引用本文: 孫世怡, 馬婧, 冉興無. β 腎上腺素能受體阻滯劑治療創面的作用機制及在糖尿病足潰瘍中的應用前景. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(12): 1630-1634. doi: 10.7507/1002-1892.202002063 復制
糖尿病足潰瘍(diabetic foot ulcer,DFU)是糖尿病嚴重慢性并發癥之一,因創面組織中促炎因子、蛋白酶及活性氧水平過高,衰老細胞過多,與修復相關的生長因子缺乏,故創面持續感染、長期遷延不愈,造成高達 3% 患者需接受截肢手術[1]。DFU 的愈合不僅與創面局部細胞因子和蛋白酶平衡有關,還與細胞生長時的接觸抑制、白細胞向化學刺激物作定向移動的趨化作用及電場有關[2]。研究顯示,皮膚組織中角質形成細胞、中性粒細胞和巨噬細胞可合成與分泌兒茶酚胺,表達 β 腎上腺素能受體(簡稱 β 受體),從而在表皮和真皮形成局部自分泌與旁分泌腎上腺素網絡;該網絡可影響創面修復過程中多種細胞功能及其相關細胞因子、蛋白酶與電場平衡,進而干擾創面愈合過程[3]。
研究發現,β 受體阻滯劑能促進創面修復[4-6],其通過調節人角質形成細胞(human keratinocytes,hKC)的遷移和增殖,抑制創面局部炎癥反應,參與血管和神經修復等,進而促進創面愈合[7-9]。一系列動物實驗與臨床研究表明[6,9-13],β 受體阻滯劑可以促進糖尿病慢性皮膚潰瘍愈合,提示其有望成為 DFU 的輔助治療手段之一。現對 β 受體阻滯劑治療創面的相關作用機制及其在 DFU 中的研究進展進行綜述,為今后優化 DFU 的治療方案提供參考。
1 皮膚腎上腺素能網絡與創面修復
無論是急性還是慢性應激均會影響皮膚創面的修復,既往將該現象歸因于應激導致的機體皮質醇水平升高,之后研究逐漸發現皮膚腎上腺素能網絡在創面修復中具有重要作用。Romana-Souza 等[14]發現應激小鼠創面比非應激小鼠更難愈合,主要是因為應激小鼠創面有更高水平的去甲腎上腺素。去甲腎上腺素影響創面愈合的主要作用機制包括:① 延遲炎癥初期創面中性粒細胞和巨噬細胞浸潤,從而延緩生長因子的表達[14];② 抑制巨噬細胞產生殺菌物質(如一氧化氮、過氧化氫和超氧陰離子等)的效率[15];③ 增加促炎因子,如 TNF-α 和一氧化氮的表達[14];④ 抑制基質金屬蛋白酶 9(matrix metalloproteinase 9,MMP-9)和 MMP-2 的活性[14];⑤ 抑制炎癥初期的肥大細胞浸潤,進而抑制肉芽組織重塑、肌成纖維細胞的分化和血管生成[14],從而影響創面愈合。
成纖維細胞合成和分泌大量膠原纖維及基質成分,與新生毛細血管等共同形成肉芽組織,修復創面組織缺損,為表皮細胞的覆蓋創造條件。腎上腺素激活 β1 和 β2 受體后,一方面通過磷酸化細胞外信號調節激酶 1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)促進成纖維細胞增殖,增強肌成纖維細胞分化;另一方面通過產生環磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)減少膠原沉積。腎上腺素激活 β3 受體后,其積極作用是通過激活磷酸脂酶 Cβ/PKC 途徑促進成纖維細胞增殖,但消極作用是抑制磷脂酰肌醇 3-激酶/PKB 途徑和產生過量的一氧化氮阻礙成纖維細胞遷移[16]。
Sivamani 等[17]發現皮膚燒傷后局部和全身腎上腺素水平均升高,激活 hKC 表面的 β2 受體后導致細胞運動能力受損和創面再上皮化受抑制;進一步研究發現 hKC 本身具有合成腎上腺素所需的酶類;hKC 的 β2 受體和兒茶酚胺合成酶水平在急性應激初期急劇下降,這可能是 hKC 遷移和創面再上皮化的保護性反應。綜上述,hKC 的兒茶酚胺網絡是創傷生理愈合過程中的重要途徑,其中去甲腎上腺素是應激性創傷微環境中重要的內源性成分[18]。這一網絡的發現為促進皮膚創面愈合提供了新的治療思路。
