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【摘要】 目的 探讨胰岛素样生长因子-Ⅰ(Insulin-like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)与其受体两亚基(α,β)在非糖尿病正常皮肤和单纯糖尿病患者皮肤,以及糖尿病足患者足溃疡创面中的分布和表达特征,旨在阐明其表达水平变化与糖尿病足溃疡创面的内在联系。方法 按照病例入选标准收集30例糖尿病足患者,23例单纯糖尿病患者,以及25例非糖尿病正常人,取足部皮肤组织标本,经固定脱水,石蜡包埋,切片后备用。采用免疫组织化学SP法检测所有取材组织中IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ蛋白定位及含量。在400倍光镜下观察免疫组化结果。结果 在非糖尿病正常皮肤和单纯糖尿病患者皮肤,以及糖尿病足溃疡创面皮肤中IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ都有阳性表达,但变化规律不尽相同。IGF-Ⅰ的阳性细胞率单纯糖尿病组较正常对照组表达减弱(P>0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P>0.05)。IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ的阳性细胞率单纯糖尿病组较对照组表达减弱(P>0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P>0.05)。结论 糖尿病患者创面IGF-Ⅰ的缺乏或不足可能与糖尿病所引发的内皮细胞损害有关,与糖尿病足部溃疡经久不愈有直接关系。创面IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ表达减少,和生物活性的降低,影响细胞因子引起的信号传递和核内目的基因表达,导致创面修复失控形成慢性难愈性溃疡。
【关键词】
胰岛素样生长因子-Ⅰ;胰岛素样生长因子-Ⅰ受体; 糖尿病足溃疡
Characteristics of insulin-like growth factor-Ⅰ and receptor expression in Diabetic Foot
QIN Qing-xin,XIAO Zheng-hua,XIE Xiao-bin.
Department of endocrinology the First Municipal People’s Hospital of Guangzhou,Guangzhou City, Guangdong Province,510180,China
【Abstract】 Objective This study investigated the distribution and expression of the IGF-Ⅰand its receptor 2 subunits(α,β)in non-diabetic and diabetic patients’normal skin as well as diabetic foot-ulcer,to clarify the expression of level change and diabetic foot ulcer inherent connection. Methods the serum and foot skin of diabetes foot patients(30 cases),diabetes patients(23 cases)and control(25 cases)ware collected. After fixation、dehydration、embedding、slicing, the line IGF-1、IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβimmunohistochemistry. observed the results of immunohischemistry under light microscope at 400 times. Results IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβis positive in non-diabetic ordiabetic patients’ normal skin and diabetic foot ulcer,but the variation is different. IGF-Ⅰ positive cell rate of DM group than in normal control group decreased (P>0.05), Diabetic foot ulcer group than in the expression of further weakening in simple diabetic group(P>0.05). IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβpositive cell rate of DM group than in normal control group decreased (P>0.05), Diabetic foot ulcer group than in the expression of further weakening in simple diabetic group(P>0.05). Conclusion IGF-Ⅰdiabetic wound the lack or insufficiency may be caused by diabetes, endothelial cell damage, and prolonged healing of diabetic foot ulcers are directly related. Wound expression of IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβ decreased, and biological activity of the reduced impact of cytokine induced signaling and gene expression in the nucleus, resulting in lost control and wound healing of chronic dermal ulcer formation.
