糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）多由周围神经病变、外周微循环障碍和感染所致^［1］。创面愈合是复杂且有序的病理生理学过程，常由炎症期、增殖期和成熟期组成。DFU难愈合与基质无法沉积、胶原过度分解、角质细胞迁移受阻、组织再塑型障碍有关。在高糖情况下，组织往往停留在伤口愈合的炎性阶段，由于伤口中持续存在高水平的炎症细胞因子，从而导致基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族调控失衡，并随后降解生长因子、受体以及对伤口愈合必不可少的基质蛋白，从而导致DFU难以愈合^［2］。笔者主要对MMP家族参与调控DFU修复及可能的相关机制进行阐述。

MMP家族是一组与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）降解有关的钙依赖性含锌酶，于1960年首次在蝌蚪中发现^［3］。人类有24种不同的MMP，具有广泛的底物和功能。MMP家族成员在结构和序列上具有相似性，均含有一个富含脯氨酸的柔性铰链区和一个类血红素的C末端结构域，其功能是识别底物（通常为ECM），但是MMP-7、MMP-23和MMP-26例外，它们缺少类血红素样结构域^［4］。在脊椎动物中，根据其底物特异性、序列相似性和结构域可分为如下7类，其底物及在创伤愈合中的功能各不相同^{［5, 6, 7］}。

1.胶原酶类：（1）MMP-1（collagenase-1）：底物为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ、Ⅹ型胶原。在创伤愈合中的功能包括：促进角质细胞在原纤维胶原上迁移；伤口愈合过程中，在前缘角质细胞中表达；在角质细胞的过表达延迟了再上皮化过程。（2）MMP-8（collagenase-2）：底物为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原。在伤口愈合中，具有裂解胶原的作用。（3）MMP-13（collagenase-3）：底物为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅸ、Ⅹ、ⅪⅤ型胶原。通过影响伤口收缩间接促进上皮再生。

2.明胶酶类：（1）MMP-2（gelatinase A）：底物为明胶及Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型胶原。具有促进细胞迁移的作用。（2）MMP-9（gelatinase B）：底物为明胶及Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ型胶原。在创伤愈合中的功能包括：由伤口前缘的角质形成细胞表达；促进细胞迁移和再上皮化，角膜除外。

3.基质溶解素：（1）MMP-3（stromelysin-1）和MMP-10（stromelysin-2）：底物均为Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ、Ⅹ型胶原；纤连蛋白。由伤口前缘增生细胞中的角质形成细胞表达，影响伤口收缩。（2）MMP-11（stromelysin-3）：底物为丝氨酸蛋白酶抑制剂以及1-蛋白酶抑制剂，作用不明。

4.基质溶解因子：MMP-7（matrilysin），底物为弹性蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白。为黏膜创面再上皮化所必需。

5.金属弹性蛋白酶：MMP-12（metalloeslastase），底物为Ⅳ型胶原、明胶、纤连蛋白、层粘连蛋白。巨噬细胞特异性表达（上皮细胞不表达）。

6.膜型MMP（membrane-type MMP，MT-MMP）：MMP-14（MT1-MMP）底物为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原。促进角质细胞生长，气道再上皮化和细胞迁移。MMP-15（MT2-MMP）、MMP-16（MT3-MMP）、MMP-17（MT4-MMP）、MMP-24（MT5-MMP）、MMP-25（MT6-MMP）均作用不明。

7.其他MMP^［5］：MMP-20底物为釉原蛋白、聚蛋白多糖、软骨寡聚基质蛋白，在发育中的牙齿中表达；MMP-26在皮肤伤口愈合过程中，在迁移的角质细胞表达；MMP-28底物为酪蛋白，伤口愈合过程中，在远端角质细胞群表达。MMP-19、MMP-21、MMP-22、MMP-23、MMP-27均作用不明。

MMP家族表达与激活受到机体严密调控，在正常组织中（如果有表达），呈现低水平表达^{［7, 8］}。当机体需要组织重塑时（如伤口愈合），皮肤内多种细胞［角质形成细胞、成纤维细胞、内皮细胞和炎性细胞（如单核细胞、淋巴细胞和巨噬细胞）］表达MMP，同时响应一系列信号（包括细胞因子、激素以及与其他类型细胞或ECM的接触）来诱导MMP表达^［9］。

