β 肾上腺素能受体阻滞剂治疗创面的作用机制及在糖尿病足溃疡中的应用前景

Abstract

目的

总结近年来 β 肾上腺素能受体（以下简称 β 受体）阻滞剂治疗创面，尤其是糖尿病慢性皮肤溃疡的研究进展，探讨其在糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）的应用前景。

方法

广泛查阅国内外有关 β 受体阻滞剂治疗创面和糖尿病慢性皮肤溃疡的文献，总结分析 β 受体阻滞剂在创面修复过程中的作用机制及其用于治疗 DFU 的前景。

结果

β 受体阻滞剂能促进创面愈合，其可能作用机制包括加速再上皮化、促进创面血管形成、改善神经病变、调节炎症反应和生长因子等。目前，临床研究结果显示，β 受体阻滞剂可作为一种治疗糖尿病慢性皮肤溃疡的辅助手段。

结论

β 受体阻滞剂能够促进糖尿病慢性皮肤溃疡修复，但仍需大样本的多中心随机对照试验以及长期随访进一步验证其疗效及安全性。

糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病严重慢性并发症之一，因创面组织中促炎因子、蛋白酶及活性氧水平过高，衰老细胞过多，与修复相关的生长因子缺乏，故创面持续感染、长期迁延不愈，造成高达 3% 患者需接受截肢手术^[1]。DFU 的愈合不仅与创面局部细胞因子和蛋白酶平衡有关，还与细胞生长时的接触抑制、白细胞向化学刺激物作定向移动的趋化作用及电场有关^[2]。研究显示，皮肤组织中角质形成细胞、中性粒细胞和巨噬细胞可合成与分泌儿茶酚胺，表达 β 肾上腺素能受体（简称 β 受体），从而在表皮和真皮形成局部自分泌与旁分泌肾上腺素网络；该网络可影响创面修复过程中多种细胞功能及其相关细胞因子、蛋白酶与电场平衡，进而干扰创面愈合过程^[3]。

研究发现，β 受体阻滞剂能促进创面修复^[4-6]，其通过调节人角质形成细胞（human keratinocytes，hKC）的迁移和增殖，抑制创面局部炎症反应，参与血管和神经修复等，进而促进创面愈合^[7-9]。一系列动物实验与临床研究表明^[6，9-13]，β 受体阻滞剂可以促进糖尿病慢性皮肤溃疡愈合，提示其有望成为 DFU 的辅助治疗手段之一。现对 β 受体阻滞剂治疗创面的相关作用机制及其在 DFU 中的研究进展进行综述，为今后优化 DFU 的治疗方案提供参考。

1. 皮肤肾上腺素能网络与创面修复

无论是急性还是慢性应激均会影响皮肤创面的修复，既往将该现象归因于应激导致的机体皮质醇水平升高，之后研究逐渐发现皮肤肾上腺素能网络在创面修复中具有重要作用。Romana-Souza 等^[14]发现应激小鼠创面比非应激小鼠更难愈合，主要是因为应激小鼠创面有更高水平的去甲肾上腺素。去甲肾上腺素影响创面愈合的主要作用机制包括：① 延迟炎症初期创面中性粒细胞和巨噬细胞浸润，从而延缓生长因子的表达^[14]；② 抑制巨噬细胞产生杀菌物质（如一氧化氮、过氧化氢和超氧阴离子等）的效率^[15]；③ 增加促炎因子，如 TNF-α 和一氧化氮的表达^[14]；④ 抑制基质金属蛋白酶 9（matrix metalloproteinase 9，MMP-9）和 MMP-2 的活性^[14]；⑤ 抑制炎症初期的肥大细胞浸润，进而抑制肉芽组织重塑、肌成纤维细胞的分化和血管生成^[14]，从而影响创面愈合。

成纤维细胞合成和分泌大量胶原纤维及基质成分，与新生毛细血管等共同形成肉芽组织，修复创面组织缺损，为表皮细胞的覆盖创造条件。肾上腺素激活 β₁ 和 β₂ 受体后，一方面通过磷酸化细胞外信号调节激酶 1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）促进成纤维细胞增殖，增强肌成纤维细胞分化；另一方面通过产生环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）减少胶原沉积。肾上腺素激活 β₃ 受体后，其积极作用是通过激活磷酸脂酶 Cβ/PKC 途径促进成纤维细胞增殖，但消极作用是抑制磷脂酰肌醇 3-激酶/PKB 途径和产生过量的一氧化氮阻碍成纤维细胞迁移^[16]。

