胶原病(胶原病)


创面愈合是一个复杂的生物学过程,是炎性细胞、修复细胞、细胞外基质及细胞因子等多因素共同参与并高度协调、相互调控的复杂过程。糖尿病患者皮肤易受损,损伤后创面愈合延迟或不愈合,成为临床上亟待解决的难点和热点。

2021年5月31日,2021首届瑞金糖尿病足论坛在线上召开。上海交通大学医学院科技发展处副处长、上海市烧伤研究所副所长陆树良教授围绕糖尿病创面“微环境污染”机制研究及临床意义发表了演讲。

创面修复的基本规律

创面修复是机体的自我保护机制,是一个复杂而有序的生物学过程,主要包括炎症反应、细胞增殖、组织重塑三个阶段,具有序贯性、局域性和时相性。根据创面的愈合周期,创面又分为急性创面和慢性创面。

慢性创面的愈合是一个复杂的过程,它和急性创面愈合有很大的差别。研究表明从急性创面所收集的创面液可以在体外促成纤维细胞、角质细胞、内皮细胞的增殖;而从慢性创面收集的创面液,则抑制细胞的增殖和血管的行成。显然慢性创面的修复往往表现为一种停滞或继续恶化的病理性愈合过程。引起慢性创面的原因有很多,大致分为两大类,全身因素和局部因素。临床慢性创面患者中,占比较高的是糖尿病合并的创面难愈。

陆树良教授表示,急性创面的成活率高,而慢性创面由于各种病因会造成的创面基底床处于不健康状态,即使植上去的新皮也会由于“土壤“不好而慢慢变坏。因此慢性创面的治疗,关键在于怎样把不健康的创面基底层培养得具有生气。

糖尿病合并创面难愈的机制研究

传统的观点认为神经血管病变是糖尿病引起创面难愈的一个重要的原因,而糖尿病重要的病理生理特征是高血糖,这样一来便引发了诸多提问。为什么糖尿病难愈创面的主要病理机制是血管神经改变,而不是血糖升高?是否可以认为血管神经病变是高血糖所致的病理结果,而不是始动原因?是否可以认为高血糖可以直接影响糖尿病创面的愈合过程,或者说皮肤组织暴露在糖尿病高糖环境下,它本身就会遭到损害?基于以上问题,陆树良教授团队开展了一系列的研究。

研究发现,随着血糖的升高,皮肤组织的糖含量也随之增高。陆树良教授团队又对烫伤的动物进行分组,建立了浅二度烫伤模型。将制作成糖尿病的模型和没有制作成糖尿病的模型的动物模型混在一起,发现凡是在14天内愈合的,都不是糖尿病大鼠,而超过14天愈合的,都是皮肤组织糖含量增高的大鼠。众所周知,浅二度烫伤14天就能够愈合,这就说明了皮肤组织糖含量高会抑制创面的愈合。

胶原病

胶原病

为什么高血糖会引起创面难愈?陆树良教授通过复盘生物化学有关于糖代谢的知识认识到:在高糖环境下,会引起机体糖代谢紊乱,进而引起糖化终末产物(AGEs)的蓄积。AGEs是在非酶促条件下,蛋白质、氨基酸、脂类或核酸等大分子物质的游离氨基与还原糖的醛基经过缩合、重排、裂解、氧化修饰后产生一组稳定的终末产物。凡是蛋白质、多肽等糖基化以后,生物学效应就会发生改变,进而改变了创面愈合当中基质与基质,基质与细胞和细胞与细胞之间的相互作用,改变了生长因子以及相关细胞外基质的活性,由此推测AGEs的过多蓄积可能是糖尿病创面难愈的重要机制之一。同时在组织学上也可以发现,随着糖尿病病程的进展,皮肤当中AGEs蓄积的浓度越来越高。

用不同糖含量以及不同AGEs的浓度,对内皮细胞、成纤维细胞进行各个浓度梯度的体外培养。结果发现随着糖含量和AGEs的浓度的增高,内皮细胞和成纤维细胞他的增殖率逐渐的被抑制,内皮细胞对高糖和AGEs的耐受性变弱。

以上一系列的实验分析,证明高糖和AGEs对修复细胞的生物学行为存在着不利的影响,且呈时效和量效关系;AGEs的损害作用大于高糖;糖尿病皮肤创面AGEs的含量与病程有关;成纤维细胞对高糖和AGEs的耐受性要大于内皮细胞。这样同时解释了一个临床问题:糖尿病不同病程、不同糖代谢水平将对创面愈合过程产生不同的影响。