在糖尿病患者中，高血糖导致长期慢性炎症，伴有MMP家族水平升高^{［10, 11］}。在DFU组织中，MMP降解生长因子、受体和新形成的ECM，因此，DFU愈合受到损害和延迟^［12］。然而，这一过程还没有被很好地理解，真正引起MMP家族表达和激活的机制还不清楚。

多种细胞因子和生长因子在转录水平激活MMP。表皮生长因子、肝细胞生长因子、成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、血小板衍生生长因子、肿瘤坏死因子-α、角质形成细胞生长因子、转化生长因子-β以及白介素和干扰素等通过激活NF-κB、MAPK、Wnt或Smad依赖性信号通路表达MMP。部分MMP的调控也发生在染色质的修饰、信使RNA的稳定和酶的分泌过程中^［5］。

内源性组织金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitor of matrix metalloproteinase，TIMP）在蛋白水平调控MMP活性。在体外，丝氨酸蛋白酶通过抑制血浆蛋白酶抑制剂激活MMP家族，这些抑制剂包括α1-蛋白酶和α2-巨球蛋白或血小板反应蛋白-1^［13］。MMP的活性主要由TIMP调节^［14］。在哺乳动物中，有4种TIMP（TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3和TIMP-4）特异性结合抑制MMP家族。MMP家族与TIMP比值失调导致蛋白酶活性上调，ECM受损，伤口愈合受阻^［11］。

MMP家族在维持机体的正常功能中发挥着重要作用。DFU愈合往往无法经历皮肤修复的所有阶段，而停滞在病理炎症状态阶段，导致新生血管受损、胶原合成减少、蛋白水解活性增加和巨噬细胞功能缺陷。DFU主要伴有胶原酶（MMP-1和MMP-8）、明胶酶（MMP-2和MMP-9）、基质溶解素（MMP-10）表达异常及TIMP低水平表达。在DFU愈合过程中，当MMP活性与TIMP抑制作用平衡受到破坏时，ECM降解增加，细胞因子改变和生长因子降解，最终导致伤口闭合延迟或停滞。

1.胶原酶（MMP-1和MMP-8）在DFU愈合中的作用：在伤口愈合过程中，ECM的丢失会触发MMP-1在基底前端的角质形成细胞中快速表达。创面形成第1天MMP-1在伤口边缘的基底角质形成细胞表达最高，然后逐渐降低直至重新上皮化^［15］。在组织重塑期，角质形成细胞表达层粘连蛋白，为MMP-1下调的信号^［16］。与正常组织创面相比，DFU渗出液中往往存在高水平的MMP-1^{［15, 17］}，MMP-1/TIMP-1升高是DFU愈合的预测指标^{［18, 19］}。MMP-8主要由中性粒细胞细胞分泌，中性粒细胞不经历快速的细胞凋亡，而是在整个愈合过程中持续存在。在DFU渗出液中，非活性形式的MMP-8含量大约是普通伤口的50倍^［20］。然而相关研究表明，MMP-8有益于糖尿病伤口的愈合^［17］。使用化学抑制剂靶向抑制MMP-8的表达，糖尿病小鼠伤口愈合延迟^［17］。MMP-8基因缺失会导致MMP-9代偿性升高，使用MMP-8基因敲除小鼠，无法确认MMP-8是否对创面有益^［21］。使用重组MMP-8对糖尿病小鼠进行局部治疗，显著提高了伤口的愈合能力^［17］。

2.明胶酶（MMP-2和MMP-9）在DFU愈合中的作用：DFU渗出液含有少量或者不含有活性的MMP-2^{［11, 22］}。MMP-2在慢性创面中仅起次要作用。MMP-2主要由成纤维细胞分泌，在增殖阶段发挥作用，但在以炎症阶段占主导的慢性伤口中作用较小^［11］。在创面闭合阶段，MMP-9在迁移的角质形成细胞的前缘表达，促进角质形成细胞的迁移^［4］。与正常伤口相比，DFU患者渗出液和血清中往往含有高水平的MMP-9^［23］，且缺血性DFU比神经性DFU含量更高^［24］。MMP-9抑制DFU愈合，通过特异性抑制MMP-9可以促进糖尿病伤口愈合。使用新型且高度选择性的MMP-9抑制剂（ND-336）可以加速db/db鼠的伤口愈合^［25］。通过观察MMP-9基因敲除糖尿病鼠，进一步证实了MMP-9抑制糖尿病伤口愈合，靶向抑制MMP-9活性成为治疗DFU的策略。同时相关研究表明，MMP-9/TIMP1升高预示DFU愈合不良^{［18, 26］}。

