病理性鈣信號(hào)與急性胰腺炎

牛夢(mèng)亞 文禮

上海市胰腺疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一人民醫(yī)院消化科，上海 201600

【提要】 胰腺腺泡細(xì)胞異常鈣信號(hào)是AP最早期的細(xì)胞內(nèi)事件，在AP的發(fā)生和發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)受細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)元件嚴(yán)格調(diào)控，主要包括細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)上表達(dá)的鈣釋放通道如三磷酸肌醇受體和蘭尼堿受體、細(xì)胞膜上的鈣庫(kù)操縱型鈣內(nèi)流通道以及參與回補(bǔ)胞內(nèi)鈣庫(kù)的肌質(zhì)網(wǎng)膜鈣ATP酶和參與鈣外排的胞膜鈣ATP酶等。目前研究提示這些鈣信號(hào)元件或可作為AP早期治療的干預(yù)靶點(diǎn)。本文圍繞鈣庫(kù)操縱型鈣內(nèi)流通道及鈣信號(hào)下游效應(yīng)分子開展了深入系統(tǒng)的研究，旨在探索靶向鈣信號(hào)的新型AP早期治療的藥物靶點(diǎn)。

AP是消化系統(tǒng)的常見疾病之一，年發(fā)病率為4.9～73.4/10萬(wàn)，且呈逐年上升趨勢(shì)，其中伴有全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)和多器官功能衰竭的SAP病死率高達(dá)30%，嚴(yán)重危及人民生命健康[1-2]。我國(guó)最常見的AP病因?yàn)槟懯Y和高脂血癥，與ERCP或某些藥物如天門冬酰胺酶等相關(guān)的AP亦受到研究者的關(guān)注[3]。上述這些AP病因均可引起胰腺腺泡細(xì)胞出現(xiàn)病理性鈣信號(hào)，是AP發(fā)生的重要誘因。筆者所在課題組圍繞鈣信號(hào)與AP開展了系統(tǒng)性研究，本文擬概述細(xì)胞內(nèi)病理性鈣信號(hào)與AP發(fā)生和發(fā)展的研究進(jìn)展，為靶向鈣信號(hào)通路早期治療AP的干預(yù)策略提供理論依據(jù)。

