損傷相關(guān)分子模式與急性胰腺炎研究進(jìn)展

宗春輝，劉洪斌，吳尚為

綜述

損傷相關(guān)分子模式與急性胰腺炎研究進(jìn)展

宗春輝，劉洪斌，吳尚為

急性胰腺炎最早的病變起源于胰腺腺泡細(xì)胞。腺泡細(xì)胞內(nèi)酶原顆粒過(guò)早地被激活、腺泡細(xì)胞壞死并啟動(dòng)固有免疫反應(yīng)，在其發(fā)病機(jī)制中占重要地位，對(duì)轉(zhuǎn)歸至關(guān)重要。關(guān)于急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制有許多學(xué)說(shuō)，其中損傷相關(guān)分子模式學(xué)說(shuō)日益受到學(xué)者的關(guān)注，該學(xué)說(shuō)的提出為治療提供了新的途徑和方法。

損傷相關(guān)分子模式；急性胰腺炎；發(fā)病機(jī)制；治療方法

急性胰腺炎（Acute pancreatitis，AP）是一種由于胰管阻塞或外分泌活動(dòng)加速、胰管內(nèi)壓突然增高以及胰腺血液供應(yīng)不足等原因引起的急性炎癥，起病急、發(fā)展快，約20%～30%的患者可發(fā)展為重癥急性胰腺炎并導(dǎo)致多器官功能衰竭綜合征，總體死亡率約5%～10%[1]。至今仍未有特異性治療方法，對(duì)其致病機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚未完全清楚。2004年，Seong和Matzinger[2]就固有免疫與炎癥關(guān)系的免疫學(xué)新機(jī)制，提出了損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular pattern，DAMP)，炎癥信號(hào)通路在創(chuàng)傷、膿毒癥、AP及其器官損傷中起重要作用。多數(shù)DAMP分子在細(xì)胞內(nèi)有確定的功能，一旦因損傷而釋放到細(xì)胞外，即可激活機(jī)體固有免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致組織器官進(jìn)一步損傷。本文基于損傷相關(guān)分子模式學(xué)說(shuō)，對(duì)DAMP與AP研究進(jìn)展做一綜述。

1 DAMP機(jī)制

1.1 線(xiàn)粒體DAMP(mitochondrial DAMPs，MTD） DAMP可來(lái)自細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外，其中細(xì)胞內(nèi)DAMP最受關(guān)注。最主要的細(xì)胞內(nèi)DAMP分子現(xiàn)在認(rèn)為是組織細(xì)胞破裂后釋放的MTD，包括甲酰肽和線(xiàn)粒體DNA。組織損傷后細(xì)胞破裂，線(xiàn)粒體釋放入血，線(xiàn)粒體甲酰肽會(huì)被甲?；氖荏w(formylpeptide receptor，F(xiàn)PR)或甲酰肽類(lèi)受體(formylpeptide receptor-like-1，F(xiàn)PRL1)識(shí)別為外源性物質(zhì)并啟動(dòng)機(jī)體固有免疫系統(tǒng)。線(xiàn)粒體的DNA與細(xì)菌DNA相似，都具有未甲基化的CPG二核苷為核心的回形序列。而人體細(xì)胞通常為甲基化的CPG結(jié)構(gòu)，CPG特征結(jié)構(gòu)是機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別自身和異體的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱(chēng)為“免疫刺激DNA序列”[3-4]，線(xiàn)粒體DNA作為DAMP作用于Toll樣受體9（Toll-like receptors 9，TLR9）在無(wú)菌性損傷中通過(guò)免疫活動(dòng)引起損傷[5]。