【Key words】 Insulin like growth factor Ⅰ; Insulin like growth factorⅠ ; Diabetic foot ulcers
糖尿病足部溃疡是糖尿病的严重慢性并发症之一,最为常见的后果是慢性溃疡,常常引起截肢,从而致残致死。全球1.5亿糖尿病患者中有15%会在生命的某一阶段发生糖尿病足部溃疡,糖尿病足溃疡患者的死亡率为29%[1]。目前认为糖尿病足的发病是多种因素综合作用的结果,近几年国内外对胰岛素样生长因子-Ⅰ的研究,发现IGF-Ⅰ与伤口愈合关系密切。因此,本研究将从细胞分子水平探讨影响糖尿病足溃疡创面皮肤愈合的因素,了解糖尿病足病溃疡创面处皮肤IGF-Ⅰ及其受体IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ两亚基在糖尿病足溃疡创面组织中的定位、含量变化和表达特征及是否存在相关联系,旨在阐明其表达水平变化与糖尿病足溃疡创面的内在联系。力图提高慢性难治性糖尿病足部溃疡的治愈率。
1 对象和方法
1.1 研究对象 糖尿病足溃疡患者30例(DF组),其中男性16例,女性14例。按Wagnar分类标准在2级12例,3级18例。患者年龄为:58±8.5岁,其空腹血糖(FBG):9.5±1.8 mmol/l,餐后2小时血糖(P2BG):14.6±2.4 mmol/l,糖化血红蛋白(HbAIC):9.2±1.4%;糖尿病足部溃疡的病程均在4周以上。单纯糖尿病手术患者23例(DM组),男14例,女9例,年龄61.6±8.5岁,糖尿病病程为5.94±5.60年。对照组为非糖尿病非感染手术患者25例(N组),平均年龄60.6±9.8岁,其中男13例,女12例。DF组和DM组都符合1999年WHO糖尿病诊断标准,均为2型糖尿病。入选的对照组、单纯糖尿病组和糖尿病足病组年龄、性别无统计学差异(P>0.05)。 入选对象排除标准:①伴有严重的创伤,炎症急性期;②严重的心肝肾脏疾病,难以控制的高血压;③三月内发生糖尿病急性并发症;④其他疾病引起的周围血管病变和周围神经病变;⑤精神疾病,其他代谢性疾病。
1.2 样本的采集与研究方法 足部组织标本的获取:糖尿病足病组清创换药过程中或手术中取病变交界部位皮肤组织,单纯糖尿病组、对照组均取手术切缘皮肤全层,组织大小均为1 cm×1 cm,厚度约2 mm～3 mm。标本立即用10%的福尔马林固定24 h,脱水,包埋,制备石蜡切片,至少4张,厚度4um,1张行常规HE染色,另外3张分别行IGF-Ⅰ抗体、IGF-ⅠRα抗体、IGF-ⅠRβ抗体免疫组织化学染色。在400倍光镜下观察免疫组化结果。
1.3 统计学方法
用SPSS 13.0统计软件进行统计学处理,阳性指数表示为(x±s),阳性率资料组间采用单因素方差分析,表达强度采用非参数分析中的χ2检验进行分析。P>0.05为差异有显著性。
2 结果
2.1 皮肤IGF-Ⅰ免疫组织化学染色结果判定 IGF-Ⅰ免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆呈现棕褐色为阳性。IGF-Ⅰ蛋白的阳性信号主要存在于表皮细胞、内皮细胞和部分成纤维细胞中。(3种皮肤组织的IGF-Ⅰ免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
在400倍光镜下观察:正常皮肤由外到里,分别可见到角质层、透明层、颗粒层、棘层、基底层。真皮连接表皮,下与皮下组织相连。真皮厚度约表皮的十倍,牢固地与表皮呈波浪状连接,表皮皮钉(皮脚)与真皮乳头相互交错。真皮中的纤维结缔组织分别有:网状纤维、胶原纤维、弹力纤维。单纯糖尿病皮肤组织与正常皮肤相比,胶原纤维稀疏、细小,极性差;基底层细小;乳头层可见散在的炎性细胞。糖尿病足溃疡患者足溃疡创面具有典型的组织学改变,即溃疡组织主要为炎性肉芽组织和被炎性细胞浸润,并含有局灶性坏死。
2.2 皮肤IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色结果判定
IGF-ⅠRα免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆和胞膜内有棕黄色颗粒为阳性。IGF-ⅠRα蛋白分布于表皮细胞和少量成纤维细胞的细胞膜上。
(3种皮肤组织的IGF-ⅠRα免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆和胞膜内有棕黄色颗粒为阳性。IGF-ⅠRβ蛋白的阳性细胞主要存在于表皮细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的细胞膜上。(3种皮肤组织的IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
2.3 细胞IGF-Ⅰ(+)、IGF-ⅠRα(+)、IGF-ⅠRβ(+)阳性指数测定及表达强度
