乳脂球表皮生長因子8在急性胰腺炎中的作用研究進展

韓明，周軍，雷霆

（1.陜西中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院中西醫(yī)臨床醫(yī)學系，陜西咸陽712046；2.陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院普通外科，陜西 咸陽712046）

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）是一種以自噬失調、過度炎癥反應和微循環(huán)功能障礙為特征的疾病，也是臨床上一種常見的急腹癥，發(fā)病率在逐年不斷上升，顯著增加了其對醫(yī)療服務的負擔[1]。其主要病因包括膽道相關疾病如膽石癥、大量的酒精攝入、代謝性疾病如高脂血癥和高鈣血癥等[2-3]。雖然大部分情況下輕型AP 是一種自限性疾病，但近30%的患者會進展為重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP），伴發(fā)胰腺感染壞死，腸屏障功能障礙和細菌移位[4]，病情嚴重時出現(xiàn)膿毒血癥和多器官功能衰竭（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），病死率高達20%[5]。隨著對AP 的深入研究，近年來對AP 的發(fā)病機制及病理生理有了更多的理解，但目前尚沒有針對AP 治療的特效靶向藥物，臨床治療仍存在很大的局限性[6]。乳脂球表皮生長因子8（milk fat globule epidermal growth factor 8，MFG-E8）是一種外周糖蛋白，具有抗自身免疫性和炎性疾病等多種生物活性[7]。研究[8]顯示MFG-E8 參與AP 的病理生理過程，可能是AP 的內源性保護介質。本文就MFG-E8 的結構功能及其在AP 中的作用機制，同時以MFG-E8為靶點進行AP 治療的相關文獻作一綜述，為今后AP 的臨床診治提供新的切入點。

1 MFG-E8的結構和功能

MFG-E8 也稱乳糖酶、乳凝集素，是由乳腺上皮細胞、活化的巨噬細胞分泌的一種親脂性抗炎糖蛋白[9]，在1990年首次被發(fā)現(xiàn)其位于乳腺導管的乳汁脂肪球膜上[10]，后由Collins 等[11]證實其位于人體的15 號染色體上，具體為15q25 即2 區(qū)5 帶。MFG-E8 的N 末端包含2 個重復序列的表皮生長因子樣（EGF）結構域，在其第二個EGF 中有一個能夠與細胞膜表面的整聯(lián)蛋白二聚體結合的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）整合素序列，促進整合素受體αvβ3/5 相關信號轉導和細胞間的黏附、增殖和凋亡。在其C 末端為兩個酪氨酸激酶受體F5/8C 結構域，與動物凝集素和凝血因子V 和VIII 的C2 結構域具有同源性，其能夠特異性結合細胞膜表面的磷脂雙層，有利于MFG-E8 黏附到細胞膜上[12-13]。MFG-E8 作為凋亡細胞和吞噬細胞之間的橋梁分子，標記它們并進行定向清除。凋亡細胞膜上的磷脂酰絲氨酸（phosphatidyl serine，PS）能夠被MFG-E8 特異性結合，而MFG-E8 對PS 結合位點的競爭能夠調節(jié)固有的凝血級聯(lián)，延長凝血酶原時間， 參與血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）依賴性新生血管的形成以及腸細胞遷移和腸修復[14]。鑒于MFG-E8 的多種生物學功能，目前研究發(fā)現(xiàn)MFG-E8 在多種疾病中發(fā)揮重要的作用，包括膿毒癥[15]、帕金森病[16]、動脈粥樣硬化[17]、肝細胞肝癌[18]、敗血癥[19]、骨關節(jié)炎[20]等。

2 MFG-E8在AP發(fā)生、發(fā)展中的作用機制

MFG-E8 在動物和人體內廣泛分布，包括乳腺、肝臟、胰腺、腸道、乳腺上皮細胞、血管內皮細胞、小腸固有層的單核細胞、表皮角質細胞、未成熟的樹突狀細胞等[21-22]。目前研究[23-24]發(fā)現(xiàn)MFG-E8 對急慢性胰腺炎均有一定的治療作用。同時有研究[25-26]證實，中藥甘遂和郭清胰湯通過恢復腸黏膜屏障中MFG-E8 的水平作為評估SAP 治療的效果。因此MFG-E8 可能作為評價AP 治療有效性的潛在生物標志物。

