「進(jìn)展」急性胰腺炎的現(xiàn)代概念

    從腺泡細(xì)胞損害到全身炎癥反應(yīng)：急性胰腺炎的現(xiàn)代概念

    是什么啟動了胰腺炎？

    自100多年前胰腺自消化學(xué)說產(chǎn)生以來（1），出現(xiàn)了許多有關(guān)急性胰腺炎發(fā)病機(jī)理和病生改變的理論。當(dāng)前許多的假說集中在急性胰腺炎發(fā)病早期胰腺腺泡細(xì)胞所發(fā)生的改變上（2）。眾多的研究結(jié)果證明胰蛋白酶的活化是急性胰腺炎發(fā)病早期的關(guān)鍵。Whitcomb（3，4）等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)烈支持這一觀點(diǎn)。他們首次發(fā)現(xiàn)陽離子胰蛋白酶原的基因突變。并且這些突變絕大多數(shù)發(fā)生于慢性遺傳性胰腺炎病人家族中（3，4）。氨基酸互換的生物化學(xué)揭示：表現(xiàn)型胰蛋白酶更易被激活，這是當(dāng)今深入研究的焦點(diǎn)。雖然近年最重要的發(fā)現(xiàn)之一，胰蛋白酶突變，并不能解釋未成熟消化酶是如何被激活的問題，但人們?nèi)栽谶M(jìn)行對這些疾病如何擴(kuò)散或限制擴(kuò)散到腺泡細(xì)胞的過程進(jìn)行評估。然而，在這個(gè)導(dǎo)致胰腺自我消化的炎癥反應(yīng)鏈中起作用的可能不止一個(gè)因素。在急性胰腺炎動物模型中已觀察到了數(shù)個(gè)腺泡細(xì)胞阻止分泌和隨后自我消化的途徑。這些機(jī)理包括未成熟腺泡的活化（5）。酶原和溶酶體的共區(qū)域化，以及隨后的溶酶體酶的重分布，細(xì)胞內(nèi)鈣的持續(xù)升高（6，7）。纖維型肌動蛋白尖端的破裂（8，9）以及轉(zhuǎn)錄因子NF-kB的活化（10）。問題依然是：這些因素中到底哪一個(gè)因素是造成胰腺炎的發(fā)生和發(fā)展的必要因素。

    未成熟胰蛋白酶是如何被激活的？

    胰蛋白酶的活化在急性胰腺炎發(fā)病早期的作用非常重要，這一點(diǎn)沒有爭論。然而，是什么激活未成熟胰蛋白酶的并不完全清楚。亞細(xì)胞定位的胰蛋白酶原的活化是當(dāng)前討論的焦點(diǎn)。胰蛋白酶原在內(nèi)織網(wǎng)合成并轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。在高爾基體此蛋白和其他消化酶一起形成顆粒并儲存。胰蛋白酶原的活化是靠水解N端10個(gè)氨基酸來完成的。劈開的區(qū)域稱為胰蛋白酶原活化肽（TAP）。從胰蛋白酶原移除的TAP通過誘導(dǎo)構(gòu)象改變顯露出分子活性。TAP區(qū)域不同于原胰蛋白酶原的單純的氨基酸伸展，并且用特殊的抗體可以檢測到。人們早就發(fā)現(xiàn)探測到的TAP作為人活動性急性胰腺炎活化的早期標(biāo)志與臨床密切相關(guān)（11）。因此，TAP的免疫檢測已被用于檢測胰蛋白酶活動的亞細(xì)胞位點(diǎn)。在受到促分泌物質(zhì)超劑量的刺激時(shí)，胰蛋白酶與局部TAP位點(diǎn)一起發(fā)生反應(yīng)。一種共定位理論的假說認(rèn)為胰蛋白酶活化發(fā)生在包含有消化酶和溶酶體酶（如組織蛋白酶的胞漿空泡小體內(nèi)。Hofbauer（12）和Otani等（13）在溶酶體標(biāo)記物（GRAMP-92）和組織蛋白陽性的胞漿小泡內(nèi)檢測到了抗TAP的免疫反應(yīng)。組織蛋白酶B是一種溶酶體酶，能從胰蛋白酶原中去除TAP區(qū)域。結(jié)果組織蛋白酶B可以在特定的細(xì)胞器內(nèi)活化胰蛋白酶。對于組織蛋白酶B在試驗(yàn)性胰腺炎中的重要作用的研究結(jié)果不統(tǒng)一。至少，鼠胰腺胰蛋白酶對超大量蛙皮素刺激的反應(yīng)似乎與組織蛋白酶B有關(guān)（14）。Halangk等（15）經(jīng)過仔細(xì)的研究，用基因模型進(jìn)一步證實(shí)了組織蛋白酶B在腺泡中對胰蛋白酶的活化作用。他證實(shí)缺少溶酶體內(nèi)組織蛋白酶B小鼠的胰蛋白酶活性和胰腺壞死的程度均比野生小鼠明顯減低。組織蛋白酶B受破壞的小鼠并不能完全阻滯胰蛋白酶的活化，這表明還有另外的機(jī)理或其他溶酶體蛋白酶（組織蛋白酶H或S）的未成熟活化。有趣的是，在組織蛋白酶B缺少的小鼠，胰蛋白酶原活性的下降與腺泡細(xì)胞受損有關(guān)。但是，全身炎性反應(yīng)在去除組織蛋白B小鼠并不減輕。這留下了一個(gè)重要的問題：到底是否在胰腺腺泡中胰蛋白酶未成熟活化就足以啟動瀑布反應(yīng)從而導(dǎo)致胰腺炎�；蛘撸�是否單獨(dú)的因子在急性胰腺炎的發(fā)病中就能激活全身炎性反應(yīng)？