细胞阳性指数测定:低倍镜下分别选取IGF-Ⅰ(+)、IGF-ⅠRα(+)、IGF-ⅠRβ(+)细胞最密集区,然后在400倍视野下记数5个视野中上皮细胞数和阳性细胞数,以阳性细胞占上皮细胞的百分率来表示其阳性指数,由两人完成,采用双盲计数,差异超过10%以上,则需重新计数。按细胞免疫组化染色着色深浅打分:无色为0分,淡黄色为1分,棕黄色为2分,棕褐色为3分。按阳性细胞率打分:无阳性细胞为0分,阳性细胞率≤10%为1分,11%～50%为2分,≥51%为3分。细胞表达强度:为染色强度与阳性细胞率的乘积:0～2分为(-),3～4分为(+),5～7分为(++),8～9分为(+++)。
2.3.1 比较IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ在3种皮肤中表达的阳性指数。
在N组、DM组和DF组皮肤组织中,IGF-Ⅰ的细胞表达强度差异有显著性,单纯糖尿病组较正常对照组表达减弱(P<0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P<0.05)。
在N组、DM组和DF组皮肤组织中,IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ的细胞表达强度差异有显著性,单纯糖尿病组较对照组表达减弱(P<0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P<0.05)。
3 讨论
糖尿病足部溃疡(Diabetic foot ulcers,DFUs)是糖尿病患者由于下肢血管病变和周围神经病变而导致的下肢感染、溃疡形成以及深部组织的破坏,是糖尿病的严重慢性并发症之一,其主要由代谢紊乱、肢端缺血、神经病变、感染及多种诱发因素所致,最为常见的后果是慢性溃疡,常常引起截肢,从而致残致死[1]。
IGF-Ⅰ是一种受生长激素调节的单链多肽,其编码基因位于12号染色体短臂上由70个氨基酸组成的单链多肽形式存在,与胰岛素原高度同源。成熟的IGF-ⅠR是由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键结合而形成的四聚体.α亚基位于细胞外,具有配基结合区, 而β亚基由跨膜区、ATP结合位点和酪氨酸激酶活性区组成。 IGF-Ⅰ与α亚基特异性结合,引起β亚基上酪氨酸残基自身磷酸化后,通过激活磷脂酰肌醇信号通路,促进细胞增殖,诱导细胞分化,加速伤口愈合[2]。另外IGF-Ⅰ能诱导碱性成纤维细胞生长因子等其细胞因子表达,促进纤粘连蛋白、聚葡萄糖胺和胶原等胞外基质的合成和分泌,影响创面修复后组织的改建[3]。据Baxter等[4]的研究提示:糖尿病状态下,IGF-Ⅰ作用降低。人体发生糖尿病时,内分泌、旁分泌、自分泌的IGF-Ⅰ减少,校正年龄因素后糖尿病患者的血清IGF-Ⅰ下降50%。IGF-Ⅰ的作用动物实验表明:IGF-Ⅰ能促进神经修复过程中神经最初的生长及轴索的延长。补充外源性 IGF- Ⅰ 可减轻糖尿病神经损害,可明显改善神经传导速度、动作电位及神经反射潜伏期, 并能明显改善神经病理,显示IGF-Ⅰ能改善糖尿病神经病变[5-7]。据徐静等[7]的临床研究发现:糖尿病足患者血清 IGF-1水平显著低于糖尿病患者和健康成人水平。糖尿病足患者 IGF-Ⅰ水平低下,提示 IGF-Ⅰ作为一种重要的神经营养因子,其血液浓度降低可能引起神经细胞正常生理再生障碍和病理损伤后修复不良,进而导致了糖尿病足的发生与发展。本研究的结果发现:与非糖尿病正常皮肤组织相比,糖尿病患者皮肤组织中IGF-Ⅰ的表达明显降低;糖尿病足溃疡创面皮肤组织中IGF-Ⅰ的表达降低更显著。推测IGF-I是一种重要的促有丝分裂原,通过激活IGF-ⅠR介导的信号通路,影响创面修复和修复后组织改建[8]。胰岛素样生长因子-Ⅰ与IGF-Ⅰ受体特异性结合后,经过一系列信号转导,导致细胞内目的基因转录和蛋白合成,从而影响创面愈合的整个过程[9]。糖尿病患者创面IGF-1的缺乏或不足可能与糖尿病所引发的内皮细胞损害有关,与糖尿病足部溃疡经久不愈有直接关系。
IGF-ⅠR是一种受体酪氨酸激酶。外界刺激诱导IGF-ⅠR和配体特异性结合后,通过激活胞内信号通路,促进受体本身和下游信号分子特定位点上的酪氨酸磷酸化。本研究以糖尿病足溃疡创面皮肤为研究对象,通过进行免疫组化染色观察,研究结果发现:IGF-Ⅰ蛋白含量在糖尿病足溃疡创面减少,同时从定位上看尚未发现这种细胞生长因子的异常分布,其受体的蛋白含量也明显低于正常皮肤组织及单纯糖尿病皮肤组织,故我们可以认为创面修复迟缓的根本原因在于细胞因子受体或其下游信号分子表达和功能发生了变化,影响细胞因子引起的信号传递和核内目的基因表达。IGF-IR蛋白含量减少和生物活性降低的同时,导致创面修复失控形成慢性难愈性溃疡[10]。由于皮肤组织的生长、维持和修复都需要IGF-IR参与,因此提高细胞膜上细胞因子受体含量和活性是治疗和促进创面愈合的生物学依据之一。希望通过生长因子类基因工程药物的研究和使用,最终提高糖尿病足部溃疡创面的愈合质量。
参考文献
[1] Gulam-Abbas Z,Lutale JK,Morbach S.Clinical outcome of diabetes patients hospitalized with foot ulcers,Dar es Salaam,Tanzania.Diabet Med,2002,19(7):575-579.