2 β 受體阻滯劑促進創面愈合的機制
2.1 β 受體阻滯劑與創面再上皮化
研究表明,β 受體阻滯劑可能通過以下機制影響皮膚再上皮化:① β2 受體激活后通過磷酸化蛋白磷酸酶 2 抑制磷酸基團與 ERK 結合,并阻止磷酸化的 ERK 定位于板狀偽足,從而影響 hKC 的遷移和有絲分裂;但 β2 受體阻滯劑能直接促進 ERK 磷酸化加速創面愈合[19]。② β2 受體阻滯劑通過增強創面電流和 hKC 對電流的感知及反應能力,從而加速 hKC 遷移[2]。③ β2 受體激活后顯著改變肌動蛋白細胞骨架組成,而 β2 受體阻滯劑則保留了 hKC 的極性、新月形且具有板狀偽足的遷移表型[2]。④ 細胞外 Ca2+ 是維持表皮穩態的重要調節因子,研究發現 β 受體激動劑通過開放 Ca2+ 通道(如細胞膜上的電壓門控 Ca2+ 通道和內質網上的 IP3-門控 Ca2+ 通道),使細胞外和內質網的 Ca2+ 流進細胞質中,而 β 受體阻滯劑普萘洛爾能阻斷這一效應[20-21]。⑤ 上皮細胞-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指上皮細胞通過一定程序轉化為具有間質表型細胞的過程,在組織重建中具有重要作用。研究顯示異丙腎上腺素可降低人表皮角質形成細胞和人永生化角質形成細胞(HaCaT 細胞)上皮型鈣黏附蛋白表達,同時在轉錄水平上調 α-平滑肌肌動蛋白和鋅指轉錄因子的表達,促進了 EMT。然而,β2 受體阻滯劑則逆轉了異丙腎上腺素對上皮型鈣黏附蛋白表達的抑制,降低了 hKC 中 EMT 相關蛋白的 mRNA 水平[22]。
2.2 β 受體阻滯劑與創面炎癥反應
皮膚損傷后的炎癥反應是創面愈合的第一步,中性粒細胞和巨噬細胞是參與炎癥反應的主要細胞。中性粒細胞和巨噬細胞均表達 β2 受體和兒茶酚胺[23],兒茶酚胺激活 β2 受體后誘導 M1 型巨噬細胞釋放 IL-6。IL-6 不僅直接影響了內皮細胞和成纖維細胞的生長,還通過選擇性調節炎性趨化因子促進中性粒細胞轉運,并介導抗凋亡機制延長它們的壽命。IL-6 將中性粒細胞募集到創面后阻塞創面血管,分泌蛋白水解酶和活性氧破壞內皮細胞,蛋白質等大分子物質進入血管腔內進一步加重血管阻塞。此外,中性粒細胞分泌的兒茶酚胺能進一步加強上述炎癥反應,進一步延遲創面愈合[24]。Dasu 等[7]發現腎上腺素在 hKC 中通過激活 β2 受體/磷酸化腎上腺素能受體 β 激酶(phosphorylated beta adrenergic receptor kinase,p-BARK)/Toll 樣受體 2 或 6/ 髓樣分化因子 88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)通路,促進 IL-6 釋放、增強 β2 受體表達和甲基化去甲腎上腺素轉變為腎上腺素,加重炎癥反應;p-BARK 和 MyD88 可以直接抑制 hKC 遷移,噻嗎洛爾能阻斷上述通路加速創面愈合。有報道稱兒茶酚胺誘導的皮膚損傷小鼠口服 β2 受體阻滯劑后,創面中 M1 型巨噬細胞受抑、IL-6 表達降低、中性粒細胞募集減弱和氧自由基生成減少[25]。
2.3 β 受體阻滯劑與創面血管再生