2.1 減輕胰腺腺泡細胞損傷

研究發(fā)現(xiàn)在蛙皮素誘導的小鼠AP 模型中，AP急性期MFG-E8 主要在胰腺導管上皮細胞中持續(xù)表達，而在AP 恢復期時主要在胰腺腺泡細胞和血管內皮細胞中表達，且MFG-E8 的表達水平與AP 的嚴重程度呈負相關，即病情越重MFG-E8 的表達水平越低[8,23]。在蛙皮素、脂多糖和左旋精氨酸誘導的AP 小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，MFG-E8 缺乏的AP 小鼠會經歷過度的氧化應激反應，胰腺損傷更嚴重，腺泡細胞再生受損且壞死增加，同時線粒體出現(xiàn)功能障礙，而給予重組MFG-E8（rmMFG-E8）治療后明顯減輕了AP 模型小鼠胰腺損傷，改善其胰腺結構，恢復胰腺腺泡的再生和線粒體功能，并清除壞死的腺泡，同時降低血清淀粉酶、脂肪酶，顯著提高AP 模型小鼠的存活率[23]，然而其具體機制尚不清楚。此外rmMFG-E8 通過抑制內質網(wǎng)應激誘導的分子伴侶介導的自噬，阻止胰腺星狀細胞激活，從而減輕胰腺纖維化，治療慢性胰腺炎[24]。

2.2 抑制炎癥反應

在AP 的炎癥進展過程中，促炎細胞因子和趨化因子驅動炎癥級聯(lián)程度，而促炎細胞因子的釋放決定AP 的炎癥程度，因此減少炎癥因子的釋放是治療AP 的關鍵環(huán)節(jié)。研究[27]發(fā)現(xiàn)MFG-E8 是一種直接的抗炎分子，可以減輕炎癥反應和組織損傷。MFG-E8 通過凋亡細胞上的PS 和巨噬細胞上的αvβ 3/5 整合素之間形成的橋梁來增強巨噬細胞的吞噬作用，這種清除功能避免凋亡細胞釋放大量炎癥介質，從而能夠增加其抗炎特性，同時在生理上有助于維持宿主免疫系統(tǒng)[28]。此外，MFG-E8 介導的凋亡細胞吞噬作用抑制核因子κB （NF-κB）、MAPK、p38 和STAT-3 信號通路，下調炎癥反應，同時調節(jié)細胞內ERK1/2 和JNK 信號，促進巨噬細胞重編程，以減少促炎細胞因子的產生[29-31]。Toll樣受體4（TLR4）是免疫系統(tǒng)細胞表達的跨膜信號轉導蛋白，識別病原體相關分子模式并激活信號通路，啟動針對病原體的免疫和炎癥反應。Matsuda 等[32]發(fā)現(xiàn)MFG-E8 能夠介導TLR4 信號調節(jié)而改善膿毒癥，降低巨噬細胞中白介素6（IL-6）和IL-1β 水平，下調腫瘤壞死因子α（TNF-α），從而減輕炎癥反應。在膿毒癥中，中性粒細胞通過內皮細胞和基質過度遷移到炎癥部位會導致組織器官損傷，而涉及到整合素結合的中性粒細胞黏附在此過程中發(fā)揮重要作用。研究顯示MFG-E8 衍生的短肽68（MSP68）對中性粒細胞黏附纖連蛋白和內皮細胞有很強的抑制作用，能夠阻礙中性粒細胞黏附，減少中性粒細胞浸潤，同時不影響其氧化功能[33]。Bu 等[8]研究發(fā)現(xiàn)rmMFG-E8 能夠減少AP 小鼠模型的胰腺炎性細胞浸潤，并改善胰腺水腫、 壞死的程度。 此外在炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）小鼠模型中給予rmMFG-E8 治療后發(fā)現(xiàn)，結腸中促炎細胞因子和趨化因子的表達減少、中性粒細胞浸潤和凋亡細胞的計數(shù)也顯著減少，同時結腸黏膜下水腫和肌層黏膜肥大也明顯減輕。提示MFG-E8 促進結腸炎中凋亡細胞清除，減少腸道組織炎癥[34]。而減輕腸道炎癥，保護腸黏膜屏障功能是緩解AP 的重要舉措。因此，MFG-E8 可能通過復雜的機制促進胰腺炎癥損傷的恢復。