3.基质溶解素（MMP-10）在DFU愈合中的作用：MMP-10主要由伤口前缘的角质形成细胞表达，严格调控MMP-10表达是创面控制基质降解的前提，从而控制角质细胞迁移。在DFU中MMP-10转录水平降低，考虑到MMP-10与MMP-1表达共定位^［9］，且MMP-1/TIMP-1升高有助于DFU愈合，MMP-10低水平表达可能是DFU难以愈合的原因之一。

MMP家族分子高度同源且底物共享，使得靶向抑制剂开发变得困难。理想的MMP抑制剂应当针对目标MMP且特异性高于其他MMP至少3个数量级^［27］。MMP-9、MMP-8在DFU愈合中作用相反，且MMP-2在DFU愈合中作用不大^［28］，现在抑制剂开发的策略主要是抑制MMP-9活性，不影响MMP-8表达。

1.传统抑制剂：传统抑制剂主要策略是提高局部生长因子，降低MMP-9活性。富血小板凝胶含有多种生长因子，可显著补充局部生长因子，降低MMP活性，促进伤口愈合^［29］。贝卡普勒明（Becaplermin）作为唯一获得美国食品药品监督管理局批准的DFU治疗药物，可以补充局部血小板衍生生长因子，促进创面愈合^［30］。（R）-ND-336是MMP-9抑制剂中的明星分子，其针对MMP-9的选择性是MMP8的450倍^［31］。（R）-ND-336对MMP-9作用时间远远大于对MMP-8作用时间。动物实验结果表明（R）-ND-336可以明显改善糖尿病鼠创伤愈合^［31］。

2.基于抗体的抑制剂：为了解决抑制剂的选择性问题，研究人员开发了多种针对性的抗体。GS-5745是一种双重抑制MMP-9的抗体，既可以中和MMP-9，又可以抑制MMP-3（激活酶原形式的MMP-9）^［32］。研究人员陆续又开发出SDS3、REGA-3G12等抗体抑制剂^［33］。然而这些抗体抑制剂均针对癌症开发，无法用于创面。

3.高级伤口敷料：临床上通常使用敷料来帮助伤口愈合，既可以控制伤口环境，又可以控制渗出液。通过使用高级敷料降低MMP家族活性成为研究的热点，目前敷料中MMP抑制剂多为广谱MMP抑制剂。考虑到使用广谱MMP抑制剂GM 6001观察到伤口愈合不良的情况，使用广谱抑制剂值得关注。含有4-乙烯基苄基氯功能化的Ⅰ型胶原蛋白的伤口敷料，可以与伤口渗出液中的活性MMP形成复合物，抑制MMP活性。动物实验表明，与标准的敷料相比，其降低了MMP-9的活性，改善了糖尿病鼠伤口愈合^［34］。

4.基于RNA干扰的疗法：在基因水平上干扰MMP-9表达成为当今研究的热点。RNA干扰技术可用于多种疾病的治疗。研究报道，在糖尿病溃疡大鼠中使用MMP-9-siRNA，可被成纤维细胞有效吸收，降低MMP-9基因的表达，显著改善伤口愈合^［35］。最近，相关研究表明在糖尿病小鼠模型中，使用miR-129和miR-335作为MMP-9表达的抑制剂，可显著促进伤口愈合^［36］。

综上，MMP家族在DFU愈合中起着重要作用。MMP家族表达具有时间性和空间性，且其分子结构相似性高。MMP/TIMP反映创面愈合情况，可成为DFU创面愈合的预测指标。MMP-1/TIMP-1比值升高有助于DFU创面愈合，MMP-9/TIMP-1则相反。通过靶向抑制或增加某种MMP蛋白活性，使治疗DFU成为可能。如靶向抑制MMP-9的表达有助于DFU创面愈合；抑制MMP的敷料具有促进创面愈合的优越性，但在DFU的疗效仍需更多研究去证实^［37］。