因此，線(xiàn)粒體作為一種特殊DAMP分子，組織細(xì)胞破裂后釋放入循環(huán)，可以解釋有時(shí)即便在沒(méi)有發(fā)生感染的情況下，也會(huì)發(fā)生與感染相似的無(wú)菌性全身炎性反應(yīng)綜合征(sys-te mic inflammatory response syndrome，SIRS)。器官損傷后，胞內(nèi)MTD釋放到胞外，通過(guò)TLRs（Toll-like receptor superfamily，TLRs)和模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors，PRRs)激發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)。具體信號(hào)途徑∶⑴通過(guò)質(zhì)膜或者有TLRs的參與，會(huì)導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的表達(dá)如pro-IL-1β和pro-1L-18。⑵通過(guò)質(zhì)膜P2X7受體和細(xì)胞溶質(zhì)受體(Nod-like receptor，NLR)介導(dǎo)炎性反應(yīng)并促進(jìn)半胱天冬酶1的成熟，進(jìn)一步促進(jìn)pro-IL-1β和pro-1L-18的成熟，引起機(jī)體炎癥反應(yīng)。這兩個(gè)途徑并非單一發(fā)揮作用，而是相互促進(jìn)。目前已有研究證實(shí)，MTD可引起器官組織的損傷。Qin Zhang等[6]向大鼠肝靜脈注射5%的MTD，3 h后即發(fā)現(xiàn)肺部炎癥損傷，白蛋白、IL-6、彈性蛋白酶釋放增加；支氣管肺泡灌洗液及肝臟中發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞增加。

1.2 高遷移率族蛋白(high mobility group box chromosomal protein，HMGB)1973年，Goodwin等在牛胸腺中首次提取鑒定了一種含量豐富的非組蛋白核蛋白，該蛋白分子量約30 kD，富含電荷，并因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中遷移率快的特性而命名為HMGB。隨后研究發(fā)現(xiàn)，HMG是一個(gè)大家族，目前HMGB分為∶HMGB1、HMGB2和HMGB3 3類(lèi)。HMGB1是含量最豐富的HMG蛋白，平均10～15個(gè)核小體中含有一個(gè)HMGB1分子。近年來(lái)大量研究結(jié)果表明，HMGB1可能作為重要的晚期炎癥介質(zhì)參與重癥胰腺炎的全身炎癥反應(yīng)和多器官功能不全。在大多數(shù)急性胰腺炎中，胰腺損傷后HMGB1通過(guò)壞死的腺泡細(xì)胞被釋放入血，在血清中作為AP嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)[7]，并可導(dǎo)致遠(yuǎn)隔器官損傷[8]。

1.3 熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)是分子量約70 kD的熱休克蛋白，是熱休克蛋白家族中組重要的一員，被稱(chēng)為主要熱休克蛋白，包括分子量為68、72、73、75、78 kDa等的20余種蛋白。正常情況下，HSP70位于細(xì)胞漿內(nèi)，表達(dá)水平較低。在高溫及各種有害應(yīng)激狀態(tài)下，HSP70的合成速度顯著增加，并迅速移入細(xì)胞核內(nèi)包圍核仁，細(xì)胞漿內(nèi)只有少量存在。應(yīng)激消除后，細(xì)胞處于恢復(fù)階段時(shí)，細(xì)胞核內(nèi)HSP70又返回胞漿，且在細(xì)胞漿內(nèi)呈低水平表達(dá)，再次應(yīng)激又重新返回細(xì)胞核。外源性HSP70在嚙齒類(lèi)動(dòng)物(如鼠等)AP模型中可加重胰腺損傷[9]，是否作為潛在的DAMP發(fā)揮作用尚不清楚[10]。

1.4 細(xì)胞代謝產(chǎn)物 多種細(xì)胞代謝產(chǎn)物如尿酸、ATP及其代謝產(chǎn)物ADP和腺苷等，在應(yīng)激狀態(tài)下均可作為DAMP分子，通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)方式釋放至胞外，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[11]。這些代謝產(chǎn)物可以和多形核白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞嘌呤型受體P2X7結(jié)合，然后激活炎癥小體，進(jìn)一步激活炎癥因子前體并釋放炎癥因子導(dǎo)致炎性反應(yīng)。P2X7基因缺失的動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)性AP模型中降低了胰腺損傷和炎性反應(yīng)[12]。

2 DAMP引起AP的可能機(jī)制

胰腺腺泡細(xì)胞損傷后，釋放的DAMP分子通過(guò)多種機(jī)制激活固有免疫和獲得性免疫，刺激或抑制炎癥因子反應(yīng)。如HMGB1和尿酸等可促進(jìn)炎癥反應(yīng)；HSP70和腺苷等則具有免疫抑制作用，抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。因此，DAMP分子促炎與抑炎之間的平衡，將決定AP炎癥反應(yīng)的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。