    血鈣持續(xù)升高，是病因還是協(xié)同因素？

    對胰腺炎早期胰蛋白酶活性與細(xì)胞內(nèi)鈣相互作用的研究越來越受到人們的重視。早期胰腺炎的研究顯示，高濃度鈣可導(dǎo)致腺泡細(xì)胞損害。促分泌物超大劑量刺激可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣水平持續(xù)上升。但高濃度鈣可導(dǎo)致胰蛋白酶原的自我活化。一些新進(jìn)的研究集中在細(xì)胞內(nèi)鈣與腺泡細(xì)胞胰蛋白酶原活性之間的相互關(guān)系上。Kryger等（16）用熒光活性探針研究胰蛋白酶的活性，發(fā)現(xiàn)在超大劑量膽囊收縮素刺激下，未成熟胰蛋白酶活化起始于腺泡細(xì)胞頂端。這個(gè)活化高度地依賴于同一個(gè)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)鈣離子釋放的空間和聶temporal 的分布。其余的腺泡細(xì)胞中失活的胰蛋白酶儲存在于腺泡細(xì)胞頂端的酶原顆粒中。生理劑量促分泌物CCK顆粒的刺激是胞漿外種鈣依賴方式進(jìn)行的。在這種情況下，repetitive calcium transients反復(fù)的短瞬鈣被激活，正常情況下顆粒內(nèi)的胰蛋白酶不能被這種鈣依賴方式激活。應(yīng)用超大劑量的CCK，胰蛋白酶開始在腺泡細(xì)胞頂端的一個(gè)嚴(yán)格限制的區(qū)域內(nèi)被活化。該離子的這個(gè)作用只能在峰值或平臺期Ca2+釋放時(shí)才能觀察到。但并不是一個(gè)波動的方式。同樣，作為對超大劑量蛙皮素刺激的回報(bào)，鈣離子的持續(xù)升高也可激活空泡形成。胰蛋白活化和空泡的形成能被Ca2+信號阻斷。這些研究標(biāo)明在急性胰腺炎中鈣離子的持續(xù)的升高是一個(gè)重要的協(xié)同因子。鈣毒性可由于ATP耗竭或鈣依賴水解酶的過渡活化。鈣離子的病理生理作用可能并不僅限于消化酶的未成熟活化，因?yàn)楦哜}濃度可以破壞細(xì)胞骨架并導(dǎo)致腺泡細(xì)胞的空泡形成。

