骨髓源性细胞亚型，起源于造血干细胞，与新生血管形成及完整性关系密切，并影响了细胞内皮化以及血管修复功能。血管修复与新生血管发育受机体血管生长及形成作用的影响，同时EPCs 功能受损、数目减少，会导致动脉粥样硬化，诱发血管病变。Berezin[11]研究发现，EPCs 功能障碍和组织修复受损是导致DM 发展中侧支血管新生能力受损的重要因素。Eleftheriadou 等[12]研究指出，糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）患者EPCs 表型数量、循环祖细胞数减少，当EPCs 运输途径减少会导致内皮细胞受损。因此，EPCs 与外周动脉血管病变密切相关，影响血管新生、修复过程，从而造成侧支血管建立能力不足。

1.3 血小板对侧支血管新生能力的调节作用

血小板α-致密颗粒含有多种生长因子，如VEGF、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、PDGF 等，具有调控血管新生的作用；当血小板活化后，释放的磷脂分子具有多种生物活性，可调控血管反应；血小板微颗粒（platelet-derived microparticals，PMPs）具备与血小板高度相似的生理活性，可调控血管新生；血小板具备的血管信号，能改变机体内皮细胞的表型，造成血管内皮细胞增殖及转移。袁园等[13]发现，富血小板血浆组小鼠下肢缺血部位血流明显恢复，VEGF-A、血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）-BB 含量明显增加，可促进缺血下肢血管形成。曹波等[14]发现，PDGF-BB 可促进VEGF 分泌，促使血管内皮细胞血管化。陈鹏等[15]研究发现，富含血小板的血浆可刺激血管生成，加速切口愈合。因此，血小板具有调节血管新生的作用，并参与侧支血管新生能力受损过程。

2 DM 患者下肢缺血的治疗

DM 下肢缺血病变包括糖尿病足、下肢动脉硬化闭塞症等。其中糖尿病足会致肢体溃疡、坏疽等，常规内科药物治疗效果不佳。随着外科技术的发展，尤其是微创性技术的应用，DM 下肢缺血病变患者的治疗效果有了明显改善。

2.1 超声清创术

超声清创术通过超声波的空化、乳化及止血作用，能够清除创面、抑制细菌生成，并能增加细胞活性，促进蛋白质合成，起到调控细胞分裂、血管生成的作用，从而促进创口愈合。杨帆等[16]指出，超声清创刀联合负压封闭引流技术能促进DM 足溃疡患者患区组织的血流循环，可能机制为超声清创术可增加溃疡组织中的VEGF 表达。何灵杰等[17]研究发现，封闭式负压引流联合超声清创术可减少糖尿病足患者换药次数，缩短切口愈合时间。因此，超声清创术在治疗DM 患者下肢缺血病变方面有积极作用，但多作为辅助疗法，需联合其他方法共同治疗。

2.2 下肢动脉旁路移植术

下肢动脉旁路移植术是治疗DM 患者下肢缺血病变的主要方法，包括自体及人工血管。张雄和赵文静[18]研究发现，下肢动脉旁路移植术可改善老年下肢动脉硬化闭塞症患者胫后及足背动脉血流循环，但术后氧化应激反应严重，不良反应较多。侯杰[19]研究发现，下肢动脉旁路移植术可改善动脉硬化闭塞症合并血栓患者的足背动脉血流，增加下肢神经传导速度。因此，下肢动脉旁路移植术可有效治疗下肢缺血病变，但围术期并发症较多，仍需临床进一步改进。

2.3 动脉腔内治疗

随着腔内介入术的发展，其微创优势也更加明显。当前腔内介入术方法较多，包括传统球囊扩张术、支架植入术、腔内减容及药物涂层球囊术。陈虎等[20]研究表明，行动脉腔内治疗术患者治疗后踝肱指数改善程度优于下肢动脉旁路移植术，住院时间显著较短，术后感染率和血栓形成率均较低，但中远期病死率高于下肢动脉旁路移植术患者。陈旭姣等[21]研究指出，采用药物涂层球囊，对股腘动脉硬化闭塞症患者的治疗效果优于普通球囊，对限流性夹层患者具有较理想的治疗效果。谢晓亮和金志宏[22]研究指出，下肢动脉球囊扩张成形术能够增加糖尿病足患者的下肢血流动力，与常规治疗相比，可降低患者静息疼痛与截肢率，促进溃疡愈合。段纬喆等[23]研究表明，缺血动脉腔内介入治疗糖尿病足的临床效果优于内科综合治疗，可促进溃疡创面愈合，降低中重度麻木、疼痛及低皮温的发生风险。因此，动脉腔内介入治疗DM 患者下肢缺血病变安全有效，其中球囊扩张术创伤小、恢复快，对老年或无法耐受下肢动脉旁路移植术患者有较理想的治疗效果，但弹性回缩、夹层形成及钙化病变患者无法进行扩张。动脉支架植入术受肌肉挤压、关节拉伸、压缩等作用，易造成夹层断裂。腔内减容术可清除血管内的斑块、血栓等物质，减轻腔内负荷，扩大管腔容量，但该技术可导致内膜组织增殖造成动脉再狭窄。药物涂层球囊是利用药物不可逆性结合细胞后，抑制细胞分裂，阻滞新生内膜增生，预防动脉再狭窄，但研究较少，需临床进一步探讨。