一、胰腺腺泡細(xì)胞鈣超載是胰腺炎發(fā)生的重要誘因

胰腺外分泌功能單元是由胰腺腺泡細(xì)胞和胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞共同組成。胰腺腺泡細(xì)胞合成并分泌多種消化酶和少量富含NaCl的液體；而胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞則負(fù)責(zé)重吸收Cl-并分泌大量的HCO3-和H2O形成胰液。腺泡細(xì)胞生理性鈣信號(hào)主要表現(xiàn)為局限于細(xì)胞頂部的振蕩型鈣信號(hào)，是胰腺正常分泌消化酶必不可少的；病理性鈣信號(hào)主要表現(xiàn)為全細(xì)胞持續(xù)性、非鈣振蕩、鈣峰-鈣平臺(tái)型(peak-plateau)鈣信號(hào)，又被稱為腺泡細(xì)胞“鈣超載”。1995年英國(guó)利物浦大學(xué)Petersen和Sutton教授共同提出胰腺腺泡細(xì)胞鈣超載是AP的重要誘因[4]。之后證實(shí)幾乎所有與胰腺炎病因相關(guān)的刺激物均通過誘導(dǎo)腺泡細(xì)胞出現(xiàn)病理性鈣信號(hào)，引起細(xì)胞內(nèi)酶原激活、細(xì)胞空泡化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激、線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore，MPTP)增加、ATP合成下降、壞死通路激活等一系列AP相關(guān)的病理生理學(xué)改變[5]。Raraty等[6]發(fā)現(xiàn)高濃度的縮膽囊素(cholecystokinin，CCK)引起小鼠胰腺腺泡細(xì)胞出現(xiàn)典型的鈣峰-鈣平臺(tái)型病理性鈣信號(hào)，即一個(gè)大幅度的初始鈣峰，伴隨一個(gè)延長(zhǎng)的鈣平臺(tái)期，這與腺泡細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶原的活化密切相關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)去除細(xì)胞外液中的鈣離子或使用鈣離子螯合劑(1,2-bis(O-aminophenoxy)ethane-N,N,N9,N9-tetraacetic acid，BAPTA)可抑制腺泡細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶原的活化。Murphy等[7]報(bào)道了人腺泡細(xì)胞對(duì)高濃度的CCK亦有類似的反應(yīng)。然而，人胰腺腺泡細(xì)胞是否能有效地對(duì)CCK起反應(yīng)仍存在爭(zhēng)議[8]，且有研究提示CCK受體極少在人胰腺腺泡細(xì)胞表達(dá)[9]。膽源性胰腺炎是AP常見的病因之一。膽汁酸鹽是膽汁主要成分，其包括?；鞘懰猁}、牛磺膽酸鹽和牛去氧膽酸鹽等，病理情況下，膽汁酸隨膽汁反流進(jìn)入胰腺，成為與膽源性胰腺炎密切相關(guān)的刺激物。Voronina等[10]發(fā)現(xiàn)以?；悄懰徕c(taurolithocholic acid 3-sulfate,TLCS)為主的多種天然膽酸鹽均可劑量依賴性地引起腺泡細(xì)胞出現(xiàn)病理性鈣信號(hào)，并由細(xì)胞頂部向基底部蔓延。Criddle等[11-12]報(bào)道乙醇的非氧化代謝物脂肪酸乙酯亦可引起腺泡細(xì)胞內(nèi)病理性鈣信號(hào)，并進(jìn)一步揭示脂肪酸乙酯是通過三磷酸肌醇受體促進(jìn)鈣釋放，水解后直接抑制線粒體ATP合成，導(dǎo)致主要參與鈣外排的質(zhì)膜鈣ATP酶功能障礙，進(jìn)而加重胰腺腺泡細(xì)胞鈣超載。游離脂肪酸是高脂血癥型AP的主要刺激物，同樣可引起腺泡細(xì)胞持續(xù)性病理性鈣信號(hào)相關(guān)的細(xì)胞損傷[13]。此外，Jin等[14]還發(fā)現(xiàn)ERCP所用的造影劑碘海醇或碘帕醇可引起人和小鼠胰腺腺泡細(xì)胞出現(xiàn)病理性鈣信號(hào)，并通過激活NF-κB促炎信號(hào)通路和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶活化T細(xì)胞核因子軸導(dǎo)致腺泡細(xì)胞壞死和AP。筆者所在課題組研究發(fā)現(xiàn)，即使在生理濃度卡巴膽堿的刺激下，短暫性胰管內(nèi)壓力升高即導(dǎo)致腺泡細(xì)胞出現(xiàn)典型的鈣峰-鈣平臺(tái)型病理性鈣信號(hào)，是胰管高壓誘發(fā)胰腺炎的重要原因[15]。Peng等[16]發(fā)現(xiàn)用于兒童急性淋巴細(xì)胞白血病的標(biāo)準(zhǔn)化療藥天冬酰胺酶亦通過引起腺泡細(xì)胞鈣超載并抑制ATP的合成，引起腺泡細(xì)胞壞死并誘發(fā)天冬酰胺酶相關(guān)的胰腺炎。上述研究均提示胰腺腺泡細(xì)胞鈣超載是AP的重要誘因。近年來，胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞在胰腺炎中的作用也逐漸受到關(guān)注。臨床數(shù)據(jù)提示胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞分泌功能障礙與AP的發(fā)生及嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[17-18]。Hegyi團(tuán)隊(duì)的研究提示，高濃度膽酸鹽、乙醇及其非氧化代謝物、脂肪酸等均可引起胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞內(nèi)鈣超載，導(dǎo)致導(dǎo)管上皮細(xì)胞分泌功能障礙和細(xì)胞壞死[19-20]。

