摘要

糖尿病足是糖尿病的严重并发症之一，其导致的高截肢率、高死亡率严重威胁人群健康。糖尿病足发病机制复杂，创面反复迁延不愈，是公认的三大慢性创面之一。间充质干细胞以其自我更新和多向分化的生物学优势，在促进糖尿病足创面愈合中展现出良好的临床应用前景。该文综述了间充质干细胞在糖尿病足创面治疗中的作用及其机制。

一、MSC在创面愈合不同时期的作用及其机制

创面愈合需经历止血期、炎症期、增殖期、重塑期4个完整而重叠的阶段。而MSC可作用于糖尿病足创面愈合的不同时期，通过促进新生血管形成，改善创面局部血供，降低炎症反应，加速其增殖，最终促进愈合。由于止血期相对较短，下面将综述MSC在炎症期、增殖期、重塑期中的作用及其机制。

1.炎症期：

进入炎症期，巨噬细胞等免疫细胞向创面聚集，引发机体炎症反应。糖尿病足溃疡个体，炎症期往往呈现一个慢性炎症过程，持续数周甚至数月，是糖尿病足伤口不愈合的首要因素。

究其原因，可能是由于高血糖环境启动表观遗传调控，诱导组蛋白修饰或微小RNA表达，从而促进巨噬细胞形成炎症表型导致的。

MSC可通过促进巨噬细胞M1促炎表型向M2抗炎表型分化，从而缩短创面炎症期。2019年Dalirfardouei等将从月经血来源的间充质干细胞（Men-MSC）中分离出的外泌体皮下注射至糖尿病小鼠创面周围，观察到Men-MSC外泌体可增加精氨酸酶（M2型巨噬细胞标记物）与一氧化氮合酶（M1型巨噬细胞标记物）的比率。因此，其作用机制可能是通过诱导M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞转变，从而缩短糖尿病创面炎症期。

此外，Men-MSC外泌体上调了血管内皮生长因子（VEGF）水平，促进新生血管生成。2020年Yang等将骨髓间充质干细胞（BM-MSC）和噻吗洛尔制作成生物支架用于糖尿病小鼠背部皮肤伤口，结果发现BM-MSC可降低M1型巨噬细胞相对百分比，促进M1型巨噬细胞逐渐向M2型巨噬细胞转变，噻吗洛尔可减少中性粒细胞停留时间，两者协同减轻创面炎症反应。

此外，MSC还可通过控制炎症因子的分泌来调节伤口炎症反应。2016年Wang等将胎盘来源间充质干细胞（P-MSC）皮下注射至糖尿病大鼠创面周围，发现P-MSC可降低促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素1（，IL-1）水平，升高抗炎细胞因子白细胞介素10（IL-10）水平来调节糖尿病小鼠创面炎症反应，加速创面愈合。

2021年Takahashi等将低氧条件下培养的羊膜间充质干细胞（AM-MSC）制备成水凝胶用于糖尿病小鼠创面，结果发现AM-MSC可显著减少糖尿病小鼠创面巨噬细胞、嗜中性粒细胞的浸润，下调白细胞介素1β（IL-1β）、IL-6的表达，并增加调节性T细胞，从而抑制炎症。

2.增殖期：

增殖期主要是上皮再生、肉芽组织及新生毛细血管形成。

MSC主要通过旁分泌途径调控细胞增殖迁移。2020年Yang等将人脐带间充质干细胞（hUC-MSC）外泌体封装于PF-127水凝胶中，覆盖在糖尿病大鼠创面上，在第14天时观察到成纤维细胞在表皮下增殖并伴有新生肉芽组织形成，胶原有序沉积，创面中心可见毛囊形成。其机制可能是hUC-MSC外泌体通过升高转化生长因子β1（TGF-β1）水平，促进成纤维细胞增殖分化和肉芽组织形成。

2020年Li等将过表达lncRNA-H19间充质干细胞外泌体注射至糖尿病小鼠创面周围，结果发现lncRNA-H19可下调miR-152-3p，其靶向上调同源性磷酸酶张力蛋白（PTEN）基因表达，从而促进VEGF、TGF-β1、胶原蛋白Ⅰ表达，增强上皮再生及成纤维细胞增殖和迁移能力。

针对血管生成不足这一问题，MSC可通过旁分泌途径促进血管生成，加速组织再生。2017年Liang等将P-MSC移植至糖尿病大鼠免疫缺陷雄性裸鼠缺血性后肢模型中，激光多普勒灌注图像显示经移植后裸鼠缺血性后肢的小动脉密度较前显著增加。其机制是P-MSC外泌体可提高血小板衍生生长因子（PDGF）和VEGF表达，促进血管生成。

2018年Li等观察到过表达转录因子核因子-E2相关因子2（Nrf2）的脂肪间充质干细胞（AD-MSC）外泌体可促进血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）磷酸化，降低炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）和氧化应激相关蛋白（NOX1和NOX4）水平，阻止炎症因子和氧化应激对内皮祖细胞（EPC）的损害，降低高糖环境下EPC凋亡，从而改善血管生成环境，最终提高相对血管密度。

3.重塑期：

在重塑期早期阶段，纤维连接蛋白和Ⅲ型胶原蛋白组成临时基质，作为细胞迁移和增殖的支架。随着大量成纤维细胞转化为肌成纤维细胞，Ⅲ型胶原蛋白向Ⅰ型胶原蛋白转化，逐渐取代纤维连接蛋白，形成更成熟的细胞外基质。然而在糖尿病个体创面中，纤维连接蛋白高表达，限制了创面重塑。