2.1 調(diào)節(jié)固有免疫發(fā)展方向 AP時(shí)胰腺間質(zhì)水腫、充血、散在點(diǎn)狀脂肪壞死和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，HSP70作為免疫抑制分子，可對(duì)AP起保護(hù)作用，但機(jī)制尚不明確。Frossard等[13]認(rèn)為，HSP70可以增加NF-κB-IκB復(fù)合物的穩(wěn)定性，減少NF-κ B從胞漿向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，從而抑制相關(guān)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，減輕胰腺的炎癥反應(yīng)。Bhagat等[14]推測(cè)，HSP70可能是通過(guò)以下途徑干擾溶酶體酶和胰蛋白酶原的共區(qū)域化，從而減少胰腺內(nèi)胰蛋白酶原的激活，起到減輕胰腺炎的作用：⑴HSP70作為分子伴侶，能夠協(xié)助蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的跨膜移位，因而能夠調(diào)節(jié)各種酶類(lèi)在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸；⑵HSP70能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的鈣穩(wěn)態(tài)，從而阻止腺泡細(xì)胞內(nèi)組織蛋白酶B從溶酶體向酶原顆粒轉(zhuǎn)移，抑制由此而產(chǎn)生的胰蛋白酶原激活。

2.2 直接促進(jìn)炎性介質(zhì)一氧化氮(nitric oxide，NO）釋放 研究表明，NO在急性胰腺炎的發(fā)病過(guò)程中起到很重要的作用，特別是在SAP發(fā)病過(guò)程中[15]。NO是多種細(xì)胞分泌產(chǎn)生的具有多重功能的炎癥介質(zhì)，大量產(chǎn)生時(shí)可增加前炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，擴(kuò)大炎癥反應(yīng)。在AP早期時(shí)，NO能調(diào)節(jié)胰腺的內(nèi)外分泌功能和胰腺的微循環(huán)。但大量的NO可引起細(xì)胞毒性作用，造成臟器低灌注，增加血管通透性和蛋白溢出。因此，血清NO濃度高低與急性胰腺炎的病情嚴(yán)重程度相關(guān)，可作為急性胰腺炎預(yù)后的早期預(yù)報(bào)。HSP70能上調(diào)巨噬細(xì)胞內(nèi)一氧化氮合成酶表達(dá)，促進(jìn)NO釋放，加重胰腺損傷。

2.3 誘導(dǎo)炎性細(xì)胞向胰腺炎癥部位遷移 過(guò)度的炎癥反應(yīng)所致的白細(xì)胞產(chǎn)物對(duì)自身組織細(xì)胞的攻擊和炎癥性細(xì)胞因子所致的循環(huán)障礙，是胰腺炎時(shí)胰腺本身和胰外臟器損傷的基本原因。有研究表明，HSP70、HMGB1等DAMP均可通過(guò)PRRs誘導(dǎo)趨化因子產(chǎn)生或上調(diào)趨化因子受體表達(dá)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞向炎癥部位遷移，加重炎性反應(yīng)。

2.4 增加炎性細(xì)胞黏附浸潤(rùn)能力 白細(xì)胞的過(guò)度激活，是急性胰腺炎病理過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以損害鄰近的內(nèi)皮細(xì)胞和周?chē)难芡饨M織，阻斷微循環(huán)血流，導(dǎo)致毛細(xì)血管滲漏綜合征，使重要臟器間質(zhì)水腫。胰腺的水腫滲出依賴(lài)于炎癥部位白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞膜表面黏附分子的表達(dá)及功能。實(shí)驗(yàn)證明，急性胰腺炎時(shí)，血漿可溶性黏附分子、胰腺及胰外組織的黏附分子呈高表達(dá)狀態(tài)，其值的高低與急性胰腺炎的嚴(yán)重程度、并發(fā)癥的發(fā)生及死亡率的高低相關(guān)。多種DAMP分子均可上調(diào)黏附分子表達(dá)，例如細(xì)胞外HMGB1可刺激人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表面上調(diào)表達(dá)細(xì)胞間黏附因子和血管細(xì)胞黏附分子，促進(jìn)IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子的釋放[16]。