2.3 恢復線粒體功能

線粒體調控細胞凋亡和氧化應激反應，維持細胞內Ca+穩(wěn)態(tài)，當其損傷時會導致細胞能量代謝障礙、線粒體膜通透性改變、細胞內Ca+超載、自噬受損等，最終介導胰腺腺泡細胞壞死和凋亡[35-37]，所以線粒體功能障礙是介導AP 發(fā)生發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。線粒體生物發(fā)生、融合和分裂是保證健康線粒體動力學的重要環(huán)節(jié)，其中過氧化物酶體增殖物激活受體γ 輔助活化因子1 （peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）和線粒體轉錄因子 A （transcription factor A mitochondrial，TFAM）是線粒體生物發(fā)生的重要調節(jié)因子，線粒體融合蛋白2（mitofusion-2，MFN-2）調節(jié)線粒體融合， 線粒體動力相關蛋白1（dynamin-related protein1，Drp1）和線粒體分裂蛋白1（mitochondrial fission protein 1，F(xiàn)is1）兩者共同調控線粒體分裂，它們對維持線粒體的正常功能至關重要[38-39]。Ren 等[23]在其研究中發(fā)現(xiàn)，左旋精氨酸誘導的AP 小鼠模型中，胰腺中線粒體產生的ATP水平明顯降低，免疫組織化學染色和免疫印跡分析顯示TFAM、MFN-2 和PGC-1α 在AP 小鼠中模型中下調，而Drp1 和Fis1 在誘導AP 后上調，給予MFG-E8 治療后，線粒體ATP 水平恢復到94.7%，同時PGC-1α、TFAM 和MFN-2 水平明顯增加，且Drp1 和Fis1 的表達降低。

線粒體功能障礙會導致細胞出現(xiàn)過度的氧化應激反應，而丙二醛（malondialdehyde，MDA）是脂質過氧化的終產物，能夠影響線粒體內的關鍵酶活性及呼吸鏈復合物，其含量的變化間接反應細胞的損傷程度，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）、鐵還原抗氧化能力（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP） 和NADH脫氫酶代表細胞的抗氧化能力，當其水平降低時提示線粒體可能存在損傷。在AP 動物模型的小鼠胰腺中發(fā)現(xiàn)，MDA 水平顯著增加，而SOD、FRAP 和DADH 脫氫酶活性降低，經MFG-E8 治療后DADH脫氫酶的活性幾乎恢復正常水平，同時降低了AP小鼠的丙二醛含量，增加了SOD 和FRAP。AP 還與磷酸化黏著斑激酶（FAK） 和轉錄激活因子3（STAT3）的水平降低有關，而給予rmMFG-E8 治療將磷酸化FAK 和STAT3 的水平提高到正常水平，因此給予MFG-E8 可能通過激活整合素-FAK-STAT3信號通路來恢復線粒體功能[23]。綜上所述，MFG-E8治療改善了線粒體生物發(fā)生，增加了線粒體融合并抑制了AP 中的線粒體裂隙，最終修復線粒體的結構和功能，從而減輕細胞中的過度氧化應激反應，防止AP 進展。然而目前關于MFG-E8 在線粒體中的其他具體作用機制研究尚少，深入研究MFG-E8 對線粒體的作用機制對AP 的治療具有巨大的潛力。

2.4 修復腸黏膜屏障

腸黏膜屏障功能障礙是目前AP 研究的熱點，其在AP 中的治療引起極大地重視。AP 發(fā)病初期，胰蛋白酶釋放引起胰腺自身消化，此過程雖是無菌性炎癥，但容易導致胰腺出血壞死，胰腺壞死后促使巨噬細胞誘導NF-κB 易位，產生炎性因子誘發(fā)炎癥反應，從而導致腸黏膜屏障受損[40]。腸黏膜屏障功能障礙后會出現(xiàn)腸道菌群移位，腸道內毒素釋放，導致機體的組織器官暴露于腸道釋放的毒素和微生物，當這些病原體進入血液循環(huán)，容易誘發(fā)全身炎癥反應綜合征 （systemic inflammatory response syndrome，SIRS），最終演變?yōu)榕cSAP 相關的MODS 和嚴重的病死率。

在腸黏膜屏障衰竭的病理條件下，保持和重建完整的腸內膜需要通過來自隱窩的腸干細胞來修復受損的腸細胞，而腸細胞沿隱窩-絨毛軸的遷移對損傷的腸內膜恢復及腸內環(huán)境的穩(wěn)定具有重要作用。研究[41]發(fā)現(xiàn)MFG-E8 基因缺失會導致小鼠腸道局部黏膜損傷，腸上皮細胞沿隱窩-絨毛軸遷移減慢，在給予rmMFG-E8 治療后情況明顯改善。而且MFG-E8 可通過與受損腸上皮細胞上的PS 結合來加速腸黏膜愈合，所以MFG-E8 可能是保持腸道黏膜完整性和增強腸細胞遷移的關鍵因素，在受損腸黏膜的愈合過程中對組織再生起著重要作用。此外亦有研究顯示MFG-E8 能夠維持腸上皮穩(wěn)態(tài)、加速腸道恢復[21]。然而最新的一項研究表明，MFG-E8 同源物抑制腸上皮細胞的遷移，而MFG-E8對腸細胞的保護作用可能更多地是通過對吞噬功能的增強和炎性磷脂酶活性的抑制[42]。因此MFGE8 對腸黏膜屏障保護作用的具體機制還有待深入挖掘。