內皮細胞遷移是血管再生的第一步,研究發現人皮膚微血管內皮細胞表達 β1、β2 和 β3 受體[26]。異丙腎上腺素通過激活 β 受體/腺苷酸環化酶/cAMP 通路減慢人皮膚微血管內皮細胞的遷移速率,并抑制人皮膚微血管內皮細胞和 hKC 分泌 FGF-2 和 VEGF-A,這兩種細胞因子均能促進內皮細胞遷移、增殖、延伸和排列,進而形成小管樣結構[26]。眾多研究,包括給予 β2 受體阻滯劑干預大、小鼠的動物實驗和 hKC 的體外實驗等,均顯示 β2 受體阻滯劑能促進 VEGF 分泌和創面血管生成[8, 27-29]。應激誘導皮膚損傷的小鼠口服普萘洛爾后,創面處巨噬細胞募集增多、血管再生增強[8],分析與 M2 型巨噬細胞中的 M2a 和 M2c 亞群能促進血管生成和組織再生有關。M2a 型巨噬細胞能分泌大量 PDGF-BB,而 PDGF-BB 作為一種穩定周細胞的化學引誘劑能促進內皮細胞在體外吻合;M2c 型巨噬細胞大量分泌的 MMP-9 也是參與血管重塑的重要蛋白酶[9, 11, 29]。
2.4 β 受體阻滯劑促進創面愈合的其他機制
創面愈合過程中真皮成纖維細胞首先合成大量細胞外基質,然后成纖維細胞在 TGF-β1 誘導下從增殖和遷移表型轉變為具有收縮功能的肌成纖維細胞;肌成纖維細胞合成和分泌大量膠原蛋白、纖維連接蛋白、生長因子和各種酶類,進而形成新生結締組織,其高表達的 α-平滑肌肌動蛋白使肌成纖維細胞具有局部收縮性,能縮小創面面積,有助于創面愈合。最后,肌成纖維細胞凋亡防止過度收縮[30]。成纖維細胞表達 β2 受體,β2 受體激動劑激活腺苷酸環化酶/cAMP/PKA 通路能促進成纖維細胞增殖,卻使得膠原收縮能力減弱[31];而 β2 受體阻滯劑則延緩大鼠創面收縮,同時降低創面膠原密度[32]。
在 DFU 中,創面局部 MMP 水平升高和活性增強,進而影響瘢痕組織形成,從而干擾創面愈合[33];而動物實驗顯示,應激誘導皮膚損傷小鼠口服普萘洛爾后,創面處 MMP-9 和 MMP-2 的活化被抑制[8, 12],促進了膠原轉化和肉芽組織形成。
3 β 受體阻滯劑治療糖尿病慢性皮膚潰瘍
DFU 的發生與周圍血管和神經病變有關,創面局部長期炎癥反應和生長因子缺乏使得創面愈合緩慢。動物實驗研究顯示,β 受體阻滯劑可能通過以下機制促進糖尿病慢性皮膚潰瘍的愈合:① 促進創面血管生成:普萘洛爾和奈必洛爾能調節糖尿病大、小鼠創傷部位內皮細胞和血管周細胞平衡,從而促進血管管腔形成[9-10]。② 促進神經損傷修復:糖尿病大鼠口服奈必洛爾后,體內血脂和與氧化應激相關的丙二醛、TNF-α 及亞硝酸鹽水平顯著降低,而坐骨神經勻漿中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶含量增加,從而達到抑制氧化應激和加速神經傳導的作用[11]。③ 調節創面局部細胞因子和 MMP:局部使用 1% 普萘洛爾乳膏能提高糖尿病潰瘍小鼠創面 EGF 水平,并在損傷早期升高 MMP-9 水平,加速 hKC 和內皮細胞遷移,后期降低 MMP-9 水平,使其不過度抑制 VEGF、IGF 和 TGF-β1 表達和引起細胞外基質降解[10, 34];而糖尿病潰瘍大鼠口服普萘洛爾液治療后,創面 MMP-9 水平降低,且 14 d 后細胞增殖能力和膠原沉積增強、肥大細胞數量增加、血管密度和一氧化氮水平均升高[12]。
除動物實驗外,β 受體阻滯劑用于臨床糖尿病患者慢性皮膚潰瘍的治療,也獲得了較好療效。Lev-Tov 等[13]報道了 1 例 67 歲男性患者,患有糖尿病和慢性靜脈功能不全,踝肱指數正常,無骨髓炎,左小腿后側有一面積為 2.5 cm×1.7 cm 全層潰瘍,經全身和局部治療 7 個月后創面仍不愈合。之后改為創面隔日交替涂抹含 3~4 滴 0.5% 噻嗎洛爾的卡地姆碘凝膠和未滴加噻嗎洛爾的慷舒靈凝膠,4 周后創面改善輕微,繼續治療 83 d 后創面迅速愈合,最后完全再上皮化。Thomas 等[6]開展了局部使用 0.5% 噻嗎洛爾治療慢性靜脈潰瘍和慢性糖尿病潰瘍療效的臨床研究,研究將患者分為兩組,每組均包含 15 例慢性下肢靜脈潰瘍和 15 例慢性糖尿病下肢潰瘍患者,試驗組每日給予 0.5% 噻嗎洛爾(創面每隔 2 cm 滴加 1 滴),再輔以抗生素、血糖控制和每隔 2 d 更換敷料 1 次;對照組除未給予噻嗎洛爾外,其余措施與試驗組相同。