DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25080507
中图分类号:R587.2
郑鹏跃1, 夏联恒2, 王语诗1, 高杰2
| 【作者机构】 | 1黑龙江中医药大学第一临床医学院; 2黑龙江中医药大学附属第一医院周围血管病一科 |
| 【分 类 号】 | R587.2 |
| 【基 金】 | 国家自然科学基金资助项目(82305253) 黑龙江省自然科学基金项目(LH2022H075)。 |
糖尿病足溃疡是糖尿病严重并发症之一,其特点是创面迁延不愈、易感染且复发率高,严重影响患者的生活质量并增加社会经济负担[1-2]。由于糖尿病足溃疡的发病机制涉及高糖微环境、慢性炎症、血管生成障碍等多重因素,临床治疗效果不尽如人意[3]。因此,探索促进糖尿病足溃疡愈合的治疗策略具有重要临床价值。
缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1 α,HIF-1α)及其下游血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)信号通路在创面修复过程中发挥重要作用。HIF-1α 作为细胞应对缺氧环境的关键转录因子,可调控VEGF的表达,进而促进血管新生,改善局部微循环,加速组织修复。然而,在糖尿病溃疡中,持续的高糖和氧化应激状态可加速HIF-1α 降解、抑制VEGF表达,进而影响糖尿病足创面愈合[4]。因此,调控HIF-1α/VEGF信号通路以恢复其生理功能,对治疗糖尿病性溃疡具有积极意义[5]。
润肌丹油为高杰教授基于中医润肌膏研制而成,前期研究发现,润肌丹油可促进糖尿病足溃疡患者的创面愈合,改善临床症状[6-7];但其具体作用机制尚未完全阐明,尤其是对HIF-1α/VEGF信号通路的调控作用有待深入探索。因此,本研究通过构建糖尿病溃疡大鼠模型,结合分子生物学技术,评价润肌丹油对创面愈合的影响,并探讨其对HIF-1α/VEGF信号通路的调节作用,为糖尿病足溃疡的中医药治疗提供参考。
8周龄SPF级SD雄性大鼠48只,体质量200~250g,购自黑龙江中医药大学动物实验中心,实验动物生产许可证号:SCXK(黑)2023-001,实验动物使用许可证号:SYXK(黑)2021-010,实验动物合格证号:210726231101487482。实验动物饲养于黑龙江中医药大学SPF级动物房,12 h/12 h昼夜明暗循环,室温(25±1)℃,相对湿度(50±5)%,所有大鼠均自由摄食、饮水,每日更换垫料。本研究经黑龙江中医药大学实验动物伦理委员会批准(2025051901)。
复方紫草油(健民集团叶开泰国药有限公司,2025032103);链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)(北京索莱宝科技有限公司,SLB-S8050-1g);黄芪、蓬子菜、当归、儿茶、白芷、紫草、生地黄、大黄、甘草来源于黑龙江中医药大学附属第一医院药剂科;高糖高脂饲料(北京博爱港生物科技有限公司,1135DM)。
显微镜(日本Olympus公司,IX71);离心机(德国Sigma公司,sigma 3-30k);超低温冰箱(Haier集团,DE-86C388);化学发光成像仪(美国Bio-Rad公司,ChemiDoc XRS+)。
大鼠肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)酶联免疫分析试剂盒(武汉贝茵莱生物科技有限公司,RA20035);大鼠白细胞介素(interleukin,IL)-6酶联免疫分析试剂盒(武汉贝茵莱生物科技有限公司,RA20607);大鼠IL-1β 酶联免疫分析试剂盒(武汉贝茵莱生物科技有限公司,RA20020);HE染色试剂盒(北京索莱宝科技有限公司,G1120);Masson三色染色试剂盒(上海碧云天生物技术股份有限公司,C0189S);转化生长因子(transforming growth factor,TGF)beta 