3 有關(guān)的治療方法

DAMP分子及其受體和信號(hào)途徑參與了AP的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸，因此用藥理學(xué)的手段對(duì)抗DAMP分子引起的AP炎癥反應(yīng)，可對(duì)AP的治療將起到積極作用。目前主要從以下途徑進(jìn)行治療。⑴藥物對(duì)抗DAMP發(fā)揮作用的信號(hào)途徑，如阻斷TLR9和TLR7信號(hào)途徑，可減輕胰腺細(xì)胞壞死和肺部損傷[17]。在實(shí)驗(yàn)性SAP模型中使用caspase 1的抑制劑治療后，胰腺細(xì)胞壞死和胰腺I(mǎi)L-1β的產(chǎn)生使死亡率下降[18]。⑵使用DAMP受體拮抗劑，減輕AP炎癥反應(yīng)。Yasuda等[19]在實(shí)驗(yàn)性SAP模型中使用氯喹抑制胞內(nèi)體酸化并激活某些TLRs，減小了胰腺損傷的嚴(yán)重程度并減少了死亡率。Hoque R等[20]通過(guò)使用P2X7受體的小分子抑制劑，減小了AP模型中胰腺的損傷和炎癥。⑶藥物抑制DAMP分子的生成。別嘌呤醇是一種黃嘌呤氧化酶抑制劑，可減少尿酸的形成，從而減少尿素酶介導(dǎo)的Nlrp3/caspase 1的激活，減輕了組織損傷。實(shí)驗(yàn)證明，別嘌呤醇不僅可減少實(shí)驗(yàn)性AP模型胰腺損傷，同樣減少了在隨機(jī)對(duì)照組中因內(nèi)鏡逆行膽胰管造影后胰腺炎的發(fā)生[21]。⑷藥物對(duì)抗AP的主要效應(yīng)細(xì)胞因子，如重組IL-1受體拮抗劑在實(shí)驗(yàn)性SAP模型中降低了胰腺損傷和炎癥反應(yīng)，但I(xiàn)L-18的藥理拮抗劑尚未在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭惺褂谩?/p>

通過(guò)對(duì)固有免疫反應(yīng)的抑制雖然可減輕AP的炎癥反應(yīng)但同時(shí)又加重了胰腺的感染。Sawa等[22]在TLR4缺損的C3H/HeJ小鼠中通過(guò)十二指腸結(jié)扎導(dǎo)致AP模型中發(fā)現(xiàn)這些動(dòng)物肝和腎的損傷減輕但胰腺的感染程度加重。同樣，HMGB1的中和抗體減輕了AP模型中胰腺和遠(yuǎn)隔器官的損傷但加重了胰腺的感染程度[23]。對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，使用TLR拮抗劑后是否能增加感染率尚不清楚，但某些TLRs缺陷的人在兒童期并沒(méi)有感染率的增加。

AP的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，但DAMPs概念的提出、DAMP分子的發(fā)現(xiàn)及作用機(jī)制的闡明和使用DAMP拮抗劑治療AP，將促進(jìn)人們對(duì)AP發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)和理解，為AP的臨床防治提供新的途徑和方法。

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（收稿：2013-06-06 修回：2013-09-20）

（責(zé)任編輯 王 豐 屈振亮）

研究涉及基金項(xiàng)目的標(biāo)識(shí)

論文所涉及的基金項(xiàng)目，應(yīng)在文章首頁(yè)左下角以“基金項(xiàng)目”作為標(biāo)識(shí)注明基金項(xiàng)目名稱(chēng)，并在圓括號(hào)內(nèi)注明其項(xiàng)目編號(hào)。基金項(xiàng)目名稱(chēng)應(yīng)按國(guó)家有關(guān)部門(mén)規(guī)定的正式名稱(chēng)填寫(xiě)，多項(xiàng)基金應(yīng)依次列出，其間以分號(hào)（；）隔開(kāi)。如“基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（30271269）；‘十五’國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（2003AA205005）”，作為腳注的第一項(xiàng)。

R657.5+1

A

1007-6948(2013)06-0714-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2013.06.045

天津市中西醫(yī)結(jié)合急腹癥研究所藥理室（天津 300100）

劉洪斌，E-mail：chunhui993@163.com