結果顯示試驗組治療 4、8、12 周時糖尿病潰瘍愈合率分別為 26.17%、43.80% 和 61.58%,對照組分別為 13.58%、36.10% 和 31.19%;治療 12 周后,試驗組中有 3 例糖尿病潰瘍患者和 1 例靜脈潰瘍患者創面達完全愈合,對照組患者創面無完全愈合;但試驗組中靜脈潰瘍患者與糖尿病潰瘍患者的治療效果無明顯差異。此外,吸煙、酒精和性別對治療效果無影響,整個治療過程無明顯不良反應發生,僅有 3 例患者出現潰瘍周圍瘙癢。
4 局部使用 β 受體阻滯劑的不良反應
口服 β 受體阻滯劑已知最嚴重的不良反應包括心動過緩、低血壓、低血糖和支氣管痙攣。局部使用 β 受體阻滯劑的主要優點是全身反應較少,但是大劑量使用時全身吸收量尚不清楚。β 受體阻滯劑最常用于嬰幼兒血管瘤的治療,用于治療糖尿病慢性皮膚潰瘍的臨床研究較少。Shedden 等[35]提出 0.5% 噻嗎洛爾外用于皮膚潰瘍安全,因為即使在眼部給藥,血漿峰值濃度也非常低,表明系統吸收很少。Khunger 等[36]報道每天局部給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾治療 1 例患有 PHACE 綜合征(即顱后窩畸形、血管瘤、動脈畸形、主動脈縮窄和心臟缺陷以及眼睛畸形)的大型潰瘍性血管瘤患兒,結果顯示噻嗎洛爾的使用不會引起血壓、血糖及脈搏異常,唯一不良反應是用藥 4 周后病變處輕度瘙癢,進一步導致了疼痛和糜爛。Boos 等[37]根據血管瘤潰瘍患兒病變面積使用不同劑量的 0.5% 噻嗎洛爾,治療后評估其生命體征,所有指標均在正常范圍內。其中 1 例同時每天口服 1.5 mg/kg 普萘洛爾的患兒出現了睡眠障礙,但是隨著普萘洛爾使用劑量和頻率的降低,患兒睡眠障礙得到緩解;1 例每天局部給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾的患兒出現了肢體發冷,但對復溫反應迅速;1 例血管瘤局部(不包括潰瘍處)每天給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾的患兒在頭孢氨芐療程結束后出現 1 次嘔吐,之后繼續使用噻嗎洛爾治療,無不良反應出現。
β 受體阻滯劑種類較多,有些藥物不僅具有很好的療效且副作用較少,也有些藥物可能不僅沒有治療作用,甚至會導致嚴重的副反應,因此選擇合適的藥物至關重要。研究表明口服 β 受體阻滯劑是引起外周血管收縮疾病(如雷諾病)的重要因素。Khouri 等[38]認為阿替洛爾和普萘洛爾引起外周血管疾病的風險明顯高于安慰劑,而吲哚洛爾、醋丁洛爾和氧烯洛爾則沒有風險。因此,他們認為具有內在擬交感活性的 β 受體阻滯劑用于周圍性血管疾病患者較為安全。這一結論提示臨床使用噻嗎洛爾和普萘洛爾治療糖尿病慢性皮膚潰瘍時需密切觀察,防止其可能引起的周圍血管收縮,不利于潰瘍愈合。
5 展望
β 受體阻滯劑通過加速再上皮化、促進創面血管形成、改善神經病變、調節炎癥反應和生長因子等機制,促進創面愈合。臨床研究表明,局部使用 1% 普萘洛爾、0.5% 噻嗎洛爾或 5%、10% 奈必洛爾,及口服普萘洛爾或奈必洛爾均可治療糖尿病慢性皮膚潰瘍(包括 DFU),尚未發現與其相關的嚴重不良事件,提示可作為 DFU 治療的一種新輔助治療手段。由于 β 受體阻滯劑治療 DFU 的臨床研究較少,尚不明確其在治療不同 Wagner 級別 DFU 時合適的藥物種類、用法、劑量、使用時間、確切療效和安全性。由于缺乏大樣本量、長期隨訪的多中心隨機對照試驗,尚需更多的基礎和臨床試驗進一步研究明確其療效和安全性。
