二肽基肽酶 4 抑制剂对糖尿病足溃疡愈合影响的研究进展

Abstract

目的

综述二肽基肽酶 4（dipeptidyl peptidase 4，DPP-4）抑制剂对糖尿病足溃疡愈合的影响及其机制研究进展。

方法

查阅近年来关于 DPP-4 抑制剂治疗糖尿病足溃疡的相关文献，并进行总结分析。

结果

DPP-4 抑制剂能促进溃疡创面愈合，其可能作用机制包括：抑制创面基质金属蛋白酶的表达，恢复创面基质金属蛋白酶及其抑制剂的平衡；促进内皮祖细胞的募集以及血管新生；调节由于慢性创面所致的免疫反应及优化细胞外基质构建。目前，临床研究结果显示，DPP-4 抑制剂可作为一种促进糖尿病足溃疡愈合的辅助治疗手段。

结论

DPP-4 抑制剂具有促进糖尿病足溃疡愈合的作用，但仍需大样本、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。

糖尿病足是糖尿病严重并发症之一，据统计我国 50 岁以上糖尿病患者中，糖尿病足年发病率为 8.1%^[1] 。目前针对糖尿病足的治疗，强调多学科协作以提高治疗效果，降低截肢率与死亡率^[2]。鉴于糖尿病足患者溃疡迁延不愈和高截肢率带来的负担，除有效控制血糖促进溃疡愈合外，还应该关注现有降糖药物本身是否具有促进创面愈合的降糖外获益^[3]，以有利于优化糖尿病足溃疡的治疗方案。研究表明，某些降糖药物可以通过下调促炎因子、上调生长因子以及减少基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）表达，促进血管生成及上皮再生等，进而有利于创面愈合^[4]。二肽基肽酶 4（dipeptidyl peptidase 4，DPP-4）抑制剂作为一类新的口服降糖药，已在临床广泛使用。该类药物除能降低血糖外，还具有改善餐后血脂水平、减少炎症标志物表达、改善血管内皮细胞功能、减少血小板聚集、维持患者体质量等作用^[5]。有研究发现，糖尿病患者溃疡局部组织 DPP-4 水平升高是创面难愈合机制之一，提示 DPP-4 抑制剂可能具有促进糖尿病足溃疡愈合的作用^[6]。已有学者将其用于治疗难治性糖尿病皮肤溃疡，并取得了较好的临床疗效^[7-8]。现将 DPP-4 抑制剂对糖尿病足溃疡愈合的相关研究进展进行综述，为临床上优化糖尿病足溃疡的治疗方案提供参考。

1. DPP-4 对溃疡愈合影响机制

DPP-4，又称腺苷脱氨酶络合蛋白 2 或 T 细胞活化抗原 26，是一种在绝大多数类型细胞表面表达的丝氨酸羧肽酶复合酶，具有丝氨酸羧肽酶功能，能从多肽的 N 端水解 X-脯氨酸二肽^[9]。DPP-4 广泛表达于正常上皮细胞、免疫细胞、肿瘤细胞等多种细胞，通过与 DPP-4 底物 （例如胰高血糖素样肽-1、干扰素诱导蛋白 10 等）结合，调节 T 淋巴细胞活性，增加单核/巨噬细胞募集，进而影响血管再生、细胞成活和细胞增殖，参与调节组织的修复。Baticic 等^[6]以野生型小鼠和 DPP-4 缺乏小鼠为研究对象，用活检钳分别在两种小鼠背部肩胛处制备创面，观察发现创面制备后 4、7 d DPP-4 缺乏小鼠创面愈合情况明显优于野生型小鼠，真皮基底细胞层增殖更明显，炎症期更短，新生血管形成更早且数量更多；进一步研究发现，与野生型小鼠相比，DPP-4 缺乏小鼠创面低氧诱导因子 1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）及 VEGF 局部表达增加，创面部位巨噬细胞迅速募集；另外，DPP-4 缺乏小鼠的血清及未造创部位皮肤中干扰素诱导蛋白 10 水平较野生型小鼠明显升高，但创面制备后 2、4 及 7 d 两组创面部位的干扰素诱导蛋白 10 水平无明显差异。野生型小鼠血清 DPP-4 活性于 1 d 时升高，2 d 后下降，4 d 时降至最低水平，7 d 后开始缓慢上升；与未造创部位皮肤相比，创面 DPP-4 活性在 2、4 及 7 d 降低，提示在创面组织修复过程中，DPP-4 活性升高可能延迟组织修复。

Schürmann 等^[10]进行了野生型小鼠和糖尿病小鼠背部创面愈合观察，发现野生型小鼠未造创部位皮肤的角质细胞表达正常，而创面部位 DPP-4 表达在造创第 1 天时增加，第 2 天开始降低，在组织修复最活跃阶段（第 3～5 天）降至最低水平，之后 DPP-4 表达再次增加；而糖尿病小鼠在创面制备早期（第 1～5 天）几乎检测不到 DPP-4 表达，直至第 7 天 DPP-4 表达增加。Schürmann 等认为野生型小鼠创面 DPP-4 表达再次升高是由于创面炎症消退所致，而糖尿病小鼠 DPP-4 表达增加是炎症加重的结果，这种 DPP-4 的表达模式提示野生型小鼠和糖尿病小鼠创面愈合过程有差异。

