大鼠自發(fā)性及藥物相關性胰島纖維化研究進展

周 飛, 王浩安

(1.四川大學華西醫(yī)院 國家成都新藥安全性評價中心, 成都 610041;2. 成都華西海圻醫(yī)藥科技有限公司，成都 610041)

胰腺為大鼠重要的消化和內分泌器官, 由外分泌部和內分泌部構成。胰腺外分泌部主要分泌消化酶, 參與機體對食物的消化; 內分泌部由具有內分泌功能的細胞組成胰島，胰島細胞分泌的激素對葡萄糖的代謝具有重要作用[1,2]。然而隨著年齡的增長,大鼠胰島發(fā)生β細胞增生、胰島纖維化、腫瘤等自發(fā)性病變的發(fā)生率逐漸增高[3]。在毒性病理實際工作中，胰島纖維化雖然是大鼠中較為常見的自發(fā)性疾病，但許多藥物也能引起或加重此改變[4-7]。關于大鼠胰島β細胞增生及一些腫瘤性病變于國內外均可見報道，但自發(fā)性胰島纖維化國外僅有少量報道，而國內未見有相應報道。故本綜述就關于大鼠自發(fā)性及藥物相關性的胰島纖維化進行了歸納及總結，為實驗動物研究、藥物研發(fā)及藥物安全性評價提供參考。

1 胰島纖維化的病理學改變

胰島纖維化的鏡下改變可分為胰島毛細血管擴張、出血和炎癥、色素沉著和纖維化4種典型病理學改變[3-12]。胰島毛細血管的擴張是病程的起始階段胰島出血、炎癥、色素沉著為病理進程的發(fā)展階段, 纖維化是病理進程后期階段。出血表現(xiàn)為胰島中心或周邊可見紅細胞漏出血管并伴有色素沉著或/和吞噬有色素的巨噬細胞浸潤[10-13]。透射電子顯微鏡觀察可見出血的胰島毛細血管周邊有遷移出并吞噬有紅細胞的巨噬細胞，大量成熟的膠原纖維包裹血管, 毛細血管內皮未見明顯改變。色素為含鐵血黃素, Perl's blue特殊染色為陽性, 部分胰島中可見色素沉著但未見出血。偶可見胰島中或周邊炎細胞浸潤及水腫等進行性反應。纖維化的胰島體積增大，胰島被增生的纖維結締組織分隔成多個細胞小團, 鏡下表現(xiàn)為細胞團塊像島嶼樣漂浮于纖維組織中, 即所謂的漂浮現(xiàn)象。胰島的上述病理改變在胰腺3個區(qū)域(頭、體、尾)的分布上未見差異[10]。

2 大鼠自發(fā)性胰島纖維化

2.1 病變分布譜

胰島纖維化可見于多種嚙齒類動物中。Homo-Delarchei等[8]在4月齡的糖尿病非肥胖Goto-Kakizaki(GK) 大鼠中描述了“大胰島”的存在，這些“大胰島”的內分泌細胞被纖維組織破壞。自發(fā)性糖尿病Torii大鼠(SDT)在疾病的發(fā)生過程中, 胰島內或胰島周圍同樣會出現(xiàn)纖維化并伴有炎癥[9]。Hayden等[10]在Ren2高血壓轉基因大鼠中發(fā)現(xiàn)存在胰島早期纖維化的超微病理學改變。毒理學試驗中, 老齡SD大鼠也可見局限于胰島且對周圍腺泡組織影響較小的出血、纖維化和增生的自發(fā)性改變[4]。

Imaoka等[11]研究表明，大鼠胰島毛細血管擴張最早可見于8周齡，而胰島出血、色素沉著和纖維化最早可在12周齡中出現(xiàn)。Dillberger[3]報道，3.5月齡雄性SD大鼠胰島纖維化的發(fā)生率為20%。然而，也有報道[14]顯示在102周齡時，SD大鼠胰島部分纖維組織被重新吸收，從而使纖維化的發(fā)病率降低。Imaoka等[11]應用線性回歸算出以上病理改變的發(fā)生率與時間的關系方程式，詳見表1。

表1 SD大鼠胰島纖維化病變發(fā)生率與時間的關系方程式

2.2 病變的性別差異性

大鼠自發(fā)性胰島纖維化在各報道中均為雄性發(fā)生率及嚴重程度高于雌性[11-15]。Dillberger[3]報道，14月齡的雄性SD大鼠, 其胰島纖維化的發(fā)生率可高達90%; 而雌性SD大鼠在14月齡時, 發(fā)生率僅為20%。有研究[16]認為胰島纖維化雌雄差異性是由于雌雄動物新陳代謝不同所致，因雄性大鼠體質量增長快于雌性大鼠，故雄性大鼠的新陳代謝較雌性旺盛, 從而對供血量及氧的消耗多于雌性，雄性大鼠胰島因血氧供應問題而產生纖維化。報道[17,18]顯示雌激素具有血管內皮保護作用，故Imaoka等[11]認為，老齡雄性大鼠較低的血清雌二醇水平意味著缺乏血管保護功能，從而引起紅細胞漏出胰島毛細血管(即微出血)，進而引起一系列炎性改變，最終導致胰島纖維化。Hajdu等[7]給予閹割的SD大鼠雌激素，可減少胰島體積增大和纖維化的發(fā)生率。Shinohara等[19]研究表明，當對自發(fā)性糖尿病大鼠做卵巢切除術后，胰島內及周邊炎細胞浸潤，色素沉著及纖維化等病理改變的發(fā)生率要高于假手術組，而這種現(xiàn)象可以通過注射雌激素得以緩解。Imaoka等[15]進一步研究表明，皮下注射β-雌二醇3-苯甲酸酯(EB)26周能夠抑制雄性大鼠胰島炎癥的發(fā)生、降低纖維化的發(fā)生率, 但不能夠抑制各年齡段大鼠胰島出血的病變。所以他們認為細胞核內的雌激素受體信號通路可能并沒有直接參與對胰島炎癥/纖維化的抑制過程，而EB的作用可能是抑制肌成纖維細胞的出現(xiàn)，從而抑制胰島纖維化[14]。