[2] Chahary.Shen YJ.Wang R,et al.Expression and localization of insulin-like factor-1 in normal and post-burn hypertrophic scar tissue in huama.Mol Cell Biochem,1998,83(1):1-9.
[3] Ohtsuru A,Yoshimoto H,ISHIHARA H,et al.Insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ) receptoraxis and increased invasion activity of fibroblasts.Endocr J,2002,47(1):41-44.
[4] Baxter R C.Insulin-like growth factor binding proteins in the human circulation:a review.Hom Res,1994,42(4):140-142.
[5] 李剑波,陈家伟,李晓路.实验性糖尿病早期大鼠组织IGF-Ⅰ基因的研究.南京医科大学学报,1999,5(5):373-375.
[6] 许光武,俞茂华,叶红英,等.小剂量牛初乳短链胰岛素样生长因子-1改善糖尿病大鼠周围神经病变.中华内分泌代谢杂志,2002.
[7] 徐静,张春虹,王俊宏,等.胰岛素样生长因子-1与糖尿病下肢血管病变的关系 西安交通大学学报(医学版),2007,28(4):434-450.
[8] Ghahary A, Shen YJ, Wang R,et al.Expression and localization of insulin-like growth factor-1 in normal and post-burn hypertrophic scar tissue in human.Mol Cell Biochem, 1998, 183(1): 1.
[9] YoshimotoH, Ishihara H, Ohtsuru A,et al.Overexpression of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) receptor and the invasiveness of cultured keloid fi-broblasts. Am J Pathol, 1999, 154(3): 883.
[10] Ohtsuru A, Yoshimoto H, Ishihara Het al.Insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ)/IGF-Ⅰreceptor axis and increased invasion activity of fibroblasts inkeloid. Endocr J, 2000, 47 (suppl 1): S41.
【关键词】
胰岛素样生长因子-Ⅰ;胰岛素样生长因子-Ⅰ受体; 糖尿病足溃疡
Characteristics of insulin-like growth factor-Ⅰ and receptor expression in Diabetic Foot
QIN Qing-xin,XIAO Zheng-hua,XIE Xiao-bin.
Department of endocrinology the First Municipal People’s Hospital of Guangzhou,Guangzhou City, Guangdong Province,510180,China
【Abstract】 Objective This study investigated the distribution and expression of the IGF-Ⅰand its receptor 2 subunits(α,β)in non-diabetic and diabetic patients’normal skin as well as diabetic foot-ulcer,to clarify the expression of level change and diabetic foot ulcer inherent connection. Methods the serum and foot skin of diabetes foot patients(30 cases),diabetes patients(23 cases)and control(25 cases)ware collected. After fixation、dehydration、embedding、slicing, the line IGF-1、IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβimmunohistochemistry. observed the results of immunohischemistry under light microscope at 400 times. Results IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβis positive in non-diabetic ordiabetic patients’ normal skin and diabetic foot ulcer,but the variation is different. IGF-Ⅰ positive cell rate of DM group than in normal control group decreased (P>0.05), Diabetic foot ulcer group than in the expression of further weakening in simple diabetic group(P>0.05). IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβpositive cell rate of DM group than in normal control group decreased (P>0.05), Diabetic foot ulcer group than in the expression of further weakening in simple diabetic group(P>0.05). Conclusion IGF-Ⅰdiabetic wound the lack or insufficiency may be caused by diabetes, endothelial cell damage, and prolonged healing of diabetic foot ulcers are directly related. Wound expression of IGF-ⅠRαand IGF-ⅠRβ decreased, and biological activity of the reduced impact of cytokine induced signaling and gene expression in the nucleus, resulting in lost control and wound healing of chronic dermal ulcer formation.