2.4 血管新生疗法

血管新生疗法是临床治疗DM 患者下肢缺血病变的新型疗法，主要是通过干细胞移植增加闭塞动脉区的侧支循环，改善病变远端血供量。Moon 等[24]研究发现，间充质干细胞治疗糖尿病足溃疡安全、有效，伤口完全闭合中位时间为28.5 d，且采用同种异体间充质干细胞治疗未发生相关严重不良事件。Zhao 等[25]研究指出，与常规疗法（水胶体敷料覆盖）相比，局部采用脐带间充质干细胞和脐带血源性内皮集落形成细胞联合移植治疗糖尿病足溃疡患者，伤口愈合速度加快，部分大伤口无需植皮即可愈合。刘鹏等[26]发现，与常规内科综合治疗相比，采用自体骨髓干细胞移植治疗后，糖尿病足患者溃烂面积明显缩小，歇性跛行、患肢疼痛、患肢冷感程度明显减轻，患肢胫神经、腓浅神经、腓总神经传导速度显著增加。毛水红等[27]研究表明，对重度糖尿病足溃疡患者采用脐带间充质干细胞治疗，可明显抑制创口炎症反应，促进肉芽形成，协助愈后组织重塑、防止瘢痕形成。因此，干细胞移植对治疗DM 下肢缺血病变有显著效果，且明显优于常规内科综合治疗疗法。

干细胞移植包括自体及异体移植，前者主要来自骨髓、外周血移植，自体干细胞移植可避免机体出现免疫排斥反应及胚胎干细胞问题。故而临床常用自体干细胞移植。夏勇等[28]研究发现，静脉移植人脐带间充质干细胞可改善糖尿病大鼠整体代谢功能，促进糖尿病足伤口愈合。陶贵录等[29]研究发现，与小腿肌肉穿刺注入途径相比，经股动脉注射自体骨髓血干细胞，可提高膝下缺血性糖尿病足的治疗效果，安全性高。因此，干细胞移植治疗糖尿病足时的治疗途径也影响着临床治疗效果，需临床医师根据患者病情及临床特点选择最佳途径。在特定微环境内，移植后的干细胞会释放多种血管生长因子，促进血管新生，重新建立缺血部位的侧支循环，进而使下肢缺血症状明显者进行保肢治疗；同时，间充质干细胞可转化为血管内皮细胞，并能经旁分泌与自分泌途径，分泌大量的细胞因子，起到抑制炎症反应、调节免疫机制、修复受损组织的作用。但干细胞移植后的细胞滞留率较低，限制了细胞移植的应用范围。因此，在临床治疗时，可通过前期处理间充质干细胞，再对缺血部位进行细胞移植；或改善干细胞移植后的微环境，增加移植后的干细胞滞留率，提高肢体血管新生能力，增加血流灌注量，刺激侧支循环建立。

3 总结与展望

DM 下肢缺血病变发病机制复杂，常会累及侧支血管，导致其新生功能受损。如DM 下肢缺血病变患者侧支血管可正常形成，即可代偿阻塞动脉的血流；而侧支血管新生能力受损，则会加重下肢缺血程度。血管新生过程复杂，主要是血管内皮细胞通过增殖、迁移及分化，促使原有缺血部位出现新的微血管。从上述研究发现，影响侧支血管新生能力的相关因素较多，但仍缺乏一种能够完全解释其发病机制的学说。DM 患者高血糖症、胰岛素抵抗等会引起内皮功能紊乱，诱发氧化应激反应，内皮功能紊乱会降低机体内皮细胞的舒张功能，促使VEGF 下调，从而引起血管损伤，影响侧支循环新生血管能力。氧化应激状态导致血管内皮功能损伤，或加重其损伤程度；同时机体促氧化及抗氧化作用失衡，会损害机体组织及细胞功能，增加细胞凋亡数量及细胞间的黏附功能，降低新生血管的能力。内皮祖细胞具有修复血管内皮损伤、促进血管新生的作用，血管内皮损伤是动脉硬化、闭塞及斑块形成的前提条件，而内皮祖细胞功能异常及数量减少，从而导致动脉病变的出现。血小板具有调节血管新生的作用，维持新生血管的完整性及功能稳定性，故血小板调控在DM 下肢侧支循环过程中占据着重要作用。目前，外科治疗DM 下肢缺血病变方法多样，关键是恢复患者下肢血供，临床在治疗时需要根据临床适应证，选择安全性高、并发症少、恢复快的治疗方法。其中干细胞移植可重新建立下肢缺血病变者侧支循环，但需要重点关注干细胞移植后的生长调控、生物相容性、新型生物活性材料及临床应用剂量等问题，提高DM 下肢缺血病变患者的治疗效果，改善预后。