二、鈣信號(hào)元件可作為AP早期治療的潛在干預(yù)靶點(diǎn)

胰腺腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)嚴(yán)格受到鈣信號(hào)元件的調(diào)控，這些鈣信號(hào)元件在腺泡細(xì)胞上均表達(dá)，主要包括細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)上表達(dá)的鈣釋放通道如三磷酸肌醇受體(inositol triphosphate receptor，IP3Rs)和蘭尼堿受體(ryanodine receptors，RyRs)、細(xì)胞膜上的鈣庫(kù)操縱型鈣內(nèi)流通道(Ca2+release-activated Ca2+，CRAC)以及參與回補(bǔ)胞內(nèi)鈣庫(kù)的肌質(zhì)網(wǎng)膜鈣ATP酶(sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase，SERCA)和參與鈣外排的胞膜鈣ATP酶(plasma membrane Ca2+-ATPase，PMCA)等。聚焦鈣信號(hào)元件在AP中的作用為AP早期干預(yù)靶點(diǎn)提供可能性。

1．鈣釋放通道：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放通道主要有IP3Rs和RyRs，研究發(fā)現(xiàn)IP3Rs、RyRs在人和小鼠胰腺腺泡細(xì)胞均有表達(dá)且呈極性分布[21-22]。IP3Rs有3個(gè)亞型，其中2型和3型主要表達(dá)于腺泡細(xì)胞頂部區(qū)域的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面，RyRs主要是在心肌細(xì)胞等可興奮細(xì)胞表達(dá)，在腺泡細(xì)胞基底區(qū)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面也有表達(dá)。當(dāng)胞內(nèi)磷脂酶C被激活，催化細(xì)胞膜表面的二磷酸磷脂酰肌醇，水解產(chǎn)生三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)，進(jìn)而與IP3Rs結(jié)合，釋放內(nèi)質(zhì)網(wǎng)里儲(chǔ)存的鈣離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并激活各種鈣離子依賴性下游信號(hào)通路。Gerasimenko等[23]發(fā)現(xiàn)2型IP3R單敲除(IP3R2-/-)或2型和3型IP3R雙敲除(IP3R2-/-IP3R3-/-)的胰腺腺泡細(xì)胞鈣釋放顯著下降且胰蛋白酶原的異?；罨嚯S之減少；而Orabi等[24]發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，IP3R2-/-小鼠雨蛙肽誘導(dǎo)的AP的嚴(yán)重程度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Huang等[25]的另一項(xiàng)研究顯示，高劑量的咖啡因可通過抑制IP3Rs介導(dǎo)的鈣釋放，減少腺泡細(xì)胞鈣超載，減輕多種小鼠AP模型的嚴(yán)重程度。Oribi等[24]多項(xiàng)研究表明RyRs介導(dǎo)的鈣釋放參與調(diào)控腺泡細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶原的異常激活；RyRs特異性抑制劑丹曲林可降低雨蛙肽和膽汁酸誘導(dǎo)的AP的嚴(yán)重程度[26-28]。但是，鈣釋放通道在全身各臟器均廣泛表達(dá)并發(fā)揮極為重要的生理功能，這導(dǎo)致其調(diào)節(jié)劑對(duì)心臟等重要臟器的不良反應(yīng)極難避免。因此，以鈣釋放通道作為潛在靶點(diǎn)開發(fā)治療AP的相關(guān)藥物或干預(yù)手段的應(yīng)用前景相對(duì)較弱。