【Key words】 Insulin like growth factor Ⅰ; Insulin like growth factorⅠ ; Diabetic foot ulcers
糖尿病足部溃疡是糖尿病的严重慢性并发症之一,最为常见的后果是慢性溃疡,常常引起截肢,从而致残致死。全球1.5亿糖尿病患者中有15%会在生命的某一阶段发生糖尿病足部溃疡,糖尿病足溃疡患者的死亡率为29%[1]。目前认为糖尿病足的发病是多种因素综合作用的结果,近几年国内外对胰岛素样生长因子-Ⅰ的研究,发现IGF-Ⅰ与伤口愈合关系密切。因此,本研究将从细胞分子水平探讨影响糖尿病足溃疡创面皮肤愈合的因素,了解糖尿病足病溃疡创面处皮肤IGF-Ⅰ及其受体IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ两亚基在糖尿病足溃疡创面组织中的定位、含量变化和表达特征及是否存在相关联系,旨在阐明其表达水平变化与糖尿病足溃疡创面的内在联系。力图提高慢性难治性糖尿病足部溃疡的治愈率。
1 对象和方法
1.1 研究对象 糖尿病足溃疡患者30例(DF组),其中男性16例,女性14例。按Wagnar分类标准在2级12例,3级18例。患者年龄为:58±8.5岁,其空腹血糖(FBG):9.5±1.8 mmol/l,餐后2小时血糖(P2BG):14.6±2.4 mmol/l,糖化血红蛋白(HbAIC):9.2±1.4%;糖尿病足部溃疡的病程均在4周以上。单纯糖尿病手术患者23例(DM组),男14例,女9例,年龄61.6±8.5岁,糖尿病病程为5.94±5.60年。对照组为非糖尿病非感染手术患者25例(N组),平均年龄60.6±9.8岁,其中男13例,女12例。DF组和DM组都符合1999年WHO糖尿病诊断标准,均为2型糖尿病。入选的对照组、单纯糖尿病组和糖尿病足病组年龄、性别无统计学差异(P>0.05)。 入选对象排除标准:①伴有严重的创伤,炎症急性期;②严重的心肝肾脏疾病,难以控制的高血压;③三月内发生糖尿病急性并发症;④其他疾病引起的周围血管病变和周围神经病变;⑤精神疾病,其他代谢性疾病。
1.2 样本的采集与研究方法 足部组织标本的获取:糖尿病足病组清创换药过程中或手术中取病变交界部位皮肤组织,单纯糖尿病组、对照组均取手术切缘皮肤全层,组织大小均为1 cm×1 cm,厚度约2 mm～3 mm。标本立即用10%的福尔马林固定24 h,脱水,包埋,制备石蜡切片,至少4张,厚度4um,1张行常规HE染色,另外3张分别行IGF-Ⅰ抗体、IGF-ⅠRα抗体、IGF-ⅠRβ抗体免疫组织化学染色。在400倍光镜下观察免疫组化结果。
1.3 统计学方法
用SPSS 13.0统计软件进行统计学处理,阳性指数表示为(x±s),阳性率资料组间采用单因素方差分析,表达强度采用非参数分析中的χ2检验进行分析。P>0.05为差异有显著性。
2 结果
2.1 皮肤IGF-Ⅰ免疫组织化学染色结果判定 IGF-Ⅰ免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆呈现棕褐色为阳性。IGF-Ⅰ蛋白的阳性信号主要存在于表皮细胞、内皮细胞和部分成纤维细胞中。(3种皮肤组织的IGF-Ⅰ免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
在400倍光镜下观察:正常皮肤由外到里,分别可见到角质层、透明层、颗粒层、棘层、基底层。真皮连接表皮,下与皮下组织相连。真皮厚度约表皮的十倍,牢固地与表皮呈波浪状连接,表皮皮钉(皮脚)与真皮乳头相互交错。真皮中的纤维结缔组织分别有:网状纤维、胶原纤维、弹力纤维。单纯糖尿病皮肤组织与正常皮肤相比,胶原纤维稀疏、细小,极性差;基底层细小;乳头层可见散在的炎性细胞。糖尿病足溃疡患者足溃疡创面具有典型的组织学改变,即溃疡组织主要为炎性肉芽组织和被炎性细胞浸润,并含有局灶性坏死。
2.2 皮肤IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色结果判定
IGF-ⅠRα免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆和胞膜内有棕黄色颗粒为阳性。IGF-ⅠRα蛋白分布于表皮细胞和少量成纤维细胞的细胞膜上。