3 藥物相關性胰島纖維化

Kaduk等[20]通過脂肪乳溶解的Busulfan(Myleran?, Busulfex)?(白消安，馬利蘭?，一種烷基化抗腫瘤藥)飼喂雄性Wistar大鼠，見大鼠胰島周邊出血及纖維化。推測可能為Busulfan沉積于毛細血管周細胞中導致胰島內及周邊的有孔毛細血管損傷加重。而持續(xù)性毛細血管損傷引起出血，最終導致胰島纖維化，萎縮及高血糖癥。但該藥在人身上已使用多年，未見像大鼠胰島毒性的報道。

大鼠靜脈注射給予凝血因子Xa抑制劑Rivaroxaban(利伐沙班)后，在有效劑量范圍內除導致機體低凝狀態(tài)異常引發(fā)多處器官出血外，還見胰島周邊出血、炎癥、纖維化以及含鐵血黃素沉著的病理學改變[21]。

脾酪氨酸激酶(Spleen tyrosine kinase, Syk)是一種非受體類酪氨酸激酶，是包含有免疫受體酪氨酸激活基序的免疫受體的一種重要下游信號酶。在對脾酪氨酸激酶抑制劑的研究中，Long等[22]對SD大鼠、CD-1小鼠、Beagle犬和食蟹猴分別經口灌胃給予一種脾酪氨酸激酶抑制劑，表明該抑制劑可引起SD大鼠胰島周邊出血及纖維素沉積。而其余種屬的實驗動物均未見該病理學改變。引起SD大鼠胰島出現(xiàn)上述病變的原因可能是脾酪氨酸激酶抑制劑破壞了胰島處血小板-內皮細胞的穩(wěn)態(tài)。

Bruton's絡氨酸激酶(Btk)是有關于B細胞和骨髓細胞信號轉導通路中的關鍵激酶。Erickson等[23]通過經口灌胃給予SD、Wistar和F344大鼠以及Beagle犬包括Ibrutinib和Spebrutinib在內的多種Bruton's絡氨酸激酶抑制劑后，3個品系的大鼠均出現(xiàn)胰島出血、色素沉著和胰島纖維化的改變，但SD大鼠最為敏感，而在Beagle犬中未見胰島出現(xiàn)類似改變。作者推測該病理學改變是由于大鼠的胰島微血管受損所致。

Brenneman等[4]分享了一系列其公司未上市的受試物對大鼠胰島損傷的毒性機制，病變主要發(fā)生在胰島周圍的內外分泌部交界處(endocrine-exocrine interface, EEI)。由這些受試物誘導的胰島纖維化未見性別差異性。胰島素產生和/或釋放的改變可能繼發(fā)于胰島的損傷。病變表現(xiàn)為輕微受損的胰島周圍出現(xiàn)充有血液的擴張間隙，然后混合性炎細胞浸潤、血漿滲出、出血以及纖維素沉著使得內外分泌部交界處的邊界消失。更長期受影響的胰島則出現(xiàn)纖維化以及偶見的含有含鐵血黃素的巨噬細胞。他們認為可能是受試物增加了胰島部位的血流，加之大鼠胰島EEI血管為薄壁有孔毛細血管，這些血管更加容易受損或漏出血液成分。

4 結語

綜上所述, 無論是自發(fā)性還是藥物相關性的胰島纖維化均與胰島血管損傷有關。老齡大鼠胰島血管受損而導致自發(fā)性胰島纖維化的具體機理至今未見定論[11]。藥物相關性的大鼠胰島纖維化在其他種屬相應的藥物研究試驗中均未見相應胰島改變，可能原因為種屬間胰島解剖結構的差異性所致： 多數哺乳動物中，胰腺的主要血液流向為供應胰島的血液出胰島后通過腺泡門脈系統(tǒng)擴散到周邊外分泌部; 然而在大鼠中, 供應外分泌部和胰島的血管為兩條不同的血管, 最終于胰島周邊的腺泡門脈系統(tǒng)匯合[4,24]。大鼠胰島采用分支血管獨立供血的體系可能是導致高新陳代謝胰島的有孔毛細血管更易受損的原因。故在大鼠毒理學試驗中，若胰島纖維化為藥物相關性改變，其在犬、猴等的毒理學試驗及藥物臨床研究中可能不會出現(xiàn)，這對于藥物的毒性研究及風險評估具有重要意義。

大鼠自發(fā)性胰島纖維化與年齡相關, 以老齡大鼠多見, 發(fā)生率可參考Imaoka等[11]的線性回歸方程,且存在性別差異性，即主要以雄性多見。而藥物相關性的胰島纖維化不具有年齡相關性，于各年齡段可見，且不具有性別差異性。再者, 藥物及其代謝產物是否對血管有影響也可用于判定大鼠胰島纖維化為自發(fā)性或藥物相關性的一個提示性指標。