COX-2與慢性胰腺炎關(guān)系的研究進(jìn)展

彭立嗣，王凱旋，黃浩杰，李兆申

慢性胰腺炎是一種以頑固性疼痛和胰腺內(nèi)、外分泌功能喪失為主要癥狀的進(jìn)展性和不可逆性疾病，特征性改變是胰腺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的破壞和纖維化，而胰腺纖維化是造成慢性胰腺炎病變不可逆的主要原因[1]。目前對(duì)胰腺纖維化發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制尚不十分清楚，多種細(xì)胞因子被認(rèn)為與該病理變化過程相關(guān)[2]，其中COX-2參與多種炎癥疾病的前列腺素合成，可能在炎癥介質(zhì)、氧化應(yīng)激等刺激下表達(dá)上升并誘導(dǎo)胰腺纖維化?，F(xiàn)將COX-2與慢性胰腺炎關(guān)系的研究進(jìn)展綜述如下。

1 慢性胰腺炎與胰腺星狀細(xì)胞

慢性胰腺炎典型的病理特征是胰腺纖維化。胰腺纖維化的本質(zhì)是以膠原和纖維蛋白為主的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成增多，而分解相對(duì)減少，致使ECM累積過多，而胰腺星狀細(xì)胞(PSCs)在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。PSCs在20世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn)，但自1998年從小鼠和人類身上成功分離并培養(yǎng)PSCs后，才獲得更多關(guān)注。靜息狀態(tài)下的PSCs特征是存在富含維生素A的脂滴，PSCs活化后，這些核周脂質(zhì)液滴從細(xì)胞溶質(zhì)中消失，獲得肌成纖維細(xì)胞樣表型，表達(dá)活化的標(biāo)記物α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)，并增殖、遷移，產(chǎn)生ECM，分泌促炎癥因子和趨化因子[3-4]。由腺泡細(xì)胞、炎性細(xì)胞、血小板、導(dǎo)管細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、癌細(xì)胞和PSCs本身等產(chǎn)生的細(xì)胞因子和生長因子可以激活PSCs并且以旁分泌和自分泌方式誘導(dǎo)這些細(xì)胞應(yīng)答以保持PSCs活化表型，并在慢性胰腺炎纖維化過程中發(fā)揮作用[4]。多種通路(如MAPK、JAK-STAT、Smad、Wnt、Hedgehog、Rho等)均參與了PSCs的促炎癥和促纖維化功能。

2 COX-2的功能

環(huán)氧合酶(COX)是催化花生四烯酸代謝生成前列腺素、白細(xì)胞三烯和血栓素的限速酶[5]。COX有兩種同工異構(gòu)酶，即COX-1和COX-2。COX-1組成性表達(dá)在許多組織中，包括腎和胃腸道黏膜，參與組織穩(wěn)態(tài)的維持[6]。而COX-2是誘導(dǎo)型，在大多數(shù)組織中正常情況下無法被檢測到，可被廣泛的細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)刺激誘導(dǎo)，參與炎癥部位的前列腺素生成[7]。COX-2已被證實(shí)在多種人類炎癥性疾病中過表達(dá)[8]，包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎和幽門螺桿菌胃炎等[9]。

3 COX-2在慢性胰腺炎中的作用

3.1 COX-2在慢性胰腺炎中過表達(dá) COX-2介導(dǎo)的前列腺素生成通常與慢性炎癥的發(fā)生和持續(xù)有關(guān)[10]。Schlosser等[9]分析了35例慢性胰腺炎患者及6例正常胰腺組織中COX-2的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在慢性胰腺炎患者80%的萎縮腺泡細(xì)胞、86%的增生性導(dǎo)管細(xì)胞和97%的胰島細(xì)胞中COX-2均有過表達(dá)，而在正常的胰腺組織中則沒有COX-2表達(dá)，而且慢性胰腺炎患者胰腺組織中的COX-2過表達(dá)與急性胰腺炎的發(fā)作頻率顯著相關(guān)，由此推論COX-2參與慢性胰腺炎的炎癥反應(yīng)以及疾病的進(jìn)展。Koliopanos等[11]采取類似的研究方法，對(duì)比了不同階段慢性胰腺炎及正常胰腺組織中COX-2的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在正常胰腺組織中COX-2僅在胰島細(xì)胞中表達(dá)；早期慢性胰腺炎中COX-2在胰島細(xì)胞及導(dǎo)管細(xì)胞均高表達(dá)；而進(jìn)展期慢性胰腺炎中COX-2在導(dǎo)管細(xì)胞仍高表達(dá)，但在胰島細(xì)胞的表達(dá)與胰島素陽性細(xì)胞的分布及患者糖尿病臨床狀態(tài)相關(guān)，并且在糖尿病患者胰島中COX-2的表達(dá)減弱或沒有表達(dá)，從而認(rèn)為COX-2在慢性胰腺炎的內(nèi)、外分泌功能損傷中發(fā)揮重要作用。也有研究顯示，IL-1β能上調(diào)COX-2的表達(dá)，使前列腺素E2(PGE2)生成增多，并最終導(dǎo)致葡萄糖誘導(dǎo)的胰島β細(xì)胞分泌胰島素的功能受到抑制[12]。Philip等[13]發(fā)現(xiàn)高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠能通過COX-2激活Kras基因，導(dǎo)致胰腺炎癥和纖維化，并最終發(fā)展為胰腺高級(jí)別上皮內(nèi)瘤變(PanINs)和胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)，而COX-2基因敲除的小鼠則可以阻止高脂飲食引起的這些病理改變。