以上研究结果提示，DPP-4 通过影响细胞黏附、迁移、凋亡和细胞外基质降解等，从而影响创面愈合。

2. DPP-4 抑制剂促进溃疡创面愈合的可能机制

2.1. 抑制创面基质金属蛋白酶的表达

MMP 和 MMP 抑制剂（tissue inhibitors of MMP，TIMP）是创面愈合中重要的酶类。MMP 可降解一系列细胞外基质相关蛋白，如蛋白聚糖、胶原蛋白和纤维蛋白，也破坏生长因子，如 VEGF、IGF 和 TGF-β₁，从而减少血管生成^[11]。TIMP 具有抑制 MMP 的作用。在慢性创面中 MMP 表达增加，TIMP 表达减少^[12]。MMP 与 TIMP 水平成负相关，MMP 与 TIMP 水平比例失调会引起创面愈合中所需细胞支架被破坏，导致创面难以愈合^[12-13]。Ta 等^[14]研究发现，阿格列汀通过抑制脂多糖介导的细胞外信号调节激酶磷酸化，抑制巨噬细胞 DNA 合成，下调 MMP-1、MMP-9、MMP-12 和 MMP-15 的表达，但对 TIMP-1 和 TIMP-2 的表达没有影响，从而重新调节 MMP 与 TIMP 水平的平衡，以利于创面愈合。

2.2. 促进内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）的募集

EPCs 是来自骨髓的不同成熟状态的异质细胞群，可通过促进内皮修复及血管新生发挥血管保护作用。EPCs 数量增加与心血管事件风险降低有关。基质细胞衍生因子 1α（stromal cell-derived factor 1α，SDF-1α）既是 DPP-4 的天然底物，也是刺激骨髓动员 EPCs 的趋化因子，可促进 EPCs 数量增加^[15]。EPCs 动员通过 SDF-1α 及其趋化因子 CXC 受体 4 （chemokine CXC receptor 4，CXCR4）介导，而 SDF-1α/CXCR4 受 DPP-4 的影响。在缺血条件下，SDF-1α 表达上调，与 CXCR4 受体结合后，刺激骨髓释放 EPCs，进而促进内皮修复和血管新生。鉴于 SDF-1α 是一种 DPP-4 底物，DPP-4 抑制剂可能通过增加循环 SDF-1α 水平，进而影响 EPCs 介导的心血管修复^[16-17]，创造一个更有利于创面愈合的环境。

此外，研究表明，DPP-4 抑制剂对 EPCs 和 SDF-1α 的影响与 HbA1c 无关，表明 SDF-1α 作为 EPCs 动力学的主要调节因子，与机体血糖改善的作用相比，对增加外周血 EPCs 数量起更关键的作用^[16-19]。由于所有 DPP-4 抑制剂均可增加外周血 EPCs 数量和 SDF-1α 水平，提示此效应可能为 DPP-4 抑制剂这类药物的一种降糖外作用^[16-20]。

2.3. 促进新生血管形成

新生血管形成在创面愈合中有重要作用，是生长因子与内皮细胞共同作用的结果^[21]。在慢性糖尿病皮肤溃疡中，创面局部缺氧通过 HIF-1α 触发适应性应答。HIF-1α 能激活 VEGF 和诱导型一氧化氮合成酶，并在 EPCs 的招募中起重要作用，且 HIF-1α 能减少创面区域的低氧损伤，促进血管生成^[22]。糖尿病高血糖会影响 HIF-1α 的稳定性和活性，抑制 HIF-1α 目标基因的表达^[23]。研究表明^[7]，对糖尿病足溃疡患者进行 12 周的维格列汀治疗后，其溃疡组织中硝基酪氨酸水平较未接受维格列汀治疗患者显著降低，提示维格列汀治疗能够减轻氧化应激，使得蛋白酶 20S 的活性降低，导致 HIF-1α 降解减少，促进 VEGF 表达，从而使得溃疡组织毛细血管新生增加，最终加速溃疡愈合。