2．鈣內(nèi)流通道：維持腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣持續(xù)性升高主要依賴鈣庫(kù)操縱型鈣內(nèi)流(store-operated Ca2+entry, SOCE)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫(kù)的排空誘導(dǎo)其膜上的鈣傳感蛋白(stromal interaction molecule 1, STIM1)向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移，并激活細(xì)胞膜上低電壓高選擇性的鈣激活鈣內(nèi)流CRAC通道。2006年2篇發(fā)表在Nature上的研究證實(shí)CRAC的基本組成蛋白為Orai1[29-30]。之后，Lur等[31]首先發(fā)現(xiàn)Orai1在胰腺腺泡細(xì)胞的基底部和側(cè)部表達(dá)。Gerasimenko等[32]發(fā)現(xiàn)Orai1介導(dǎo)的持續(xù)性鈣內(nèi)流參與乙醇及其代謝物所致的腺泡細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶原的異常活化和細(xì)胞壞死通路的激活，抑制Orai1可顯著減輕鈣超載相關(guān)的腺泡細(xì)胞損傷。Voronina等[33]發(fā)現(xiàn)Orai1介導(dǎo)的持續(xù)性鈣內(nèi)流在腺泡細(xì)胞空泡形成中發(fā)揮重要作用，抑制Orai1可阻止CCK或TLCS所致的腺泡細(xì)胞空泡化。筆者所在課題組首次使用新鮮分離的人胰腺腺泡細(xì)胞和體外分離的小鼠胰腺腺泡細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)抑制Orai1可阻斷TLCS誘導(dǎo)的病理性、持續(xù)性鈣內(nèi)流并減輕腺泡細(xì)胞內(nèi)壞死通路激活；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)抑制Orai1可顯著減輕由雨蛙肽、棕櫚油酸加乙醇、逆行膽胰管注射TLCS誘導(dǎo)的3種AP模型的嚴(yán)重程度，且早期(發(fā)病后1～2 h)給予Orai1抑制劑的療效顯著優(yōu)于發(fā)病后6 h[34]。Waldron等[35]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Orai1抑制劑不僅可保護(hù)胰腺實(shí)質(zhì)細(xì)胞，還可以通過降低中性粒細(xì)胞內(nèi)活性氧的合成和促炎因子的表達(dá)來減輕AP患者的嚴(yán)重程度。上述研究中測(cè)試的Orai1抑制劑(商品名為Auxora)已在美國(guó)完成了二期臨床試驗(yàn)，且研究結(jié)果表明Auxora用于治療AP和SIRS是安全可行的[36-37]。值得注意的是，Ahuja等[38]研究發(fā)現(xiàn)Orai1具有調(diào)控腺泡細(xì)胞抗菌肽分泌的重要生理功能，特異性敲除胰腺腺泡細(xì)胞Orai1會(huì)導(dǎo)致小鼠腸道菌群紊亂甚至死亡。

瞬時(shí)受體電位通道(transient receptor potential channels，TRPCs)是一種選擇性較低的陽(yáng)離子通道，表達(dá)于胰腺腺泡細(xì)胞，為另一個(gè)參與介導(dǎo)SOCE的通道蛋白家族。Ca2+、Na+等陽(yáng)離子均可通過TRPCs蛋白家族進(jìn)出腺泡細(xì)胞，參與維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)[39]。Muallem團(tuán)隊(duì)的兩項(xiàng)研究解析了TRPC3在AP中的作用，他們發(fā)現(xiàn)全身性敲除TRPC3或使用TRPC3特異性抑制劑Pyr3可抑制腺泡細(xì)胞內(nèi)持續(xù)性鈣升高并阻止細(xì)胞內(nèi)胰蛋白酶的異常激活，從而減輕腺泡細(xì)胞損傷并保護(hù)輕癥胰腺炎[40-41]。但敲除或抑制TRPC3僅引起50%左右的鈣內(nèi)流下降，且在AP體內(nèi)和體外模型中亦僅有部分保護(hù)作用，提示TRPC3并不是最主要的介導(dǎo)SOCE的通道，其對(duì)腺泡細(xì)胞“鈣超載”相關(guān)的損傷調(diào)控作用相對(duì)有限，可能并不能有效減輕AP的嚴(yán)重程度。