AD-MSC外泌体可促进成纤维细胞的增殖和迁移，增加胶原蛋白沉积，诱导Ⅲ型胶原蛋白向Ⅰ型胶原蛋白转化。2016年Hu等将AD-MSC产生的外泌体注射至小鼠背部皮肤，结果发现AD-MSC可以显著促进真皮成纤维细胞的迁移、增殖和胶原蛋白合成。在重塑期早期，外泌体可增加Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白的产生；在后期，其抑制胶原蛋白表达，减少瘢痕形成。

综上，MSC通过免疫调节及其旁分泌途径协调糖尿病足溃疡愈合的所有阶段，抑制炎症反应，激活细胞（包括免疫细胞、成纤维细胞和角质形成细胞）的迁移和增殖，以促进糖尿病足创面重塑，减少瘢痕形成。

二、MSC临床试验的现状和需要注意的问题

1.MSC的临床试验现状：

聚焦于干细胞治疗糖尿病足的临床研究日益增多，在www.clinicaltrials.gov用关键词diabetic foot和stem cell搜索后提示有48条临床试验记录.

临床试验多为临床Ⅰ期和Ⅱ期研究，使用移植较多的干细胞是自体同种AD-MSC和BM-MSC，其次为hUC-MSC、P-MSC及AM-MSC。移植方式多为组织内非血管注射，此外还有制备成水凝胶作为敷料，个别研究是通过动脉内给药。

针对MSC的较佳移植方式尚未达成共识，治疗糖尿病足的“较佳”干细胞类型亦存在争议。2018年，一项纳入87项干细胞治疗糖尿病足的Meta分析显示，就移植方式来说，临床研究主要是肌内注射，临床前研究主要是皮内和皮下注射；就干细胞类型来说，BM-MSC在临床研究中最普遍，而临床前研究主要使用AD-MSC。在临床和临床前研究中，主要使用自体成体干细胞，其原因是获取更容易并且安全，且无伦理冲突。

2019年，我国学者Lu等将自体BM-MSC（20例）和骨髓源性单核细胞（BM-MNC）（21例）分别肌内注射至严重肢体缺血（CLI）的糖尿病个体，评估其对截肢率、肢体缺血相关临床症状（静息痛和无痛行走时间）和下肢血流参数（踝肱指数、经皮氧分压和血管生成评分）的改善程度。治疗9个月后，BM-MSC在降低截肢率、减轻静息痛和改善下肢血流方面均优于BM-MNC。

2022年，我国学者Zhang等进行的Ⅰ期临床试验研究显示，14例糖尿病足溃疡合并外周血管疾病的患者在第1天和第7天时分别局部和静脉注射hUC-MSC，1.5个月随访时伤口愈合率可达80%。1年和3年随访的复发率分别为7.1%和36.0%。随访3.6年时，1例患者行中足截肢手术。

2019年，韩国Moon等将异体AD-MSC制备成一种新型水凝胶敷料。其Ⅱ期临床试验结果显示，治疗第8周时，AD-MSC水凝胶治疗组（30例）伤口完全闭合率为73%，对照组（29例）伤口完全闭合率为47%；第12周时，治疗组为82%，对照组为53%。在试验完成后2年内，未观察到与伤口敷料相关的不良事件。以上研究均证明MSC可促进糖尿病足创面愈合并改善其预后。

为进一步评价MSC治疗糖尿病足溃疡的作用机制，一项研究将异体BM-MSC制成敷料用于6例糖尿病足溃疡患者，在移植后第3天，行创面组织切片发现中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和浆细胞较移植前显著增加，并伴毛细血管床形成；移植后第8天，在真皮中部和深层可见许多细长纺锤形样的间充质细胞；移植后7-15 d内可观察到溃疡面积显著缩小。

2021年Wang等在常规治疗基础上，每4周向4例CLI糖尿病患者连续3次肌内注射P-MSC，24周后可检测到患者血清IL-6和TNF-α水平较前下降，结果表明P-MSC可通过免疫调节抑制糖尿病足创面炎症。此外，磁共振血管成像观察到1例患者患肢侧支血管形成增加，但该研究未检测促血管生成相关的细胞因子，故未能验证P-MSC促血管生成机制。

以上研究均未观察到MSC在糖尿病足溃疡治疗中的不良反应，但其不良反应仍有报道。此外，MSC的移植方式不同亦可能产生不同不良反应。

2.MSC临床试验需注意的问题：

值得注意的是，从糖尿病个体和非糖尿病个体中获得的MSC其增殖能力可能存在差异。有实验证明糖尿病个体使用自体干细胞可能会出现与免疫调节相关的不良反应。因此，在未来的研究中，使用糖尿病个体来源的MSC时，需在应用前改善其功能，或直接使用更便捷的异体干细胞治疗糖尿病足溃疡。

此外，用于临床试验的MSC通常通过体外扩增增加其产量，这一过程会降低DNA修复效率，使基因组变得不稳定，导致干细胞分化和自我更新能力异常，致瘤性目前尚不能明确。因此，在临床用于糖尿病合并肿瘤个体时需十分谨慎。

三、总结及展望

综上所述，糖尿病足发病机制复杂，治疗困难。MSC对糖尿病足的治疗贯穿糖尿病创面各个时期，已成为治疗糖尿病足的有效手段。国内外陆续开展干细胞治疗糖尿病足的临床试验，为真正实现干细胞治疗糖尿病足搭建了桥梁。虽然干细胞治疗糖尿病创面的临床安全性仍需给予积极关注，但MSC以其特有的作用机制和相对传统治疗更优的治疗效果，在促进糖尿病足创面愈合中展现出良好的临床应用前景。在未来的临床试验中，不仅需提高干细胞产率，优化干细胞效能；还需探索合适的移植方式以减少不良反应，并持续随访监测致瘤性。