作者貢獻:孫世怡、馬婧負責查閱文獻及撰寫論文;冉興無審校并修改論文。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。
糖尿病足潰瘍(diabetic foot ulcer,DFU)是糖尿病嚴重慢性并發癥之一,因創面組織中促炎因子、蛋白酶及活性氧水平過高,衰老細胞過多,與修復相關的生長因子缺乏,故創面持續感染、長期遷延不愈,造成高達 3% 患者需接受截肢手術[1]。DFU 的愈合不僅與創面局部細胞因子和蛋白酶平衡有關,還與細胞生長時的接觸抑制、白細胞向化學刺激物作定向移動的趨化作用及電場有關[2]。研究顯示,皮膚組織中角質形成細胞、中性粒細胞和巨噬細胞可合成與分泌兒茶酚胺,表達 β 腎上腺素能受體(簡稱 β 受體),從而在表皮和真皮形成局部自分泌與旁分泌腎上腺素網絡;該網絡可影響創面修復過程中多種細胞功能及其相關細胞因子、蛋白酶與電場平衡,進而干擾創面愈合過程[3]。
研究發現,β 受體阻滯劑能促進創面修復[4-6],其通過調節人角質形成細胞(human keratinocytes,hKC)的遷移和增殖,抑制創面局部炎癥反應,參與血管和神經修復等,進而促進創面愈合[7-9]。一系列動物實驗與臨床研究表明[6,9-13],β 受體阻滯劑可以促進糖尿病慢性皮膚潰瘍愈合,提示其有望成為 DFU 的輔助治療手段之一。現對 β 受體阻滯劑治療創面的相關作用機制及其在 DFU 中的研究進展進行綜述,為今后優化 DFU 的治療方案提供參考。
1 皮膚腎上腺素能網絡與創面修復
無論是急性還是慢性應激均會影響皮膚創面的修復,既往將該現象歸因于應激導致的機體皮質醇水平升高,之后研究逐漸發現皮膚腎上腺素能網絡在創面修復中具有重要作用。Romana-Souza 等[14]發現應激小鼠創面比非應激小鼠更難愈合,主要是因為應激小鼠創面有更高水平的去甲腎上腺素。去甲腎上腺素影響創面愈合的主要作用機制包括:① 延遲炎癥初期創面中性粒細胞和巨噬細胞浸潤,從而延緩生長因子的表達[14];② 抑制巨噬細胞產生殺菌物質(如一氧化氮、過氧化氫和超氧陰離子等)的效率[15];③ 增加促炎因子,如 TNF-α 和一氧化氮的表達[14];④ 抑制基質金屬蛋白酶 9(matrix metalloproteinase 9,MMP-9)和 MMP-2 的活性[14];⑤ 抑制炎癥初期的肥大細胞浸潤,進而抑制肉芽組織重塑、肌成纖維細胞的分化和血管生成[14],從而影響創面愈合。
成纖維細胞合成和分泌大量膠原纖維及基質成分,與新生毛細血管等共同形成肉芽組織,修復創面組織缺損,為表皮細胞的覆蓋創造條件。腎上腺素激活 β1 和 β2 受體后,一方面通過磷酸化細胞外信號調節激酶 1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)促進成纖維細胞增殖,增強肌成纖維細胞分化;另一方面通過產生環磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)減少膠原沉積。腎上腺素激活 β3 受體后,其積極作用是通過激活磷酸脂酶 Cβ/PKC 途徑促進成纖維細胞增殖,但消極作用是抑制磷脂酰肌醇 3-激酶/PKB 途徑和產生過量的一氧化氮阻礙成纖維細胞遷移[16]。
Sivamani 等[17]發現皮膚燒傷后局部和全身腎上腺素水平均升高,激活 hKC 表面的 β2 受體后導致細胞運動能力受損和創面再上皮化受抑制;進一步研究發現 hKC 本身具有合成腎上腺素所需的酶類;hKC 的 β2 受體和兒茶酚胺合成酶水平在急性應激初期急劇下降,這可能是 hKC 遷移和創面再上皮化的保護性反應。綜上述,hKC 的兒茶酚胺網絡是創傷生理愈合過程中的重要途徑,其中去甲腎上腺素是應激性創傷微環境中重要的內源性成分[18]。這一網絡的發現為促進皮膚創面愈合提供了新的治療思路。