胰管內(nèi)壓力升高一直被認(rèn)為是多種病因如ERCP、膽石癥、腹部外傷或胰腺腫瘤導(dǎo)致的胰管梗阻所致胰腺炎最主要的原因[42]。Noble等[43]通過向大鼠胰管輸注造影劑模擬ERCP術(shù)后胰腺炎，發(fā)現(xiàn)低pH造影劑所致的胰腺中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和胰腺炎依賴于表達(dá)在神經(jīng)元上的瞬時(shí)受體電位香草酸受體1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)的激活，使用TRPV1激動(dòng)劑樹脂毒素(resiniferatoxin，RTX)可顯著減輕低pH造影劑所致的胰腺損傷。Romac等[44]運(yùn)用胰管高壓所致胰腺炎小鼠模型，揭示了胰管內(nèi)壓力增高通過激活壓力敏感型離子通道Piezo1引起胰腺腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)升高并誘發(fā)胰腺炎。該團(tuán)隊(duì)最新的研究進(jìn)一步闡明了胰管高壓可通過激活Piezo1引起腺泡細(xì)胞內(nèi)短暫性鈣升高，隨后通過活化磷脂酶A2(phospholipase A2，PLA2)激活TRPV4引起腺泡細(xì)胞內(nèi)持續(xù)性鈣升高，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體去極化、細(xì)胞內(nèi)酶原異?；罨凹?xì)胞壞死[45]。上述研究結(jié)果揭示了壓力相關(guān)的離子通道及調(diào)控機(jī)制在胰腺炎中的重要作用，為進(jìn)一步探明其作為AP早期干預(yù)靶點(diǎn)提供了初步的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3．鈣外排蛋白及線粒體依賴的ATP合成：胰腺腺泡細(xì)胞鈣外排主要受PMCA調(diào)控。PMCA的活性依賴細(xì)胞內(nèi)ATP水平，胰腺腺泡細(xì)胞的線粒體氧化磷酸化對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)ATP水平起關(guān)鍵作用。正常線粒體膜電位是維持線粒體氧化磷酸化和ATP合成的必要條件，而MPTP對(duì)于維持線粒體膜電位至關(guān)重要。Cyp D是線粒體基質(zhì)蛋白肽基-脯氨酰順反異構(gòu)酶，參與調(diào)控MPTP的開放。抑制或敲除Cyp D可提高M(jìn)PTP的開放閾值，維持線粒體膜電位和細(xì)胞內(nèi)ATP的合成，進(jìn)而抑制胰腺腺泡細(xì)胞壞死和AP[46-47]。筆者團(tuán)隊(duì)初步嘗試以盾葉薯蕷等天然產(chǎn)物為原料分離純化或化學(xué)修飾其母核，獲得一系列具有抑制線粒體鈣超載的活性化合物，揭示了盾葉薯蕷的提取物或開環(huán)化的薯蕷皂苷元通過抑制線粒體鈣超載，減輕細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，抑制MPTP的異常開放，從而抑制腺泡細(xì)胞壞死通路激活，減輕AP的嚴(yán)重程度[48-49]。另有研究報(bào)道，從金菊中提取的黃酮類化合物亦可通過核因子E2相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)原件(nuclear factor erythroid-2 related factor 2/antioxidant response element, Nrf-2/ARE)介導(dǎo)的抗氧化途徑及維持線粒體的正常功能對(duì)AP起到保護(hù)作用[50]。