1 RabbitpAb(武汉爱博泰克生物科技有限公司,A15103);CD31 Rabbit mAb(武汉爱博泰克生物科技有限公司,A19014);缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)Rabbit pAb(武汉爱博泰克生物科技有限公司,A11945);VEGF Polyclonal antibody(武汉三鹰生物技术有限公司,26157-1-AP);血管内皮生长因子受体2(vascular endothelial growth factor recep tor 2,VEGFR2)多克隆抗体(武汉三鹰生物技术有限公司,26415-1-AP);HRP-conjugatedGoatAnti-Rabbit IgG(H+L)(武汉三鹰生物技术有限公司,SA00001-2);GAPDH Rabbit mAb(High Dilution)(武汉爱博泰克生物科技有限公司,A19056);RNA-easy Isolation Reagent(南京诺唯赞生物科技有限公司,R701-01);HiScript QRTSuperMixforqPCR(南京诺唯赞生物科技有限公司,R123-01);SupRealQ Pur ple Universal SYBR qPCR Master Mix(U+)(南京诺唯赞生物科技有限公司,Q412-02)。
将黄芪50 g、蓬子菜30 g、当归45 g、儿茶20 g、白芷25 g、紫草30 g、生地黄30 g、大黄30 g、甘草30 g于香油中浸泡1周。文火熬煮中药,熬至表面焦枯,滤去药渣,待药油恢复至室温,加入血竭10 g,即成润肌丹油。将润肌丹油浸透纱条(5 cm×3 cm),以挤压不滴药液为度,装瓶备用。
实验大鼠经1周适应性喂养后,按照随机数字表法将其分为空白对照组、糖尿病组、紫草油组及润肌丹油组,每组12只。除空白对照组大鼠外,其余各组大鼠以高糖高脂饲料+腹腔注射STZ进行糖尿病造模[8-9]。高糖高脂饲料喂养4周后,禁食12 h,不禁水,4 ℃柠檬酸钠缓冲液(0.1 mol/L,pH=4.5)稀释STZ,腹腔注射STZ(30 mg/kg)诱导糖尿病模型;继续高糖高脂饲料喂养,在注射STZ后3、7、14 d检测大鼠随机血糖,以3次血糖浓度均≥16.7 mmol/L时表示糖尿病模型造模成功。对于随机血糖<16.7 mmol/L的大鼠补充注射STZ(30 mg/kg);对于血糖>27.0 mmol/L的大鼠给予2 U精蛋白锌胰岛素注射液皮下注射,维持糖尿病大鼠血糖水平稳定。造模成功后,肌内注射舒泰50(50 mg/kg)麻醉大鼠,背部备皮、消毒,切除直径2.0 cm圆形全层皮肤,即为糖尿病溃疡模型,止血后无菌纱布包扎。空白对照组大鼠给予普通饲料喂养4周后,肌内注射舒泰50(50 mg/kg)麻醉大鼠,背部备皮、消毒,切除直径2.0 cm圆形全层皮肤。
给药方法:空白对照组和糖尿病组大鼠清洁创面后外敷4层生理盐水纱条,无菌纱布包扎;紫草油组大鼠清洁创面后外敷4层紫草油纱条,无菌纱布包扎;润肌丹油组大鼠清洁创面后外敷4层润肌丹油纱条,无菌纱布包扎。每日给药1次,连续换药14 d;换药期间,空白对照组大鼠给予普通饲料喂养,其余各组大鼠给予高糖高脂饲料喂养。
治疗结束后大鼠脱颈处死,剪去创面周围毛发,取创面组织(范围达创面周围3 mm,深度达肌层)并分为两份,分别于4%多聚甲醛溶液中固定和-80 ℃冰箱冻存,用于后续实验。
1.6.1 一般情况 观察大鼠换药期间精神状态、进食饮水情况,治疗结束后,测量各组大鼠体质量,采尾尖血测空腹血糖。
1.6.2 创面面积及创面愈合率 造模后1、7、14 d拍摄创面照片,使用Image J软件进行创面面积分析,描记创面轮廓,通过ROI Mangager计算创面面积。创面愈合率=(造模时面积-造模后14 d面积)/ 造模时面积×100%。
