mTOR/Akt 信號(hào)通路在急性胰腺炎炎癥反應(yīng)中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

杜琳敏，王 堯

（1 貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 貴州 貴陽(yáng) 550003）

（2 貴州醫(yī)科大學(xué) 貴州 貴陽(yáng) 550003）

急性胰腺炎（acute pancreatitis,AP）是消化系常見(jiàn)的危重疾病，多由各種病因引起的胰酶異常激活起病，導(dǎo)致胰腺自身消化引起局部炎癥反應(yīng)，伴或不伴其他器官功能衰竭及局部或全身并發(fā)癥的全身炎癥性疾病，20%的患者病情進(jìn)展導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。在大多數(shù)患者，急性炎癥反應(yīng)及胰腺損傷會(huì)最終恢復(fù)；對(duì)于嚴(yán)重的患者，全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS）會(huì)導(dǎo)致多器官的損傷，尤其是肺臟，是導(dǎo)致AP 患者死亡的主要原因，病死率達(dá)30%[1]。目前研究尚未發(fā)現(xiàn)針對(duì)AP 的特殊藥物及有效的治療方法[2]。因此研究AP 發(fā)病過(guò)程中胰腺腺泡細(xì)胞損傷的病理機(jī)制，對(duì)于研究新的治療AP 的方案具有重要意義。

1.AP 與炎癥

研究表明，胰腺腺泡細(xì)胞損傷是AP 最早期的病理變化，胰腺腺泡細(xì)胞的損傷程度對(duì)AP 的發(fā)展及預(yù)后起著重要作用。胰腺腺泡的壞死及無(wú)菌性炎癥導(dǎo)致了AP 的發(fā)生[3]。在對(duì)AP 模型的研究中，胰腺腺泡細(xì)胞釋放大量炎癥介質(zhì)導(dǎo)致炎癥的發(fā)生，導(dǎo)致了胰腺最初的損傷。研究表明，AP 患者體內(nèi)炎癥因子水平明顯增加，因此AP的發(fā)展與炎癥介質(zhì)的上調(diào)有關(guān)，這些炎癥介質(zhì)包括腫瘤壞死因子α（TNF α），IL-1 β，IL-6，IL-8，血小板活化因子（platelet-activating factor），CXC 的趨化因子（CXCL2/MIP-2/KC），CC families（such as CCL2/MCP-1），這些炎癥介質(zhì)促進(jìn)了胰腺組織中中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞的聚集。研究表明，IL-8、巨噬細(xì)胞遷徙抑制因子（macrophage migration inhibitory factor）、IL-6 能夠早期預(yù)測(cè)AP 的嚴(yán)重程度。腺泡細(xì)胞NF-κB and NFAT 激活是Ca 離子依賴性的，NF-κB 的活化也可由蛋白激酶C 及蛋白激酶D 介導(dǎo)。在動(dòng)物模型中，抗炎因子IL-10 and IL-22 能夠?qū)p少AP的發(fā)生[4]。然而，通過(guò)過(guò)表達(dá)IL-10 抑制急性炎癥，促進(jìn)了慢性胰腺炎的發(fā)展。胰腺及血清中IL-6 水平的增加與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[5]。

炎癥通過(guò)將胰腺腺泡細(xì)胞的凋亡轉(zhuǎn)變成壞死促進(jìn)胰腺的損傷。實(shí)驗(yàn)表明，胰腺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的大量壞死與胰腺炎的預(yù)后有關(guān)。在AP 的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，藥物或基因抑制炎癥反應(yīng)，會(huì)明顯降低胰腺的壞死。炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)（中性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞）調(diào)節(jié)著腺泡細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶的激活，是急性胰腺炎的主要特點(diǎn)。TNFα、活性氧（reactive oxygen species,ROS）、基質(zhì)蛋白9（matrix metalloproteinase-9,MMP-9）、P53 被認(rèn)為是介導(dǎo)者，通過(guò)炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，促進(jìn)腺泡細(xì)胞的死亡，和胰蛋白酶的活化。持續(xù)的低豐度炎癥，同樣促進(jìn)了胰腺纖維化。到目前為止，我們對(duì)急性胰腺炎患者炎癥反應(yīng)的機(jī)制還未完全清楚，也還沒(méi)有轉(zhuǎn)換成有效的治療，這對(duì)AP 患者治療的收益是有限的。

炎癥和自我自噬是細(xì)胞的防御機(jī)制。未控制的炎癥和自我吞噬功能的紊亂是胰腺炎的特點(diǎn)[6]。但是炎癥及自我吞噬作用如何影響胰腺外分泌的紊亂的機(jī)制現(xiàn)在還不清楚。

2.AP 與細(xì)胞自噬及凋亡

在AP 胰腺腺泡細(xì)胞的損傷會(huì)激發(fā)3 種細(xì)胞死亡方式：凋亡、壞死、細(xì)胞自噬。其中胰腺腺泡細(xì)胞的自噬現(xiàn)象很大程度上決定著AP 的發(fā)生[7]。當(dāng)細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)發(fā)生改變或機(jī)體受外界的各種刺激的情況下自噬即被誘導(dǎo)，細(xì)胞借此途徑清除胞內(nèi)多余或損傷的細(xì)胞器及胞內(nèi)成分。胰腺腺泡細(xì)胞的自噬被認(rèn)為是一種細(xì)胞早期死亡事件。胰腺腺泡細(xì)胞自噬引起的損傷是腺泡內(nèi)胰蛋白酶的激活及胰腺炎的主要機(jī)制。自噬體形成缺陷的大鼠一般不會(huì)發(fā)生AP，說(shuō)明在胰腺炎的發(fā)生中，自噬體的形成同樣非常重要[8]。自噬體有2 個(gè)標(biāo)記物：LC3-II and Beclin1。研究表明，自噬的明顯增加，抑制了凋亡、促進(jìn)細(xì)胞存活。自噬的調(diào)節(jié)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，許多信號(hào)通路，包括mTOR、PI3K、Beclin1 及Ca2+等參與其中。研究顯示，與野生型小鼠相比，敲除PI3Kγ 基因小鼠建立AP 模型，發(fā)現(xiàn)胰腺腺泡細(xì)胞的損傷及壞死明顯降低。胰蛋白酶原激活明顯減少。說(shuō)明PI3K 增加了胰腺腺泡細(xì)胞的自我吞噬，促進(jìn)了醛縮磷脂的活化，進(jìn)一步加速了細(xì)胞的死亡。說(shuō)明PI3K/Akt 信號(hào)通路的激活，能夠抑制細(xì)胞凋亡，過(guò)表達(dá)細(xì)胞自我吞噬，加重胰腺的損傷[9]。