2 β 受體阻滯劑促進創面愈合的機制
2.1 β 受體阻滯劑與創面再上皮化
研究表明,β 受體阻滯劑可能通過以下機制影響皮膚再上皮化:① β2 受體激活后通過磷酸化蛋白磷酸酶 2 抑制磷酸基團與 ERK 結合,并阻止磷酸化的 ERK 定位于板狀偽足,從而影響 hKC 的遷移和有絲分裂;但 β2 受體阻滯劑能直接促進 ERK 磷酸化加速創面愈合[19]。② β2 受體阻滯劑通過增強創面電流和 hKC 對電流的感知及反應能力,從而加速 hKC 遷移[2]。③ β2 受體激活后顯著改變肌動蛋白細胞骨架組成,而 β2 受體阻滯劑則保留了 hKC 的極性、新月形且具有板狀偽足的遷移表型[2]。④ 細胞外 Ca2+ 是維持表皮穩態的重要調節因子,研究發現 β 受體激動劑通過開放 Ca2+ 通道(如細胞膜上的電壓門控 Ca2+ 通道和內質網上的 IP3-門控 Ca2+ 通道),使細胞外和內質網的 Ca2+ 流進細胞質中,而 β 受體阻滯劑普萘洛爾能阻斷這一效應[20-21]。⑤ 上皮細胞-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指上皮細胞通過一定程序轉化為具有間質表型細胞的過程,在組織重建中具有重要作用。研究顯示異丙腎上腺素可降低人表皮角質形成細胞和人永生化角質形成細胞(HaCaT 細胞)上皮型鈣黏附蛋白表達,同時在轉錄水平上調 α-平滑肌肌動蛋白和鋅指轉錄因子的表達,促進了 EMT。然而,β2 受體阻滯劑則逆轉了異丙腎上腺素對上皮型鈣黏附蛋白表達的抑制,降低了 hKC 中 EMT 相關蛋白的 mRNA 水平[22]。
2.2 β 受體阻滯劑與創面炎癥反應
皮膚損傷后的炎癥反應是創面愈合的第一步,中性粒細胞和巨噬細胞是參與炎癥反應的主要細胞。中性粒細胞和巨噬細胞均表達 β2 受體和兒茶酚胺[23],兒茶酚胺激活 β2 受體后誘導 M1 型巨噬細胞釋放 IL-6。IL-6 不僅直接影響了內皮細胞和成纖維細胞的生長,還通過選擇性調節炎性趨化因子促進中性粒細胞轉運,并介導抗凋亡機制延長它們的壽命。IL-6 將中性粒細胞募集到創面后阻塞創面血管,分泌蛋白水解酶和活性氧破壞內皮細胞,蛋白質等大分子物質進入血管腔內進一步加重血管阻塞。此外,中性粒細胞分泌的兒茶酚胺能進一步加強上述炎癥反應,進一步延遲創面愈合[24]。Dasu 等[7]發現腎上腺素在 hKC 中通過激活 β2 受體/磷酸化腎上腺素能受體 β 激酶(phosphorylated beta adrenergic receptor kinase,p-BARK)/Toll 樣受體 2 或 6/ 髓樣分化因子 88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)通路,促進 IL-6 釋放、增強 β2 受體表達和甲基化去甲腎上腺素轉變為腎上腺素,加重炎癥反應;p-BARK 和 MyD88 可以直接抑制 hKC 遷移,噻嗎洛爾能阻斷上述通路加速創面愈合。有報道稱兒茶酚胺誘導的皮膚損傷小鼠口服 β2 受體阻滯劑后,創面中 M1 型巨噬細胞受抑、IL-6 表達降低、中性粒細胞募集減弱和氧自由基生成減少[25]。
2.3 β 受體阻滯劑與創面血管再生