1.6.3 创面组织病理形态 ①取大鼠创面组织进行脱水、石蜡包埋、切片。切片脱蜡后行HE染色,二甲苯Ⅰ、Ⅱ各10 min,100%、95%、80%、70%乙醇各5 min,蒸馏水冲洗3次,苏木精染色10 min,蒸馏水洗涤,分化液分化10 s,蒸馏水洗涤,伊红染色10 s,乙醇梯度脱水,二甲苯透明,中性树胶封片,镜检。②取创面组织切片,使用Masson三色染色试剂盒进行结缔组织染色,具体操作步骤按说明书要求进行,显微镜下摄片观察创面组织纤维化程度。
1.6.4 免疫组织化学染色法检测创面组织新生血管相关因子表达 取创面组织切片,经脱蜡、水化、抗原修复、封闭后,分别滴加TGF-β 一抗(1∶200)、CD31一抗(1∶200),4 ℃孵育过夜。加入羊抗兔二抗(1∶2 000)室温孵育2 h,DAB显色,苏木精复染3 min,蒸馏水洗涤,分化液分化3 s,磷酸盐缓冲溶液返蓝,梯度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封片,镜检。
1.6.5 酶联免疫吸附试验法检测创面组织IL-1β、TNF-α、IL-6水平 取创面组织样本,使用研磨仪对组织进行匀浆,4 ℃、3 000 r/min离心20 min(离心半径为10 cm),取上清液,按试剂盒说明书要求检测IL-1β、TNF-α、IL-6水平。
1.6.6 RT-qPCR法检测创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2 mRNA表达 将创面组织研磨成粉末状,转移至离心管中,按RNA-easy Isolation Reagent试剂说明提取总RNA,测定RNA浓度及纯度。将总RNA反转为cDNA。反应体系总体积为20 μl:2×SupRealQ Purple Universal SYBR qPCR Master Mi 10 μl,cDNA 2 μl,正向引物0.4 μl,反向引物0.4 μl,ddH2O 7.2 μl。扩增条件:95 ℃预变性30 s,95 ℃变性5 s,60 ℃退火/延伸25 s,循环40次,熔解曲线按仪器默认设置,引物由武汉赛维尔生物科技有限公司提供。以GAPDH为内参计算靶基因mRNA相对表达量,采用2-ΔΔCt 法计算。引物序列信息见表1。
表1 引物序列
注HIF-1α:缺氧诱导因子-1α;VEGF:血管内皮生长因子;VEGFR2:血管内皮生长因子受体2。
1.6.7 Western blot法检测创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2蛋白表达 取创面组织100 mg置于冰上,用剪刀剪成碎块。加入1 ml RIPA裂解液、10 μl蛋白酶和磷酸酶抑制剂进行匀浆处理,将匀浆于冰上静置20 min。4℃下12 000 r/min离心20 min(离心半径为10 cm),收集上清液即为总蛋白。采用BCA法测定蛋白浓度,加入上样缓冲液后90 ℃煮沸5 min变性蛋白,配置电泳凝胶,进行电泳、转膜、免疫封闭等处理,分别加入HIF-1α(1∶500)、VEGF(1∶1 000)、VEGFR2(1∶2 000)、GAPDH(1∶5 000)一抗,4 ℃孵育过夜。TBST洗膜3次,每次5 min,加入羊抗兔二抗(1∶2 000)常温孵育2 h。加入ECL显影液,化学发光成像仪拍照分析蛋白表达水平。
采用SPSS 26.0统计学软件进行数据分析。计量资料用均数±标准差(
)表示,多组间比较中若数据满足方差齐性,则采用单因素方差分析,两两比较采用Tukey事后检验;若不满足方差齐性,则采用Brown-Forsythe ANOVA检验,两两比较采用Dunnett’s T3事后检验。两组间比较采用独立样本t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
空白对照组大鼠精神状态良好,毛发光滑,毛色正常,反应敏捷,活动自如,饮食、饮水量稳定,尿量正常。糖尿病组大鼠毛发干燥、无光泽,活动减少,精神萎靡,反应迟钝,摄食饮水增多,尿量增多。润肌丹油组大鼠精神状态良好,毛发干燥,毛色正常,活动自如,饮食、饮水量增多,尿量增多。