    是什么誘導(dǎo)細(xì)胞骨架的破壞？

    急性胰腺炎最早損害之一包括導(dǎo)管、腺泡細(xì)胞骨架和緊密聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞。在超大劑量蛙皮素刺激后不久就可觀察到來源于胰腺腺泡細(xì)胞膜的肌動蛋白的釋放。這個(gè)分解提供一個(gè)有趣的概念來解釋消化酶的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的紊亂和細(xì)胞周圍通透性的增加（如側(cè)膜分泌和活化的胰酶的向間質(zhì)和血管周圍的釋放）。微管和微絲的分解和降解可以導(dǎo)致蛋白分類錯(cuò)誤和空泡形成。錨定肌動蛋白的一個(gè)重要的蛋白質(zhì)復(fù)合物是連接相鄰細(xì)胞的粘連連接。極性細(xì)胞相互間的接觸是由上皮細(xì)胞鈣粘連蛋白介導(dǎo)的。與上皮細(xì)胞鈣粘蛋白結(jié)合的跨膜位點(diǎn)為鈣依賴性。上皮細(xì)胞鈣粘蛋白與來自于鏈蛋白家族的蛋白結(jié)合形成復(fù)合物（17）。上皮細(xì)胞鈣粘連蛋白的細(xì)胞內(nèi)位點(diǎn)通過á-catenins with the p120 catenin（結(jié)合上皮鈣粘蛋白的cytoplasmatic juxtamembrane區(qū)域）的相互作用對細(xì)胞骨架起到一個(gè)固定所用。胰腺的上皮細(xì)胞鈣粘蛋白與-catenin局限于腺泡細(xì)胞。超大劑量蛙皮素刺激導(dǎo)致兩種蛋白在連接周圍去連接dissociation， 內(nèi)在化和降解。Leser（19）等研究錨定細(xì)胞骨架是如何被破壞的分子機(jī)制。已經(jīng)在不同的細(xì)胞成分中觀察到鏈蛋白的酪氨酸磷酸化。- or ácatenins的磷酸化可穩(wěn)定細(xì)胞骨架，p120鏈蛋白的酪氨酸磷酸化可使其與catenin/cadherin結(jié)合形成復(fù)合物對肌絲蛋白不穩(wěn)定。超大劑量蛙皮素濃度導(dǎo)致p120粘連結(jié)合蛋白在終端肌動蛋白未損壞之前磷酸化。P120的磷酸化在粘連結(jié)合的裂解中似乎是一個(gè)重要的步驟。在超大劑量蛙皮素刺激后2分鐘以內(nèi)發(fā)生酪氨酸磷酸化，并且可能是激動蛋白自細(xì)胞質(zhì)膜釋放的反應(yīng)，在超大劑量分泌刺激物刺激后數(shù)分鐘內(nèi)即可觀察到。

    NF-kB是保護(hù)因子還是破環(huán)因子？

    在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎中轉(zhuǎn)錄因子NF-kB被迅速激活。NF-kB是細(xì)胞因子過剩的轉(zhuǎn)錄中介并且與細(xì)胞凋亡有關(guān)（20）。早在超大劑量蛙皮素刺激后10分鐘以內(nèi)即可測到胰腺腺泡細(xì)胞中激活的NF-kB（10）。導(dǎo)致NF-kB活化的確切機(jī)制尚不清楚。應(yīng)用特異阻止劑的單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)蛋白激酶C和鈣離子是NF-kB活化的重要的因素（21）。有一些線索顯示Raf-激酶反應(yīng)和/或應(yīng)激激酶與活化NF-kB有關(guān)。然而，并未建立直接的分子聯(lián)系（22）。NF-kB的活化導(dǎo)致I-kB的磷酸化和降解。這個(gè)過程伴隨signalosom composed of IKK？， IKK ， and NEMO.由于I-kB的降解能在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎的腺泡中觀察到，所以很可能存在IKK的活化。在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎中NF-kB活化的結(jié)果尚不清楚。有一個(gè)假說假定胰腺腺泡NF-kB的活化是細(xì)胞因子合成的必要條件，象TNF或黏附分子（23）。粘附分子的表達(dá)和旁分泌細(xì)胞因子依次吸引免疫活性細(xì)胞到達(dá)胰腺。這個(gè)瀑布效應(yīng)最終導(dǎo)致強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)以及全身的炎癥反應(yīng)。相反，一些觀察反對NF-kB在急性胰腺炎中的保護(hù)作用。用N-乙酰-L-半胱氨酸和其他NF-kB或IKK的阻止劑可導(dǎo)致促分泌素誘導(dǎo)的胰腺炎減輕（10）。PAP表達(dá)可預(yù)防TNF誘導(dǎo)的AR42J細(xì)胞的凋亡。在這個(gè)系統(tǒng)中，抗凋亡作用依賴與NF-kB和MAP激酶的活性（24）。在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎不同的細(xì)胞中，NF-kB活化有可能具有不同的作用。在蛙皮素胰腺炎在體活化NF-kB的生化分析顯示雙向反應(yīng)：NF-kB在對CCK過度刺激反應(yīng)的很早期就已經(jīng)被激活。在大約8-12小時(shí)的高峰后活性逐漸減低。在體的基因測定發(fā)現(xiàn)第二個(gè)高峰是由炎癥細(xì)胞移動到炎癥部位造成。NF-kB在這些細(xì)胞的活化可能是腺泡細(xì)胞和免疫細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子的旁分泌和juxtacrine作用的結(jié)果。這些細(xì)胞因子。這個(gè)假設(shè)受到胰腺腺泡細(xì)胞在受到超量刺激時(shí)產(chǎn)生TNF，一個(gè)有力地NF-kB中介，的支持（25）。在急性胰腺炎中不同類型細(xì)胞NF-kB活化的動力學(xué)不同可能會解釋不同的發(fā)現(xiàn)，并且，更有甚者，提供治療干預(yù)的可能性。