內皮細胞遷移是血管再生的第一步,研究發現人皮膚微血管內皮細胞表達 β1、β2 和 β3 受體[26]。異丙腎上腺素通過激活 β 受體/腺苷酸環化酶/cAMP 通路減慢人皮膚微血管內皮細胞的遷移速率,并抑制人皮膚微血管內皮細胞和 hKC 分泌 FGF-2 和 VEGF-A,這兩種細胞因子均能促進內皮細胞遷移、增殖、延伸和排列,進而形成小管樣結構[26]。眾多研究,包括給予 β2 受體阻滯劑干預大、小鼠的動物實驗和 hKC 的體外實驗等,均顯示 β2 受體阻滯劑能促進 VEGF 分泌和創面血管生成[8, 27-29]。應激誘導皮膚損傷的小鼠口服普萘洛爾后,創面處巨噬細胞募集增多、血管再生增強[8],分析與 M2 型巨噬細胞中的 M2a 和 M2c 亞群能促進血管生成和組織再生有關。M2a 型巨噬細胞能分泌大量 PDGF-BB,而 PDGF-BB 作為一種穩定周細胞的化學引誘劑能促進內皮細胞在體外吻合;M2c 型巨噬細胞大量分泌的 MMP-9 也是參與血管重塑的重要蛋白酶[9, 11, 29]。
2.4 β 受體阻滯劑促進創面愈合的其他機制
創面愈合過程中真皮成纖維細胞首先合成大量細胞外基質,然后成纖維細胞在 TGF-β1 誘導下從增殖和遷移表型轉變為具有收縮功能的肌成纖維細胞;肌成纖維細胞合成和分泌大量膠原蛋白、纖維連接蛋白、生長因子和各種酶類,進而形成新生結締組織,其高表達的 α-平滑肌肌動蛋白使肌成纖維細胞具有局部收縮性,能縮小創面面積,有助于創面愈合。最后,肌成纖維細胞凋亡防止過度收縮[30]。成纖維細胞表達 β2 受體,β2 受體激動劑激活腺苷酸環化酶/cAMP/PKA 通路能促進成纖維細胞增殖,卻使得膠原收縮能力減弱[31];而 β2 受體阻滯劑則延緩大鼠創面收縮,同時降低創面膠原密度[32]。
在 DFU 中,創面局部 MMP 水平升高和活性增強,進而影響瘢痕組織形成,從而干擾創面愈合[33];而動物實驗顯示,應激誘導皮膚損傷小鼠口服普萘洛爾后,創面處 MMP-9 和 MMP-2 的活化被抑制[8, 12],促進了膠原轉化和肉芽組織形成。
3 β 受體阻滯劑治療糖尿病慢性皮膚潰瘍
DFU 的發生與周圍血管和神經病變有關,創面局部長期炎癥反應和生長因子缺乏使得創面愈合緩慢。動物實驗研究顯示,β 受體阻滯劑可能通過以下機制促進糖尿病慢性皮膚潰瘍的愈合:① 促進創面血管生成:普萘洛爾和奈必洛爾能調節糖尿病大、小鼠創傷部位內皮細胞和血管周細胞平衡,從而促進血管管腔形成[9-10]。② 促進神經損傷修復:糖尿病大鼠口服奈必洛爾后,體內血脂和與氧化應激相關的丙二醛、TNF-α 及亞硝酸鹽水平顯著降低,而坐骨神經勻漿中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶含量增加,從而達到抑制氧化應激和加速神經傳導的作用[11]。③ 調節創面局部細胞因子和 MMP:局部使用 1% 普萘洛爾乳膏能提高糖尿病潰瘍小鼠創面 EGF 水平,并在損傷早期升高 MMP-9 水平,加速 hKC 和內皮細胞遷移,后期降低 MMP-9 水平,使其不過度抑制 VEGF、IGF 和 TGF-β1 表達和引起細胞外基質降解[10, 34];而糖尿病潰瘍大鼠口服普萘洛爾液治療后,創面 MMP-9 水平降低,且 14 d 后細胞增殖能力和膠原沉積增強、肥大細胞數量增加、血管密度和一氧化氮水平均升高[12]。
除動物實驗外,β 受體阻滯劑用于臨床糖尿病患者慢性皮膚潰瘍的治療,也獲得了較好療效。Lev-Tov 等[13]報道了 1 例 67 歲男性患者,患有糖尿病和慢性靜脈功能不全,踝肱指數正常,無骨髓炎,左小腿后側有一面積為 2.5 cm×1.7 cm 全層潰瘍,經全身和局部治療 7 個月后創面仍不愈合。之后改為創面隔日交替涂抹含 3~4 滴 0.5% 噻嗎洛爾的卡地姆碘凝膠和未滴加噻嗎洛爾的慷舒靈凝膠,4 周后創面改善輕微,繼續治療 83 d 后創面迅速愈合,最后完全再上皮化。Thomas 等[6]開展了局部使用 0.5% 噻嗎洛爾治療慢性靜脈潰瘍和慢性糖尿病潰瘍療效的臨床研究,研究將患者分為兩組,每組均包含 15 例慢性下肢靜脈潰瘍和 15 例慢性糖尿病下肢潰瘍患者,試驗組每日給予 0.5% 噻嗎洛爾(創面每隔 2 cm 滴加 1 滴),再輔以抗生素、血糖控制和每隔 2 d 更換敷料 1 次;對照組除未給予噻嗎洛爾外,其余措施與試驗組相同。