2.4.1 減少腸道菌群移位細菌移位通常被被定義為存在于腸道內的細菌穿過腸上皮黏膜向腸外無菌環(huán)境的移位，并在不同部位作為膿毒癥的來源[43]。發(fā)生SAP 時，腸黏膜屏障功能受損，腸上皮黏膜通透性增加，有利于腸道細菌的移位。Li 等[44]采用16S 核糖體DNA 分子技術，檢測AP 患者中出現(xiàn)菌血癥的情況，在其采集的48 位AP 患者外周血中，68.8%的AP 患者外周血檢測到細菌DNA，且其中60.4%的患者外周血出現(xiàn)微生物菌群，而這些移位的細菌來自于腸道，包含大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、糞球菌、志賀菌屬、假單胞菌等。說明腸道菌群移位是AP 患者全身感染的重要因素，且與AP 的嚴重并發(fā)癥密切相關。而且研究發(fā)現(xiàn)，引起胰腺出現(xiàn)感染壞死的腸道細菌可能主要來源于小腸，因為結腸的細菌移位遠不如小腸頻繁[45-46]。

研究[47]顯示MFG-E8 能夠抑制腸道病原體的傳播，對胃腸炎有保護作用。Wu 等[48]在其實驗研究中發(fā)現(xiàn)，腸道缺血再灌注小鼠模型中細菌移位廣泛，而用rmMFG-E8 治療后發(fā)現(xiàn)，腸道中的細菌向腸系膜淋巴結轉移的數(shù)量明顯減少，提示MFG-E8抑制細菌移位的發(fā)展擴散。此外，MSP68 也能夠減少膿毒癥中腸道細菌移位[33]。為了防止SAP 時腸道細菌移位，有研究報道使用益生菌能夠影響腸道微生物群，減輕胰腺感染壞死[49]。然而在一項多中心隨機對照試驗[50]發(fā)現(xiàn)，接受益生菌治療后的SAP 患者發(fā)生非閉塞性腸系膜缺血的可能性及病死率明顯增加。因此應用益生菌治療SAP 的優(yōu)劣性還需深入研究。綜上所述，MFG-E8 能夠減少腸道菌群的移位，預防AP 并發(fā)癥的發(fā)生。

2.4.2 改善腸道缺血再灌注研究[48]表明，腸缺血再灌注后的小鼠模型會出現(xiàn)腸絨毛破壞、腸上皮細胞損傷，同時凋亡細胞數(shù)量增加，腸道VEGF 水平降低，從而導致腸黏膜屏障受損，而用rmMFG-E8治療后顯著改善了腸缺血再灌注小鼠腸道組織結構微觀變化，促進了腸道再灌注損傷后黏膜愈合，減少了凋亡細胞的數(shù)量，增加了VEGF 水平。VEGF 在腸道急性炎癥和缺血期間能夠促進血管生成，改善腸道微循環(huán)，而MFG-E8 對VEGF 的作用提示其可能在胰腺微循環(huán)中也發(fā)揮重要作用，但鮮有相關文獻報道。因此MFG-E8 可能通過改善腸道缺血再灌注，修復腸黏膜屏障功能，從而緩解AP。

3 結語與展望

近年來AP 的發(fā)病率不斷升高，對于其發(fā)生的病理生理機制研究也不斷深入，研究已經闡明鈣介導的腺泡細胞損傷和死亡機制，線粒體通透性轉換孔以及鈣離子通道在AP 中的重要性，未折疊的蛋白質反應和自噬有效防止持續(xù)的內質網(wǎng)應激、清除凋亡和壞死細胞在AP 炎癥反應中的必要性，以及不飽和脂肪酸在引起胰腺器官功能衰竭中的作用等[51]。而MFG-E8 在AP 的發(fā)生發(fā)展過程中扮演重要角色，通過減輕胰腺腺泡細胞損傷、抑制AP炎癥反應，恢復線粒體功能、修復腸黏膜屏障、減少腸道細菌移位、改善腸道缺血再灌注等方面而發(fā)揮重要作用，然而MFG-E8 在AP 中的作用是在近幾年才被意識到，對于其具體的作用機制尚處于初步認識階段，并未完全明確，且目前的文獻報道多集中于炎癥反應、線粒體功能恢復和腸黏膜屏障保護方面，對于在AP 其他病理機制中的作用，如胰腺微循環(huán)，還需進一步研究；其次對于MFG-E8 干預AP 的時機，適用的階段，以及具體的量效關系還未有確切的定論，但靶向MFG-E8是治療AP 的新策略，能夠為AP 相關的臨床診療提供新的方向和思路。因此，繼續(xù)深入研究MFGE8 在AP 發(fā)病中的作用對于AP 的診治具有重要意義。