    從局部炎癥到全身疾病

    雖然在急性胰腺炎腺泡細(xì)胞內(nèi)的變化能迅速導(dǎo)致亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。但在胰腺炎過程中，許多其他細(xì)胞也迅速被牽涉進(jìn)入胰腺炎發(fā)病過程。尤其免疫細(xì)胞，如：粒細(xì)胞，淋巴細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞，在此過程中與受損的胰腺腺泡細(xì)胞相互作用。此外不同細(xì)胞的體液因子也參與疾病的全身播散從而導(dǎo)致嚴(yán)重的器官功能不全，如：肺損害。從損傷的腺泡細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子激活免疫活性細(xì)胞的炎性反應(yīng)，并從此發(fā)展成全身炎性反應(yīng)綜合征。這個(gè)放大作用的一個(gè)例子就是細(xì)胞因子經(jīng)胰腺釋放到門體循環(huán)。這些細(xì)胞因子依次活化肝Kuffer細(xì)胞。后者作為回應(yīng)增加細(xì)胞因子產(chǎn)生。這些肝細(xì)胞因子又進(jìn)一步增進(jìn)急性相蛋白合成并進(jìn)而產(chǎn)生像肺損傷等嚴(yán)重器官功能不全。

    細(xì)胞因子作為炎癥反應(yīng)的介質(zhì)

    一個(gè)未解決的問題是胰腺炎是如何導(dǎo)致免疫系統(tǒng)過度反應(yīng)的？在實(shí)驗(yàn)性急性胰腺炎局部炎癥介質(zhì)包括單核細(xì)胞趨化蛋白（MCP-1）和TNF基因。隨后，主要通過中性粒細(xì)胞釋放IL-1，IL-6和IL-8以導(dǎo)致肝內(nèi)急性相蛋白合成。肝Kupffer細(xì)胞也刺激并產(chǎn)生細(xì)胞因子，已導(dǎo)致器官功能不全（27，26）。在急性胰腺炎中細(xì)胞因子對器官衰竭的作用的證據(jù)來源于鼠模型中受累的趨化因子受體CCR-1的破裂。刪除大鼠CCR-1與保護(hù)繼發(fā)于急性胰腺炎的肺炎癥有關(guān)。預(yù)防肺損傷與TNF水平以當(dāng)時(shí)的序列的下降有關(guān)。這表明CCR-1受體的活化是全身炎癥反應(yīng)綜合征的早期表現(xiàn)（28）。有趣地，胰腺的其他細(xì)胞類型也與炎癥因子中介的的局部放大有關(guān)。在人類腺泡旁肌成纖維細(xì)胞IL-1、TNF能活化轉(zhuǎn)錄因子NF并促進(jìn)化學(xué)增活素，如：MCP-1、RANTES和IL-8的表達(dá)和分泌。腺泡周圍肌成纖維細(xì)胞代表胰腺細(xì)胞的數(shù)量，這可能與相應(yīng)的胰腺星狀細(xì)胞相關(guān)（29）。趨化的細(xì)胞因子可能啟動并擴(kuò)大局部炎癥反應(yīng)并吸引炎性細(xì)胞到胰腺。依據(jù)試驗(yàn)顯示NF-kB在這個(gè)過程中阻止轉(zhuǎn)錄因子減少趨化表達(dá)（30）。