3.2 COX-2激活PSCs對(duì)胰腺纖維化的促進(jìn)作用Sun等[14]證實(shí)COX-2表達(dá)升高與PSCs的激活具有一致性，而非選擇性COX-2抑制劑吲哚美辛能以劑量依賴的方式抑制PSCs的活力和遷移能力，明顯降低α-SMA的表達(dá)。Charo等[15]證明人胰腺星狀細(xì)胞(HPSCs)能表達(dá)COX-2并合成PGE2，而PGE2能刺激HPSC的增殖和遷移，增加ECM和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的表達(dá)，發(fā)揮HPSCs的促纖維化活性，且這種作用是通過EP4受體介導(dǎo)的。Aoki等[16]在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)的活化PSCs中，COX-2過表達(dá)，而在剛分離的靜息PSCs中，COX-2不表達(dá)，COX-2在促炎細(xì)胞因子激活PSCs的過程中是必需的，可能參與慢性胰腺炎的纖維化。

3.3 抑制COX-2對(duì)慢性胰腺炎纖維化的改善作用Reding等[17]用WBN/Kob大鼠模型模擬慢性胰腺炎炎癥和纖維化的病理生理過程，實(shí)驗(yàn)組使用選擇性COX-2抑制劑羅非昔布連續(xù)喂養(yǎng)40周，對(duì)照組僅給予安慰劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組大鼠的慢性炎癥改變及隨后的纖維化明顯被抑制。炎癥初始事件包括巨噬細(xì)胞浸潤并促進(jìn)慢性炎癥發(fā)展，而實(shí)驗(yàn)組的巨噬細(xì)胞數(shù)目較對(duì)照組明顯減少，趨化性實(shí)驗(yàn)中羅非昔布能使巨噬細(xì)胞對(duì)化學(xué)趨化物趨化肽(fMLP)不敏感，證明巨噬細(xì)胞的遷移也是COX-2依賴的。隨后，該研究又在COX-2基因特異性敲除的小鼠和野生型小鼠身上用雨蛙素誘導(dǎo)了慢性胰腺炎，發(fā)現(xiàn)與野生型同窩小鼠相比，幼年的COX-2敲除小鼠組織病理學(xué)評(píng)分降低，而兩組成年小鼠組織學(xué)評(píng)分、膠原沉積則沒有明顯差異，但是COX-2敲除組成年小鼠的α-SMA、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)表達(dá)明顯減弱，因此得出COX-2對(duì)小鼠慢性胰腺炎病程的影響是有限的且呈年齡依賴的結(jié)論[18]。鑒于與大鼠模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差別，認(rèn)為COX-2以“物種特異性”的方式調(diào)節(jié)慢性胰腺炎的炎癥發(fā)展過程，COX-2在鼠科動(dòng)物中不是慢性胰腺炎發(fā)病所必需的[18]。

4 COX-2與其他炎癥介質(zhì)在慢性胰腺炎中的相互作用

慢性胰腺炎的發(fā)病過程中，并非只有單一的信號(hào)通路發(fā)揮作用，是多因素參與的結(jié)果。關(guān)于COX-2與各種信號(hào)通路在慢性胰腺炎中的交互作用的研究也越來越多。

4.1 COX-2與JAK-STAT信號(hào)通路 JAK是一類非跨膜的酪氨酸激酶，通過磷酸化作用調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)這組轉(zhuǎn)錄因子的活性，STAT被激活后進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)調(diào)控靶基因的表達(dá)，JAKSTAT信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化和炎癥反應(yīng)等多種細(xì)胞功能[19-20]。它在PSCs激活中的作用也得到了廣泛深入的研究。Masamune等[21]報(bào)道，血小板源性生長因子(PDGF)通過激活JAK2-STAT3通路誘導(dǎo)PSCs的增殖。慢性胰腺炎患者中血清IL-6水平明顯高于正常對(duì)照組，而IL-6也是通過JAK-STAT通路發(fā)揮其促纖維化的作用[22]。Komar等[23]通過體外、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明JAK-STAT通路抑制劑能減少PSCs的活化并減輕雨蛙素誘導(dǎo)的慢性胰腺炎小鼠模型的炎癥損傷程度。