(3种皮肤组织的IGF-ⅠRα免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色,上皮细胞胞浆和胞膜内有棕黄色颗粒为阳性。IGF-ⅠRβ蛋白的阳性细胞主要存在于表皮细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的细胞膜上。(3种皮肤组织的IGF-ⅠRβ免疫组织化学染色结果见下图所示,400倍光镜下观察)
2.3 细胞IGF-Ⅰ(+)、IGF-ⅠRα(+)、IGF-ⅠRβ(+)阳性指数测定及表达强度
细胞阳性指数测定:低倍镜下分别选取IGF-Ⅰ(+)、IGF-ⅠRα(+)、IGF-ⅠRβ(+)细胞最密集区,然后在400倍视野下记数5个视野中上皮细胞数和阳性细胞数,以阳性细胞占上皮细胞的百分率来表示其阳性指数,由两人完成,采用双盲计数,差异超过10%以上,则需重新计数。按细胞免疫组化染色着色深浅打分:无色为0分,淡黄色为1分,棕黄色为2分,棕褐色为3分。按阳性细胞率打分:无阳性细胞为0分,阳性细胞率≤10%为1分,11%～50%为2分,≥51%为3分。细胞表达强度:为染色强度与阳性细胞率的乘积:0～2分为(-),3～4分为(+),5～7分为(++),8～9分为(+++)。
2.3.1 比较IGF-Ⅰ、IGF-ⅠRα、IGF-ⅠRβ在3种皮肤中表达的阳性指数。
在N组、DM组和DF组皮肤组织中,IGF-Ⅰ的细胞表达强度差异有显著性,单纯糖尿病组较正常对照组表达减弱(P<0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P<0.05)。
在N组、DM组和DF组皮肤组织中,IGF-ⅠRα和IGF-ⅠRβ的细胞表达强度差异有显著性,单纯糖尿病组较对照组表达减弱(P<0.05),糖尿病足溃疡组较单纯糖尿病组表达进一步减弱(P<0.05)。
3 讨论
糖尿病足部溃疡(Diabetic foot ulcers,DFUs)是糖尿病患者由于下肢血管病变和周围神经病变而导致的下肢感染、溃疡形成以及深部组织的破坏,是糖尿病的严重慢性并发症之一,其主要由代谢紊乱、肢端缺血、神经病变、感染及多种诱发因素所致,最为常见的后果是慢性溃疡,常常引起截肢,从而致残致死[1]。
IGF-Ⅰ是一种受生长激素调节的单链多肽,其编码基因位于12号染色体短臂上由70个氨基酸组成的单链多肽形式存在,与胰岛素原高度同源。成熟的IGF-ⅠR是由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键结合而形成的四聚体.α亚基位于细胞外,具有配基结合区, 而β亚基由跨膜区、ATP结合位点和酪氨酸激酶活性区组成。 IGF-Ⅰ与α亚基特异性结合,引起β亚基上酪氨酸残基自身磷酸化后,通过激活磷脂酰肌醇信号通路,促进细胞增殖,诱导细胞分化,加速伤口愈合[2]。另外IGF-Ⅰ能诱导碱性成纤维细胞生长因子等其细胞因子表达,促进纤粘连蛋白、聚葡萄糖胺和胶原等胞外基质的合成和分泌,影响创面修复后组织的改建[3]。据Baxter等[4]的研究提示:糖尿病状态下,IGF-Ⅰ作用降低。人体发生糖尿病时,内分泌、旁分泌、自分泌的IGF-Ⅰ减少,校正年龄因素后糖尿病患者的血清IGF-Ⅰ下降50%。IGF-Ⅰ的作用动物实验表明:IGF-Ⅰ能促进神经修复过程中神经最初的生长及轴索的延长。补充外源性 IGF- Ⅰ 可减轻糖尿病神经损害,可明显改善神经传导速度、动作电位及神经反射潜伏期, 并能明显改善神经病理,显示IGF-Ⅰ能改善糖尿病神经病变[5-7]。据徐静等[7]的临床研究发现:糖尿病足患者血清 IGF-1水平显著低于糖尿病患者和健康成人水平。糖尿病足患者 IGF-Ⅰ水平低下,提示 IGF-Ⅰ作为一种重要的神经营养因子,其血液浓度降低可能引起神经细胞正常生理再生障碍和病理损伤后修复不良,进而导致了糖尿病足的发生与发展。本研究的结果发现:与非糖尿病正常皮肤组织相比,糖尿病患者皮肤组织中IGF-Ⅰ的表达明显降低;糖尿病足溃疡创面皮肤组织中IGF-Ⅰ的表达降低更显著。推测IGF-I是一种重要的促有丝分裂原,通过激活IGF-ⅠR介导的信号通路,影响创面修复和修复后组织改建[8]。胰岛素样生长因子-Ⅰ与IGF-Ⅰ受体特异性结合后,经过一系列信号转导,导致细胞内目的基因转录和蛋白合成,从而影响创面愈合的整个过程[9]。糖尿病患者创面IGF-1的缺乏或不足可能与糖尿病所引发的内皮细胞损害有关,与糖尿病足部溃疡经久不愈有直接关系。