此外，高迁移率族蛋白（high mobility group box 1，HMGB1）是一种主要存在于细胞核，由 215 个氨基酸组成的多功能蛋白质，在组织修复和血管新生中起关键作用。HMGB1 通过激活细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）和 c-Jun 氨基末端激酶信号通路^[24]诱导血管内皮细胞迁移、发芽以及新生血管形成^[25-26]。研究表明^[27]，糖尿病小鼠皮肤创面中 HMGB1 水平降低，局部给予 HMGB1 可以增加糖尿病小鼠皮肤创面血管密度以及加速创面愈合，但对于正常血糖小鼠皮肤创面的愈合没有影响；而抑制正常血糖小鼠内源性 HMGB1 的水平后，小鼠皮肤创面愈合延迟。此外，体外研究显示 HMGB1 对于皮肤成纤维细胞和角质细胞具有趋化作用，提示高血糖影响内源性 HMGB1 功能，糖尿病小鼠皮肤 HMGB1 水平降低对创面延迟愈合具有重要作用，而这种缺陷可以通过局部使用 HMGB1 来解决^[27]。由于 DPP-4 在 N 端部位裂解 HMGB1，使得 2 型糖尿病患者血清中去 N 端的 HMGB1 水平升高，导致 ERK 信号通路失活，最终造成 HMGB1 诱导的血管内皮细胞迁移、毛细血管样结构形成以及 HMGB1 介导的血管网形成等功能被抑制；而给予 DPP-4 抑制剂治疗后，患者血清中完整的 HMGB1 水平增加，逆转 DPP-4 对 HMGB1 诱导血管形成的抑制作用，从而促进创面血管新生^[22]。

2.4. 诱导角质细胞发生上皮间质转化

上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是指静寂上皮细胞发生表型变化的全过程，是皮肤创面愈合过程中非常重要的部分，其主要特征包括静寂上皮细胞黏附分子（如 E-钙黏蛋白）表达减少、角蛋白为主的细胞骨架转化为波形蛋白为主的细胞骨架，导致上皮细胞间黏附性和细胞极性丢失，并获得具有迁移能力的间叶细胞特征^[28]。在皮肤创面愈合过程期间，静寂的角质细胞（即位于皮肤的上皮细胞）通过 EMT 移行跨越创面床，从而恢复表皮层屏障^[28]。众多研究，包括给予 DPP-4 抑制剂（分别为沙格列汀、西格列汀、阿格列汀、维格列汀和利格列汀）处理人皮肤表皮角质形成细胞（HaCaT）的体外细胞实验、给予沙格列汀治疗糖尿病小鼠背部皮肤溃疡的动物实验以及给予沙格列汀治疗糖尿病足溃疡患者的临床研究等，均显示 DPP-4 抑制剂会影响 EMT 相关蛋白表达（包括下调 E-钙粘蛋白表达、上调波形蛋白及锌指转录因子 1 表达），以及上调成纤维细胞表达 SDF-1α，直接或间接诱导角质细胞发生 EMT，进而促进创面愈合^[8]。

3. DPP-4 抑制剂与糖尿病足溃疡

Marfella 等^[7]进行了一项随机对照试验，将纳入的 106 例糖尿病足溃疡患者分别采用磺脲类、双胍类以及胰岛素等控制血糖，创面清创、减压以及口服或局部给予抗生素等常规治疗，或在常规治疗基础上加用 DPP-4 抑制剂维格列汀（50 mg/次，每天 3 次）。结果显示：维格列汀组创面肉芽组织的肉芽评分及创面完全愈合率明显优于对照组，溃疡相关不良事件（如溃疡创面感染、骨髓炎及蜂窝组织炎等）发生率也明显降低，提示 DPP-4 抑制剂维格列汀可以提高糖尿病足溃疡的愈合率。近期，Long 等^[8]发表了一项应用沙格列汀治疗糖尿病足溃疡的小型随机对照研究结果，该研究将 67 例糖尿病足溃疡（Wagner 分级 2～4 级）患者随机分为沙格列汀+常规治疗组（n=32，每日 5 mg）和安慰剂+常规治疗组（n=35），同时接受其他常规降糖治疗（主要为胰岛素），共 13 周。结果发现，服用了沙格列汀的患者溃疡痊愈率达 87.5%（28/32）、安慰剂组仅 51.42%（18/35），创面中位愈合时间分别为 73、88 d，两组差异均有统计学意义。该研究提示 DPP-4 抑制剂沙格列汀不仅能提高足溃疡愈合率，还能缩短溃疡愈合时间。上述两个研究结果显示 DPP-4 抑制剂沙格列汀、维格列汀有利于糖尿病足溃疡愈合，且未发现与治疗相关的不良事件发生，提示 DPP-4 抑制剂可以作为糖尿病足溃疡的一种辅助治疗手段。

4. 展望

临床上，有效控制血糖能促进溃疡愈合，因此探讨目前临床使用的降糖药物是否能促进皮肤创面愈合，可以更优化糖尿病足溃疡的治疗方案，提高疗效，降低治疗费用。DPP-4 抑制剂可以抑制创面 MMP 表达，重新恢复 MMP 与 TIMP 水平之间的平衡、促进 EPCs 募集、促进新生血管形成以及直接或间接诱导角质细胞发生 EMT 等，进而促进溃疡创面愈合，且尚未发现与其相关的严重不良事件，提示可作为一种新的临床糖尿病足辅助治疗手段。但目前尚缺乏大样本量、随访时间长的多中心随机对照试验，以进一步验证其疗效和安全性。另外，相关作用机制也需要进行深入研究。

Funding Statement

国家自然科学基金资助项目（81471043）；重大新药创制专项资金资助项目（2017ZX09304023）

National Natural Science Foundation of China (81471043); Special Funds for the Drug Discovery Research Initiative, Major National Science and Technology Projects (2017ZX09304023)