Gong等[24]構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠模型，使COX-2過表達(dá)于胰腺。實(shí)驗(yàn)組小鼠用Nexrutine敲除NF-κB/STAT3，結(jié)果顯示，17%的對(duì)照組小鼠表現(xiàn)出明顯的慢性胰腺炎改變，如炎癥區(qū)域的外分泌腺減少、大量的纖維化及與之相關(guān)的明顯的導(dǎo)管增生，而實(shí)驗(yàn)組小鼠僅有8.6%出現(xiàn)這些改變，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示COX-2過表達(dá)可促進(jìn)胰腺纖維化，機(jī)制可能與NF-κB的作用及STAT3通路有關(guān)。

4.2 COX-2與Smad信號(hào)通路 TGF-β1是一種已經(jīng)被證實(shí)參與調(diào)節(jié)PSCs活化的促纖維化因子，主要通過TGF-β1/Smad信號(hào)通路發(fā)揮功能[25-26]。TGF-β1與其特異性受體結(jié)合后直接磷酸化Smad2和Smad3，后者再與介質(zhì)Smad(如co-Smad、Smad4)形成復(fù)合體，進(jìn)入細(xì)胞核并激活靶基因的轉(zhuǎn)錄[27-28]。Ohnishi等[29]發(fā)現(xiàn)腺病毒介導(dǎo)的Smad2/3顯性失活突變能抑制PSCs的活化但增強(qiáng)其增殖，Smad2與顯性失活的Smad2/3的共表達(dá)可恢復(fù)PSCs的活化且并不影響其增殖，而Smad3與顯性失活的Smad2/3的共表達(dá)則減弱后者對(duì)PSCs增殖的增強(qiáng)作用而不改變PSCs的活化，由此得出結(jié)論，TGF-β1分別通過Smad2和Smad3信號(hào)通路差異調(diào)節(jié)PSCs的活化和增殖。此外，TGF-β1還能與IL-1β、IL-6以自分泌環(huán)的形式通過Smad2、Smad3和ERK信號(hào)通路促進(jìn)各自對(duì)于PSCs活化和增殖的調(diào)節(jié)作用[30-32]。Li等[33]認(rèn)為Smad7由TGF-β1誘導(dǎo)在細(xì)胞內(nèi)作為抑制劑負(fù)反饋調(diào)節(jié)TGF-β1的信號(hào)傳導(dǎo)，功能性Smad7基因的缺乏會(huì)導(dǎo)致慢性胰腺炎的損害加重。

促炎癥細(xì)胞因子能通過激活TGF-β1/Smad信號(hào)通路誘導(dǎo)PSCs中COX-2的表達(dá)，同時(shí)增加α-SMA的生成，表明PSCs活化被增強(qiáng)，而COX-2抑制劑能阻斷這種增強(qiáng)作用，此外，使Smad2/3顯性失活也可以減弱COX-2、α-SMA及Ⅰ型膠原的表達(dá)。這些結(jié)果說明COX-2在TGF-β1/Smad信號(hào)通路活化PSCs的過程中具有重要作用[16]。這種作用也被證實(shí)能阻斷RECK(一種膜錨定的MMP抑制劑)對(duì)活化的PSCs活性的抑制[34]。還有研究證明慢性胰腺炎起病開始損傷的腺泡細(xì)胞能分泌單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)，通過趨化作用使附近活化的巨噬細(xì)胞堆積，產(chǎn)生并分泌趨化因子、前列腺素、TGF-β等，激活PSCs，促進(jìn)纖維化發(fā)展[17]。而選擇性COX-2抑制劑能抑制這種趨化作用和巨噬細(xì)胞的分泌活性，使膠原及TGF-β的生成明顯下降。

此外，COX-2的表達(dá)受PDGF、TNF-α、IL-1、IL-6、NF-κB等多種轉(zhuǎn)錄因子或促炎癥細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)[11, 35-38]。

5 展 望

目前關(guān)于COX-2與慢性胰腺炎的相關(guān)研究不多，大多基于COX-2能催化生成炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)前列腺素，以及病變胰腺組織中COX-2存在過表達(dá)等回顧性研究提出COX-2與慢性胰腺炎的發(fā)病相關(guān)，但關(guān)于COX-2在慢性胰腺炎中的具體作用機(jī)制還有待更進(jìn)一步的研究證實(shí)。慢性胰腺炎的病因及分子機(jī)制目前仍不明確，多種促炎癥因子和相關(guān)信號(hào)通路被證實(shí)在PSCs的活化、胰腺纖維化等病理過程中發(fā)揮作用，COX-2與其交互作用有望為慢性胰腺炎的預(yù)防及治療提供新的思路及潛在靶點(diǎn)，但仍須深入探索。