結果顯示試驗組治療 4、8、12 周時糖尿病潰瘍愈合率分別為 26.17%、43.80% 和 61.58%,對照組分別為 13.58%、36.10% 和 31.19%;治療 12 周后,試驗組中有 3 例糖尿病潰瘍患者和 1 例靜脈潰瘍患者創面達完全愈合,對照組患者創面無完全愈合;但試驗組中靜脈潰瘍患者與糖尿病潰瘍患者的治療效果無明顯差異。此外,吸煙、酒精和性別對治療效果無影響,整個治療過程無明顯不良反應發生,僅有 3 例患者出現潰瘍周圍瘙癢。
4 局部使用 β 受體阻滯劑的不良反應
口服 β 受體阻滯劑已知最嚴重的不良反應包括心動過緩、低血壓、低血糖和支氣管痙攣。局部使用 β 受體阻滯劑的主要優點是全身反應較少,但是大劑量使用時全身吸收量尚不清楚。β 受體阻滯劑最常用于嬰幼兒血管瘤的治療,用于治療糖尿病慢性皮膚潰瘍的臨床研究較少。Shedden 等[35]提出 0.5% 噻嗎洛爾外用于皮膚潰瘍安全,因為即使在眼部給藥,血漿峰值濃度也非常低,表明系統吸收很少。Khunger 等[36]報道每天局部給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾治療 1 例患有 PHACE 綜合征(即顱后窩畸形、血管瘤、動脈畸形、主動脈縮窄和心臟缺陷以及眼睛畸形)的大型潰瘍性血管瘤患兒,結果顯示噻嗎洛爾的使用不會引起血壓、血糖及脈搏異常,唯一不良反應是用藥 4 周后病變處輕度瘙癢,進一步導致了疼痛和糜爛。Boos 等[37]根據血管瘤潰瘍患兒病變面積使用不同劑量的 0.5% 噻嗎洛爾,治療后評估其生命體征,所有指標均在正常范圍內。其中 1 例同時每天口服 1.5 mg/kg 普萘洛爾的患兒出現了睡眠障礙,但是隨著普萘洛爾使用劑量和頻率的降低,患兒睡眠障礙得到緩解;1 例每天局部給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾的患兒出現了肢體發冷,但對復溫反應迅速;1 例血管瘤局部(不包括潰瘍處)每天給予 2 滴 0.5% 噻嗎洛爾的患兒在頭孢氨芐療程結束后出現 1 次嘔吐,之后繼續使用噻嗎洛爾治療,無不良反應出現。
β 受體阻滯劑種類較多,有些藥物不僅具有很好的療效且副作用較少,也有些藥物可能不僅沒有治療作用,甚至會導致嚴重的副反應,因此選擇合適的藥物至關重要。研究表明口服 β 受體阻滯劑是引起外周血管收縮疾病(如雷諾病)的重要因素。Khouri 等[38]認為阿替洛爾和普萘洛爾引起外周血管疾病的風險明顯高于安慰劑,而吲哚洛爾、醋丁洛爾和氧烯洛爾則沒有風險。因此,他們認為具有內在擬交感活性的 β 受體阻滯劑用于周圍性血管疾病患者較為安全。這一結論提示臨床使用噻嗎洛爾和普萘洛爾治療糖尿病慢性皮膚潰瘍時需密切觀察,防止其可能引起的周圍血管收縮,不利于潰瘍愈合。
5 展望
β 受體阻滯劑通過加速再上皮化、促進創面血管形成、改善神經病變、調節炎癥反應和生長因子等機制,促進創面愈合。臨床研究表明,局部使用 1% 普萘洛爾、0.5% 噻嗎洛爾或 5%、10% 奈必洛爾,及口服普萘洛爾或奈必洛爾均可治療糖尿病慢性皮膚潰瘍(包括 DFU),尚未發現與其相關的嚴重不良事件,提示可作為 DFU 治療的一種新輔助治療手段。由于 β 受體阻滯劑治療 DFU 的臨床研究較少,尚不明確其在治療不同 Wagner 級別 DFU 時合適的藥物種類、用法、劑量、使用時間、確切療效和安全性。由于缺乏大樣本量、長期隨訪的多中心隨機對照試驗,尚需更多的基礎和臨床試驗進一步研究明確其療效和安全性。
作者貢獻:孫世怡、馬婧負責查閱文獻及撰寫論文;冉興無審校并修改論文。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。