IGF-ⅠR是一种受体酪氨酸激酶。外界刺激诱导IGF-ⅠR和配体特异性结合后,通过激活胞内信号通路,促进受体本身和下游信号分子特定位点上的酪氨酸磷酸化。本研究以糖尿病足溃疡创面皮肤为研究对象,通过进行免疫组化染色观察,研究结果发现:IGF-Ⅰ蛋白含量在糖尿病足溃疡创面减少,同时从定位上看尚未发现这种细胞生长因子的异常分布,其受体的蛋白含量也明显低于正常皮肤组织及单纯糖尿病皮肤组织,故我们可以认为创面修复迟缓的根本原因在于细胞因子受体或其下游信号分子表达和功能发生了变化,影响细胞因子引起的信号传递和核内目的基因表达。IGF-IR蛋白含量减少和生物活性降低的同时,导致创面修复失控形成慢性难愈性溃疡[10]。由于皮肤组织的生长、维持和修复都需要IGF-IR参与,因此提高细胞膜上细胞因子受体含量和活性是治疗和促进创面愈合的生物学依据之一。希望通过生长因子类基因工程药物的研究和使用,最终提高糖尿病足部溃疡创面的愈合质量。
参考文献
[1] Gulam-Abbas Z,Lutale JK,Morbach S.Clinical outcome of diabetes patients hospitalized with foot ulcers,Dar es Salaam,Tanzania.Diabet Med,2002,19(7):575-579.
[2] Chahary.Shen YJ.Wang R,et al.Expression and localization of insulin-like factor-1 in normal and post-burn hypertrophic scar tissue in huama.Mol Cell Biochem,1998,83(1):1-9.
[3] Ohtsuru A,Yoshimoto H,ISHIHARA H,et al.Insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ) receptoraxis and increased invasion activity of fibroblasts.Endocr J,2002,47(1):41-44.
[4] Baxter R C.Insulin-like growth factor binding proteins in the human circulation:a review.Hom Res,1994,42(4):140-142.
[5] 李剑波,陈家伟,李晓路.实验性糖尿病早期大鼠组织IGF-Ⅰ基因的研究.南京医科大学学报,1999,5(5):373-375.
[6] 许光武,俞茂华,叶红英,等.小剂量牛初乳短链胰岛素样生长因子-1改善糖尿病大鼠周围神经病变.中华内分泌代谢杂志,2002.
[7] 徐静,张春虹,王俊宏,等.胰岛素样生长因子-1与糖尿病下肢血管病变的关系 西安交通大学学报(医学版),2007,28(4):434-450.
[8] Ghahary A, Shen YJ, Wang R,et al.Expression and localization of insulin-like growth factor-1 in normal and post-burn hypertrophic scar tissue in human.Mol Cell Biochem, 1998, 183(1): 1.
[9] YoshimotoH, Ishihara H, Ohtsuru A,et al.Overexpression of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) receptor and the invasiveness of cultured keloid fi-broblasts. Am J Pathol, 1999, 154(3): 883.
[10] Ohtsuru A, Yoshimoto H, Ishihara Het al.Insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ)/IGF-Ⅰreceptor axis and increased invasion activity of fibroblasts inkeloid. Endocr J, 2000, 47 (suppl 1): S41.