胶原病

陆树良教授表示,在实验过程中还发现糖尿病皮肤的厚度会明显的变薄,这主要表现在表皮层和真皮层。除了皮肤变薄以外,也可以清晰的看到糖尿病皮肤的真皮层充满了数量较多的炎症细胞,而且胶原水肿很多地方呈现为空泡化。角质形成细胞的增殖分化受到抑制,很难进入到增殖期。皮肤当中的基质金属蛋白酶,aMMP-2和TIMP-2的比值明显增加,糖尿病皮肤当中胶原蛋白被糖基化,胶原的产生量明显下降。

在一系列研究现象提示下,陆树良教授率先提出了一个新的概念:糖尿病皮肤“隐性损害”现象。即糖尿病皮肤组织在未受到外源性损伤的情况下,本身已经存在组织学和细胞功能学的改变,从而使得糖尿病的皮肤变薄,由此推断糖尿病皮肤的隐性损害现象,可能也是糖尿病皮肤容易破损或者创面形成后难以愈合的重要原因之一。这就标志着糖尿病皮肤和一般正常的皮肤相比,当它在形成溃疡或者伤口的时候,它与正常的皮肤之间已经存在着不同步的修复起点。

一项基于糖尿病创面形成以后的研究发现糖尿病创面当中生长因子的含量是很高。为什么生长因子含量高,它却没有促进创面愈合的作用呢?

进行染色实验分析发现糖尿病皮肤中生长因子被糖基化了,而糖基化以后的生长因子,结构发生了改变,所以对某些细胞的促增殖能力也发生了明显的改变。

胶原病

为了验证上述理论,在糖尿病患者的规定大小的全程皮肤缺损的样品中,加入外用碱性成纤维细胞生长因子,发现在伤后14天创面相当一部分已经愈合了,与正常对照组愈合的时间没有显著的差异。

当一个创面形成以后,在它的创缘会形成一个炎症带。炎症带形成主要有以下几个作用:第一,创面暴露炎症带形成以后,可以形成免疫的屏障,抵御外源微生物的侵入;第二,炎症带的形成,可通过释放中性粒细胞和酶,把坏死组织和正常组织分离开来。同时炎症带的形成,也是创面修复的启动环节。

通过组织学、免疫组织化学、流式细胞以体外培养甚至基因测序等等一系列的研究方法证实AGEs与炎症带形成之间存在着密切的关系,换言之AGEs阻碍了炎症带的形成,这也是糖尿病创面难愈的一个重要原因之一。

综上,陆树良教授得出结论:糖尿病皮肤创缘炎症带形成迟滞,中性粒细胞功能异常,中性粒细胞迁移能力下降与AGEs相关。糖尿病创面的愈合是一个伴有组织进行性损害的修复过程。

胶原病

巨噬细胞是糖尿病创面修复过程中非常重要的功能细胞。通过组织细胞学流式细胞与体外细胞培养等一系列的检测手段,证实在糖尿病环境当中,巨噬细胞的活化亚型发生了改变,在创面中出现,呈现慢进慢出的时相特点,而且活化强度也发生了改变。

在糖尿病创面修复中存在Th1/Th2-caM/aaM-iNOS/Arg-1轴调节机制,这种调节机制的平衡向Th2-aaM-Arg-1倾斜。糖尿病环境影响巨噬细胞活化而导致创面难愈的机制之一可能是通过影响内皮细胞血管化的过程。

实验证实糖尿病创面当中血管化的程度受到了一定的影响。体外实验也证实在AGEs的干预下,内皮细胞的沉管效应明显的下降,进一步研究发现与血管形成有关的Ang—1和Ang—2的比例发生了改变。随着创面的愈合,发现建血管的Ang—1已经消退了,但是拆血管的Ang—2还是持续存在,不利于糖尿病创面血管化的建立。

如何阻断糖尿病创面局部AGEs的蓄积?

陆树良教授认为可以从两个方面入手:(1)尝试外用氨基胍可以降低AGEs,但是它只能阻止糖基化终末产物的形成,但是对已经形成的糖基化终末产物没有降解作用。作为皮肤外用保护剂也是有一定意义的,更深入的层次仍在研发当中。(2)使用吡多胺(PM):PM减轻甲基乙二醛(MGO)应激对糖尿病创面的影响,对巨噬细胞的功能紊乱有改善作用,但具体的相关研究还在深入。

糖尿病难愈创面不仅仅是一个血管神经的问题,还包括糖尿病皮肤本身被糖基化终末产物污染的问题,所以糖尿病足是一个难愈创面,但是难愈创面不等于不愈创面,这就要求临床医务工作者在治疗的过程当中要有足够的耐心,要精心的治疗糖尿病创面中的每一块组织,让创面能够有序的愈合。

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