Sivamani 等^[17]发现皮肤烧伤后局部和全身肾上腺素水平均升高，激活 hKC 表面的 β₂ 受体后导致细胞运动能力受损和创面再上皮化受抑制；进一步研究发现 hKC 本身具有合成肾上腺素所需的酶类；hKC 的 β₂ 受体和儿茶酚胺合成酶水平在急性应激初期急剧下降，这可能是 hKC 迁移和创面再上皮化的保护性反应。综上述，hKC 的儿茶酚胺网络是创伤生理愈合过程中的重要途径，其中去甲肾上腺素是应激性创伤微环境中重要的内源性成分^[18]。这一网络的发现为促进皮肤创面愈合提供了新的治疗思路。

2. β 受体阻滞剂促进创面愈合的机制

2.1. β 受体阻滞剂与创面再上皮化

研究表明，β 受体阻滞剂可能通过以下机制影响皮肤再上皮化：① β₂ 受体激活后通过磷酸化蛋白磷酸酶 2 抑制磷酸基团与 ERK 结合，并阻止磷酸化的 ERK 定位于板状伪足，从而影响 hKC 的迁移和有丝分裂；但 β₂ 受体阻滞剂能直接促进 ERK 磷酸化加速创面愈合^[19]。② β₂ 受体阻滞剂通过增强创面电流和 hKC 对电流的感知及反应能力，从而加速 hKC 迁移^[2]。③ β₂ 受体激活后显著改变肌动蛋白细胞骨架组成，而 β₂ 受体阻滞剂则保留了 hKC 的极性、新月形且具有板状伪足的迁移表型^[2]。④ 细胞外 Ca²⁺ 是维持表皮稳态的重要调节因子，研究发现 β 受体激动剂通过开放 Ca²⁺ 通道（如细胞膜上的电压门控 Ca²⁺ 通道和内质网上的 IP3-门控 Ca²⁺ 通道），使细胞外和内质网的 Ca²⁺ 流进细胞质中，而 β 受体阻滞剂普萘洛尔能阻断这一效应^[20-21]。⑤ 上皮细胞-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是指上皮细胞通过一定程序转化为具有间质表型细胞的过程，在组织重建中具有重要作用。研究显示异丙肾上腺素可降低人表皮角质形成细胞和人永生化角质形成细胞（HaCaT 细胞）上皮型钙黏附蛋白表达，同时在转录水平上调 α-平滑肌肌动蛋白和锌指转录因子的表达，促进了 EMT。然而，β₂ 受体阻滞剂则逆转了异丙肾上腺素对上皮型钙黏附蛋白表达的抑制，降低了 hKC 中 EMT 相关蛋白的 mRNA 水平^[22]。

2.2. β 受体阻滞剂与创面炎症反应

皮肤损伤后的炎症反应是创面愈合的第一步，中性粒细胞和巨噬细胞是参与炎症反应的主要细胞。中性粒细胞和巨噬细胞均表达 β₂ 受体和儿茶酚胺^[23]，儿茶酚胺激活 β₂ 受体后诱导 M1 型巨噬细胞释放 IL-6。IL-6 不仅直接影响了内皮细胞和成纤维细胞的生长，还通过选择性调节炎性趋化因子促进中性粒细胞转运，并介导抗凋亡机制延长它们的寿命。IL-6 将中性粒细胞募集到创面后阻塞创面血管，分泌蛋白水解酶和活性氧破坏内皮细胞，蛋白质等大分子物质进入血管腔内进一步加重血管阻塞。此外，中性粒细胞分泌的儿茶酚胺能进一步加强上述炎症反应，进一步延迟创面愈合^[24]。Dasu 等^[7]发现肾上腺素在 hKC 中通过激活 β₂ 受体/磷酸化肾上腺素能受体 β 激酶（phosphorylated beta adrenergic receptor kinase，p-BARK）/Toll 样受体 2 或 6/ 髓样分化因子 88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）通路，促进 IL-6 释放、增强 β₂ 受体表达和甲基化去甲肾上腺素转变为肾上腺素，加重炎症反应；p-BARK 和 MyD88 可以直接抑制 hKC 迁移，噻吗洛尔能阻断上述通路加速创面愈合。有报道称儿茶酚胺诱导的皮肤损伤小鼠口服 β₂ 受体阻滞剂后，创面中 M1 型巨噬细胞受抑、IL-6 表达降低、中性粒细胞募集减弱和氧自由基生成减少^[25]。