治疗前,各组体质量、空腹血糖比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗14 d,各组体质量均高于治疗前(P<0.05);与空白对照组比较,糖尿病组体质量降低、血糖升高(P<0.05);与糖尿病组比较,润肌丹油组体质量升高(P<0.05)。见表2。
表2 各组大鼠一般情况比较(
)
注 与同组治疗前比较,aP<0.05;与空白对照组同期比较,bP<0.05;与糖尿病组同期比较,cP<0.05。
治疗前,各组创面面积比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗14 d,各组创面面积均小于治疗前(P<0.05);与空白对照组比较,糖尿病组创面面积增大、创面愈合率降低(P<0.05)。与糖尿病组比较,润肌丹油组创面面积减小、创面愈合率升高(P<0.05)。见表3。
表3 各组大鼠创面面积及愈合率比较(
)
注 与同组治疗前比较,aP<0.05;与空白对照组同期比较,bP<0.05;与糖尿病组同期比较,cP<0.05。
HE染色结果显示,空白对照组大鼠创面组织形态较好,排列整齐,可见上皮形成及部分炎症细胞浸润,糖尿病组大鼠创面组织排列紊乱,可见无结构区域,大量中性粒细胞、淋巴细胞浸润,新生毛细血管稀疏,创面周围可见残余血痂。润肌丹油组大鼠创面组织形态规整,结构完整,可见上皮及毛囊、皮脂腺形成,炎症细胞浸润少见。见图1。
图1 各组大鼠创面组织病理图片(×200)
Masson染色结果显示,空白对照组大鼠胶原排列紧密,纤维束粗大,部分区域排列紊乱,无显著溶解或空白区。糖尿病组大鼠胶原纤维显著减少、排列紊乱,纤维断裂、碎片化,成纤维细胞数量减少,形态不规则,纤维化与修复不良并存。润肌丹油组大鼠胶原纤维致密、排列整齐,成纤维细胞分布均匀,无异常增生。见图1。
与空白对照组比较,糖尿病组创面组织CD31阳性面积降低(P<0.05);与糖尿病组比较,润肌丹油组创面组织CD31、TGF-β 阳性面积升高(P<0.05)。见图2。
图2 各组大鼠创面组织CD31、TGF-β 阳性面积比较
A:CD31、TGF-β 免疫组织化学染色图(×200);B:各组大鼠CD31阳性面积占比(n=12);C:各组大鼠TGF-β 阳性面积占比(n=12)。与空白对照组比较,aP<0.05;与糖尿病组比较,bP<0.05。TGF-β:转化生长因子-β。
与空白对照组比较,糖尿病组创面组织IL-1β、TNF-α、IL-6水平升高(P<0.05)。与糖尿病组比较,润肌丹油组创面组织IL-1β、TNF-α、IL-6水平降低(P<0.05)。见表4。
表4 各组大鼠创面组织IL-1β、TNF-α、IL-6水平比较(pg/ml,
)
注 与空白对照组比较,aP<0.05;与糖尿病组比较,bP<0.05。IL:白细胞介素;TNF-α:肿瘤坏死因子-α。
与空白对照组比较,糖尿病组创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2 mRNA表达降低(P<0.05);与糖尿病组比较,润肌丹油组创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2 mRNA表达升高(P<0.05)。见图3。
图3 各组大鼠HIF-1α、VEGF、VEGFR2 mRNA表达比较(n=12)
与空白对照组比较,aP<0.05;与糖尿病组比较,bP<0.05。HIF-1α:缺氧诱导因子-1α;VEGF:血管内皮生长因子;VEGFR2:血管内皮生长因子受体2。
与空白对照组比较,糖尿病组创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2蛋白表达降低(P<0.05);与糖尿病组比较,润肌丹油组创面组织HIF-1α、VEGF、VEGFR2蛋白表达升高(P<0.05)。见图4。
图4 各组大鼠创面HIF-1α、VEGF、VEGFR2蛋白表达比较