    免疫細(xì)胞在胰腺炎中的作用

    由體液因子介導(dǎo)的免疫活性細(xì)胞的趨化作用在胰腺疾病的播散中是一個(gè)重要的步驟。Rinderknecht假設(shè)嚴(yán)重胰腺炎是由于中性粒細(xì)胞的強(qiáng)刺激引起的（31）。中性粒細(xì)胞的浸潤與急性胰腺炎IL-1的產(chǎn)量有關(guān)。而且，在急性胰腺炎中，中性粒細(xì)胞的損耗可使肺損傷的嚴(yán)重程度減輕（32，33）。目前并不能解釋其中的機(jī)理。在促分泌素胰腺炎中細(xì)胞內(nèi)黏附分子1（ICAM-1）的上調(diào)可能與NF-kB活化相關(guān)并在實(shí)驗(yàn)性胰腺炎中與噬中性粒細(xì)胞有關(guān)。超大劑量Cerulean的刺激可致胰腺腺泡細(xì)胞ICAM-1上調(diào)（34）。這些表面分子介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞黏附到炎癥部位（23）。雖然在急性胰腺炎中發(fā)現(xiàn)巨嗜細(xì)胞是主要細(xì)胞，T淋巴細(xì)胞在炎癥部位也有小比例的存在。越來越多的證據(jù)顯示：活化的T淋巴細(xì)胞對于傳播急性胰腺炎是必要的。急性胰腺炎CD4/CD8比例的改變提示CD4Th淋巴細(xì)胞在疾病過程中的作用。應(yīng)用老鼠模型的遺傳概念，Demols（35）等證實(shí)CD4陽性Th淋巴細(xì)胞可改善促分泌素介導(dǎo)的胰腺炎。T淋巴細(xì)胞在胰腺病理中作用的重要性得到Th1型免疫反應(yīng)和人類自身免疫型胰腺炎中自身抗體增加的證實(shí)（36）。

    胰腺炎是自我防護(hù)的嗎？

    在人類急性胰腺炎具有廣泛的臨床變化，僅僅病人中的一小部分發(fā)展成為重癥胰腺炎，很早即出現(xiàn)器官功能不全和功能衰竭。關(guān)于胰腺腺泡細(xì)胞限制病情發(fā)展或阻止自我消化的內(nèi)源因子所知甚少。近年來，在試驗(yàn)型胰腺炎中，熱休克蛋白（HSPs），一個(gè)可能的自我防御機(jī)制已經(jīng)引起了大家的注意。在生理?xiàng)l件下，HSPs或分子伴侶部分控制著折疊和新合成蛋白的裝配。這些蛋白并不僅僅與蛋白合成有關(guān)，還在各種不同的細(xì)胞應(yīng)激中防護(hù)細(xì)胞（37，38）。大鼠的超大劑量的蛙皮素刺激可致70-kD級HSPs的中等量的上調(diào)（39）。這個(gè)上調(diào)明顯不足以限制疾病抵達(dá)胰腺。在小鼠和大鼠用熱、溺水等應(yīng)激刺激誘導(dǎo)HSPs的表達(dá)可緩解的試驗(yàn)型胰腺炎（40，41）。雖然有證據(jù)表明60kD的家族中HSPs也起著重要的作用。在急性胰腺炎中不同HSP的單獨(dú)作用并不完全清楚（42）。有一些HSPs介導(dǎo)的細(xì)胞保護(hù)的分子機(jī)制的線索。分子伴侶可能幫助恢復(fù)蛋白的損害和可能限制腺泡內(nèi)紊亂的錯(cuò)誤路線蛋白。Bhagat 等（43）報(bào)道HSPs的過度表達(dá)尤其70-kD家族的過度表達(dá)，能防御妨礙胰島素活性的腺泡細(xì)胞損傷。這個(gè)觀察發(fā)現(xiàn)HSPs的表達(dá)與早期胰腺炎鏈級反應(yīng)有關(guān)。確切的機(jī)理仍然不清楚，部分原因是體外HSPs表達(dá)的模型不多。雖然在體內(nèi)用像溺水對于誘導(dǎo)高水平的HSPs是有效的，但這個(gè)途徑對于觀察HSPs上調(diào)作用是不夠全面的。最近Hietaranta （44）等的研究表明，無論在體外或體內(nèi)，溺水能有效地減少NF-kB在超大劑量蛙皮素刺激后的活性。有趣地是，溺水應(yīng)激對TNF誘導(dǎo)的NF-kB的活化無效。細(xì)胞內(nèi)鈣信號對于超大劑量蛙皮素刺激的反應(yīng)在提前溺水的刺激下，明顯減低，這表明溺水的一些作用可能與細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)節(jié)有關(guān)（44）。