2.3. β 受体阻滞剂与创面血管再生

内皮细胞迁移是血管再生的第一步，研究发现人皮肤微血管内皮细胞表达 β₁、β₂ 和 β₃ 受体^[26]。异丙肾上腺素通过激活 β 受体/腺苷酸环化酶/cAMP 通路减慢人皮肤微血管内皮细胞的迁移速率，并抑制人皮肤微血管内皮细胞和 hKC 分泌 FGF-2 和 VEGF-A，这两种细胞因子均能促进内皮细胞迁移、增殖、延伸和排列，进而形成小管样结构^[26]。众多研究，包括给予 β₂ 受体阻滞剂干预大、小鼠的动物实验和 hKC 的体外实验等，均显示 β₂ 受体阻滞剂能促进 VEGF 分泌和创面血管生成^{[8, 27-29]}。应激诱导皮肤损伤的小鼠口服普萘洛尔后，创面处巨噬细胞募集增多、血管再生增强^[8]，分析与 M2 型巨噬细胞中的 M2a 和 M2c 亚群能促进血管生成和组织再生有关。M2a 型巨噬细胞能分泌大量 PDGF-BB，而 PDGF-BB 作为一种稳定周细胞的化学引诱剂能促进内皮细胞在体外吻合；M2c 型巨噬细胞大量分泌的 MMP-9 也是参与血管重塑的重要蛋白酶^{[9, 11, 29]}。

2.4. β 受体阻滞剂促进创面愈合的其他机制

创面愈合过程中真皮成纤维细胞首先合成大量细胞外基质，然后成纤维细胞在 TGF-β₁ 诱导下从增殖和迁移表型转变为具有收缩功能的肌成纤维细胞；肌成纤维细胞合成和分泌大量胶原蛋白、纤维连接蛋白、生长因子和各种酶类，进而形成新生结缔组织，其高表达的 α-平滑肌肌动蛋白使肌成纤维细胞具有局部收缩性，能缩小创面面积，有助于创面愈合。最后，肌成纤维细胞凋亡防止过度收缩^[30]。成纤维细胞表达 β₂ 受体，β₂ 受体激动剂激活腺苷酸环化酶/cAMP/PKA 通路能促进成纤维细胞增殖，却使得胶原收缩能力减弱^[31]；而 β₂ 受体阻滞剂则延缓大鼠创面收缩，同时降低创面胶原密度^[32]。

在 DFU 中，创面局部 MMP 水平升高和活性增强，进而影响瘢痕组织形成，从而干扰创面愈合^[33]；而动物实验显示，应激诱导皮肤损伤小鼠口服普萘洛尔后，创面处 MMP-9 和 MMP-2 的活化被抑制^{[8, 12]}，促进了胶原转化和肉芽组织形成。

3. β 受体阻滞剂治疗糖尿病慢性皮肤溃疡

DFU 的发生与周围血管和神经病变有关，创面局部长期炎症反应和生长因子缺乏使得创面愈合缓慢。动物实验研究显示，β 受体阻滞剂可能通过以下机制促进糖尿病慢性皮肤溃疡的愈合：① 促进创面血管生成：普萘洛尔和奈必洛尔能调节糖尿病大、小鼠创伤部位内皮细胞和血管周细胞平衡，从而促进血管管腔形成^[9-10]。② 促进神经损伤修复：糖尿病大鼠口服奈必洛尔后，体内血脂和与氧化应激相关的丙二醛、TNF-α 及亚硝酸盐水平显著降低，而坐骨神经匀浆中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶含量增加，从而达到抑制氧化应激和加速神经传导的作用^[11]。③ 调节创面局部细胞因子和 MMP：局部使用 1% 普萘洛尔乳膏能提高糖尿病溃疡小鼠创面 EGF 水平，并在损伤早期升高 MMP-9 水平，加速 hKC 和内皮细胞迁移，后期降低 MMP-9 水平，使其不过度抑制 VEGF、IGF 和 TGF-β₁ 表达和引起细胞外基质降解^{[10, 34]}；而糖尿病溃疡大鼠口服普萘洛尔液治疗后，创面 MMP-9 水平降低，且 14 d 后细胞增殖能力和胶原沉积增强、肥大细胞数量增加、血管密度和一氧化氮水平均升高^[12]。

除动物实验外，β 受体阻滞剂用于临床糖尿病患者慢性皮肤溃疡的治疗，也获得了较好疗效。Lev-Tov 等^[13]报道了 1 例 67 岁男性患者，患有糖尿病和慢性静脉功能不全，踝肱指数正常，无骨髓炎，左小腿后侧有一面积为 2.5 cm×1.7 cm 全层溃疡，经全身和局部治疗 7 个月后创面仍不愈合。之后改为创面隔日交替涂抹含 3～4 滴 0.5% 噻吗洛尔的卡地姆碘凝胶和未滴加噻吗洛尔的慷舒灵凝胶，4 周后创面改善轻微，继续治疗 83 d 后创面迅速愈合，最后完全再上皮化。Thomas 等^[6]开展了局部使用 0.5% 噻吗洛尔治疗慢性静脉溃疡和慢性糖尿病溃疡疗效的临床研究，研究将患者分为两组，每组均包含 15 例慢性下肢静脉溃疡和 15 例慢性糖尿病下肢溃疡患者，试验组每日给予 0.5% 噻吗洛尔（创面每隔 2 cm 滴加 1 滴），再辅以抗生素、血糖控制和每隔 2 d 更换敷料 1 次；对照组除未给予噻吗洛尔外，其余措施与试验组相同。结果显示试验组治疗 4、8、12 周时糖尿病溃疡愈合率分别为 26.17%、43.80% 和 61.58%，对照组分别为 13.58%、36.10% 和 31.19%；治疗 12 周后，试验组中有 3 例糖尿病溃疡患者和 1 例静脉溃疡患者创面达完全愈合，对照组患者创面无完全愈合；但试验组中静脉溃疡患者与糖尿病溃疡患者的治疗效果无明显差异。此外，吸烟、酒精和性别对治疗效果无影响，整个治疗过程无明显不良反应发生，仅有 3 例患者出现溃疡周围瘙痒。