A:各组大鼠蛋白条带图;B:各组大鼠HIF-1α 蛋白比较(n=12);C:各组大鼠VEGF蛋白比较(n=12);D:各组大鼠VEGFR2蛋白比较(n=12)。与空白对照组比较,aP<0.05;与糖尿病组比较,bP<0.05。HIF-1α:缺氧诱导因子-1α;VEGF:血管内皮生长因子;VEGFR2:血管内皮生长因子受体2。
糖尿病足溃疡创面愈合困难、易合并感染、致残率高,严重影响患者的生活质量[10]。目前,临床治疗糖尿病足溃疡的手段有限[11]。中医根据本病临床表现将其归为“脱疽”范畴,消渴病日久,阴津耗伤,燥热内蕴,伤及营血,肌肤失养,易受外邪侵袭。久病及肾,脾肾阳虚,气化无力,肌肤失于温煦,溃烂难愈[12]。本研究采用润肌丹油,组方以黄芪补气升阳、托毒生肌与蓬子菜清热解毒、活血化瘀相须为用,共为君药,协同发挥扶正祛邪之效;当归、白芷、儿茶、血竭为臣药以增强活血化瘀、敛疮生肌之功;佐以紫草、生地黄、大黄清热凉血解毒;使药甘草调和诸药[13-14]。全方以益气生肌为主,清热祛邪为辅,诸药合用,相辅相成。
糖尿病足溃疡的慢性炎症状态是阻碍创面愈合的关键因素。长期的高血糖状态导致晚期糖基化终产物积累,激活炎症通路,促使巨噬细胞向促炎M1型极化,并释放IL-1β、TNF-α 和IL-6等促炎因子,这些细胞因子不仅加重局部组织损伤,还抑制成纤维细胞增殖和胶原合成,延缓肉芽组织形成,影响创面愈合[15-16]。本研究中,糖尿病模型大鼠炎症因子水平升高,创面有不同程度的炎症细胞浸润;润肌丹油治疗后,大鼠炎症状态有所改善,提示润肌丹油可改善创面炎症环境,从而为创面组织修复创造有利条件。
HIF-1α 是细胞应对缺氧环境的重要调控因子,糖尿病状态下,高糖通过增加活性氧激活脯氨酰羟化酶2,导致HIF-1α 稳定性和功能受到抑制,使其在溃疡组织中表达降低,影响血管生成信号的启动,血管再生受阻[17-18]。VEGF是HIF-1α 的关键下游效应分子,可直接促进内皮细胞迁移、增殖及增加血管通透性,同时能调节细胞外基质的组成,为肉芽组织的生长创造有利条件,起到加速创面修复的作用。持续的高糖环境导致内皮细胞功能紊乱,VEGF介导的血管新生作用减弱,加之晚期糖基化终产物积累,干扰VEGF受体如VEGFR2的信号转导,导致血管修复延迟和内皮细胞迁移能力降低,影响创面愈合。除直接促血管生成外,HIF-1α/VEGF还可通过调节炎症反应促进糖尿病足溃疡愈合,HIF-1α 可影响巨噬细胞极化,促进M2型抗炎表型转换,减少促炎因子释放,改善创面炎症微环境[19]。本研究中,润肌丹油治疗后,大鼠HIF-1α、VEGF及VEGFR2蛋白升高显著,提示润肌丹油对糖尿病状态下HIF-1α/VEGF信号通路表达具有促进作用。
CD31为血管内皮细胞特异性标志物,TGF-β 促进成纤维细胞增殖和迁移,在调节纤维化过程中发挥重要作用。本研究中,润肌丹油治疗后,大鼠CD31、TGF-β 阳性面积显著增加,提示润肌丹油可能通过促进血管新生改善创面微循环、促进创面愈合。
综上所述,润肌丹油可通过抑制炎症反应、促进血管生成等作用加速糖尿病溃疡创面的愈合,其作用机制可能与调控HIF-1α/VEGF通路有关。本研究虽初步证实并阐述了润肌丹油的疗效和作用机制,但仍存在一定的局限性:首先,本研究未对润肌丹油的具体活性成分进行分析,未来可通过色谱技术等鉴定其有效组分;其次,润肌丹油是否通过其他调控机制影响创面愈合尚需结合网络药理学、分子对接技术等进一步开展深入研究,以明确其具体活性成分及分子机制。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Exploration on the mechanism of Runjidan Oil in promoting wound healing in diabetic mellitus ulcer rats based on the HIF -1α/VEGF signaling pathway
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