細(xì)胞死亡可分為3 大類，凋亡、自噬性細(xì)胞死亡和壞死。其中細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主有序的死亡，與壞死不同的是，凋亡是一種主動(dòng)過(guò)程，主要經(jīng)過(guò)一系列細(xì)胞核反應(yīng)后形成大量凋亡小體，凋亡小體被周?chē)耐淌杉?xì)胞吞噬后并降解，在細(xì)胞凋亡的過(guò)程中對(duì)細(xì)胞完整性的保持起重要作用，不會(huì)引起胰腺腺泡細(xì)胞中有害物質(zhì)的釋放加重AP 的發(fā)生。近年來(lái)研究表明，細(xì)胞凋亡在AP 的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，研究證實(shí)，胰腺腺泡細(xì)胞的凋亡在AP 發(fā)生的病理生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用[10]。促凋亡蛋白半胱天冬酶3（Caspase-3）在各種形式的細(xì)胞凋亡中均存在，在足細(xì)胞中，嘌呤霉素能夠激活半胱天冬酶3，此外，Bcl-2 的缺失能夠激活半胱天冬酶3。研究發(fā)現(xiàn)，膽源性胰腺炎減弱半胱天冬酶3 增加Bcl-2 基因（B 細(xì)胞淋巴瘤/白血病2 基因）的表達(dá)[11]。Bcl-2 基因是近年發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞凋亡控制基因，只要發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用[12]。研究發(fā)現(xiàn)，在抑制Beclin1 通路的刺激作用方面，Bcl-2 發(fā)揮了重要作用。Bcl-2 的減少，可降低Beclin1 的表達(dá)，降低胰腺細(xì)胞的自我吞噬作用。

3.AP 與mTOR/Akt 信號(hào)通路

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是一類大分子蛋白質(zhì)，分子量為289 kDa，mTOR 存在2 種不同復(fù)合物形式，即mTORC1（mTOR 復(fù)合物1）及mTORC2（mTOR復(fù)合物2）。mTORC1 對(duì)雷帕霉素（rapamycin）抑制敏感，mTORC2 對(duì)雷帕霉素耐受，它們分別調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞過(guò)程，mTORC1 由mTOR、mTOR 調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白R(shí)aptor、MLST8 和非核心組分PRAS40、DEPTOR 組成，mTORC2 由mTOR、mTOR帕霉素不敏感伴侶RICTOR、MLST8 和mSIN1 組成，2 種復(fù)合物定位于不同的亞細(xì)胞區(qū)室，影響它們的活化及功能。mTOR 主要通過(guò)磷酸化其下游靶蛋白40 S 核糖體S6蛋白激酶（p70 ribosomal protein S6 kinases,p70S6K），來(lái)調(diào)節(jié)下游蛋白質(zhì)翻譯。mTOR 在體內(nèi)參與了多條信號(hào)通路，主要在腫瘤的生成及發(fā)展中起重要作用。因其在細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中起重要作用并被用作治療惡性腫瘤的可能靶點(diǎn)而受到重視。mTOR 信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，主要通過(guò)激活PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的磷酸化來(lái)控制蛋白合成并調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)。

mTOR 可整合細(xì)胞內(nèi)外多種信號(hào)刺激，通過(guò)多條信號(hào)通路，影響基因轉(zhuǎn)錄及蛋白合成。在對(duì)mTOR 的研究中發(fā)現(xiàn)，其與細(xì)胞凋亡、自噬、生長(zhǎng)等均有重要聯(lián)系。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（PKB/Akt），是一種絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）激酶，是PI3K（phosphatidylinositide 3-kinase 磷酸肌醇3-激酶）信號(hào)通路的主要效應(yīng)蛋白，可以通過(guò)催化自身絲氨酸473（Ser473）和蘇氨酸308（Thr308）位點(diǎn)的磷酸化而被激活，在調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、代謝及蛋白質(zhì)合成等各項(xiàng)功能方面發(fā)揮重要作用，不同的磷酸化位點(diǎn)會(huì)引起不同的信號(hào)通路，其中絲氨酸473（Ser473）位點(diǎn)被mTORC2 磷酸化，激發(fā)Akt 的完全酶活性[13]。mTOR 與Akt 磷酸化相互調(diào)控，其中Akt蘇氨酸308（Thr308）磷酸化水平增加可上調(diào)mTORC1的表達(dá)，mTORC2 表達(dá)的上調(diào)可以促進(jìn)Akt 絲氨酸473（Ser473）磷酸化水平增加[14-15]。

綜上所述，mTOR/Akt 信號(hào)通路通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬、凋亡，在AP 炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。同時(shí)細(xì)胞自噬及凋亡又影響著AP 的炎癥反應(yīng)程度及疾病的進(jìn)展，可能為AP 的有效治療提供新的方向。