4. 局部使用 β 受体阻滞剂的不良反应

口服 β 受体阻滞剂已知最严重的不良反应包括心动过缓、低血压、低血糖和支气管痉挛。局部使用 β 受体阻滞剂的主要优点是全身反应较少，但是大剂量使用时全身吸收量尚不清楚。β 受体阻滞剂最常用于婴幼儿血管瘤的治疗，用于治疗糖尿病慢性皮肤溃疡的临床研究较少。Shedden 等^[35]提出 0.5% 噻吗洛尔外用于皮肤溃疡安全，因为即使在眼部给药，血浆峰值浓度也非常低，表明系统吸收很少。Khunger 等^[36]报道每天局部给予 2 滴 0.5% 噻吗洛尔治疗 1 例患有 PHACE 综合征（即颅后窝畸形、血管瘤、动脉畸形、主动脉缩窄和心脏缺陷以及眼睛畸形）的大型溃疡性血管瘤患儿，结果显示噻吗洛尔的使用不会引起血压、血糖及脉搏异常，唯一不良反应是用药 4 周后病变处轻度瘙痒，进一步导致了疼痛和糜烂。Boos 等^[37]根据血管瘤溃疡患儿病变面积使用不同剂量的 0.5% 噻吗洛尔，治疗后评估其生命体征，所有指标均在正常范围内。其中 1 例同时每天口服 1.5 mg/kg 普萘洛尔的患儿出现了睡眠障碍，但是随着普萘洛尔使用剂量和频率的降低，患儿睡眠障碍得到缓解；1 例每天局部给予 2 滴 0.5% 噻吗洛尔的患儿出现了肢体发冷，但对复温反应迅速；1 例血管瘤局部（不包括溃疡处）每天给予 2 滴 0.5% 噻吗洛尔的患儿在头孢氨苄疗程结束后出现 1 次呕吐，之后继续使用噻吗洛尔治疗，无不良反应出现。

β 受体阻滞剂种类较多，有些药物不仅具有很好的疗效且副作用较少，也有些药物可能不仅没有治疗作用，甚至会导致严重的副反应，因此选择合适的药物至关重要。研究表明口服 β 受体阻滞剂是引起外周血管收缩疾病（如雷诺病）的重要因素。Khouri 等^[38]认为阿替洛尔和普萘洛尔引起外周血管疾病的风险明显高于安慰剂，而吲哚洛尔、醋丁洛尔和氧烯洛尔则没有风险。因此，他们认为具有内在拟交感活性的 β 受体阻滞剂用于周围性血管疾病患者较为安全。这一结论提示临床使用噻吗洛尔和普萘洛尔治疗糖尿病慢性皮肤溃疡时需密切观察，防止其可能引起的周围血管收缩，不利于溃疡愈合。

5. 展望

β 受体阻滞剂通过加速再上皮化、促进创面血管形成、改善神经病变、调节炎症反应和生长因子等机制，促进创面愈合。临床研究表明，局部使用 1% 普萘洛尔、0.5% 噻吗洛尔或 5%、10% 奈必洛尔，及口服普萘洛尔或奈必洛尔均可治疗糖尿病慢性皮肤溃疡（包括 DFU），尚未发现与其相关的严重不良事件，提示可作为 DFU 治疗的一种新辅助治疗手段。由于 β 受体阻滞剂治疗 DFU 的临床研究较少，尚不明确其在治疗不同 Wagner 级别 DFU 时合适的药物种类、用法、剂量、使用时间、确切疗效和安全性。由于缺乏大样本量、长期随访的多中心随机对照试验，尚需更多的基础和临床试验进一步研究明确其疗效和安全性。

作者贡献：孙世怡、马婧负责查阅文献及撰写论文；冉兴无审校并修改论文。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点。

Funding Statement

重大新药创制专项资金资助项目（2017ZX09304023）；成都市科技局产业技术研究院技术创新项目（2017-CY02-00028-GX）；四川健康医疗大数据应用创新工程项目（2018gfgw001）；四川大学华西医院学科卓越发展1·3·5工程项目（ZYGD18025）

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