另一方面，Bruce團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)胰島素通過促進(jìn)糖酵解重編程胰腺腺泡細(xì)胞的能量代謝方式來維持細(xì)胞內(nèi)ATP水平及PMCA的活性，進(jìn)而直接保護(hù)氧化應(yīng)激或脂肪酸等所致的細(xì)胞壞死[51-52]。該團(tuán)隊(duì)的最新研究進(jìn)一步揭示了內(nèi)源性胰島素在AP體外模型中的作用機(jī)制，主要是通過胰島素受體引起Akt介導(dǎo)的磷酸果糖激酶的磷酸化來促進(jìn)糖酵解[53]。上述研究結(jié)果表明直接增強(qiáng)或維持PMCA的活性亦可作為AP的治療策略。PMCA是由10個(gè)跨膜區(qū)和4個(gè)主要的胞質(zhì)區(qū)組成的單條多肽鏈，包括PMCA1、PMCA2、PMCA3和PMCA4a/b 4個(gè)亞型[54]。胰腺腺泡細(xì)胞主要表達(dá)PMCA1和PMCA4b。Wang等[55]發(fā)現(xiàn)PMCA4b是一種腎臟內(nèi)源性分泌型黃素腺嘌呤二核苷酸依賴性胺氧化酶renalase的結(jié)合蛋白。Kolodecik等[56]研究發(fā)現(xiàn)血清renalase水平在AP早期顯著下降，隨著胰腺損傷的逐漸消退而恢復(fù)至正常水平，并進(jìn)一步揭示外源性補(bǔ)充renalase通過與PMCA4b結(jié)合促進(jìn)腺泡細(xì)胞鈣外排來減輕雨蛙肽誘導(dǎo)的AP的嚴(yán)重程度[56]。

三、與鈣信號(hào)相關(guān)的基因突變與胰腺炎

遺傳因素在胰腺炎特別是急性復(fù)發(fā)性胰腺炎或CP的致病過程中起重要作用，主要的易感基因包括胰蛋白酶原基因(protease serine 1，PRSS1)、絲氨酸蛋白酶抑制劑Kazal 1型(serine protease inhibitor Kazal type1，SPINK1)、囊性纖維跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)、糜蛋白酶C(chymotrypsin C，CTRC)、鈣敏感受體(calcium-sensing receptor，CaSR)、緊密連接蛋白(claudin 2，CLDN2)等[57]。近年來，有不少研究分別報(bào)道了與鈣信號(hào)相關(guān)的基因突變?nèi)鏑aSR、TRPV6、STIM1等參與胰腺炎的發(fā)生。CaSR是細(xì)胞膜受體，可以感知細(xì)胞外鈣水平，在胰腺腺泡和導(dǎo)管細(xì)胞中均有表達(dá)[58]，CaSR通過觸發(fā)導(dǎo)管電解質(zhì)和液體的分泌從而監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)胰液中鈣濃度[59]。Felderbauer等[60]首次報(bào)道CasR在第7外顯子(R896H)中有一個(gè)錯(cuò)義突變，在第4外顯子(F391F)和第7外顯子(E790E)中有兩個(gè)保守突變，與SPINK1聯(lián)合突變?cè)黾恿嘶家认傺椎娘L(fēng)險(xiǎn)。Muddana等[61]研究發(fā)現(xiàn)CaSR突變普遍出現(xiàn)在中度至重度飲酒的CP患者中。TRPV6是一種高度選擇性的離子通道，敲除TRPV6會(huì)造成鈣穩(wěn)態(tài)失衡，表現(xiàn)為腸道吸收鈣離子降低、低體重、生育能力下降等。Masamune等[62]發(fā)現(xiàn)在非酒精性CP患者中TRPV6突變頻率顯著增高，尤其是突變體p.Glu575Lys和p.Arg345His會(huì)導(dǎo)致TRPV6功能性缺陷，作者進(jìn)一步在雨蛙素誘導(dǎo)的胰腺炎小鼠模型中發(fā)現(xiàn)TRPV6 突變小鼠的胰腺炎病情比對(duì)照組小鼠更嚴(yán)重。Zou等[63]在中國(guó)人群中亦有類似發(fā)現(xiàn)。此外，Burgos等[64]發(fā)現(xiàn)CP中位于基質(zhì)相互作用分子1(strmal interaction molecule 1,STIM1)蛋白的一個(gè)結(jié)構(gòu)域和無(wú)菌α-motif結(jié)構(gòu)域內(nèi)的p.E152K突變?cè)黾恿顺衫w維細(xì)胞和HEK293T細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣的釋放，導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)，酶原激活進(jìn)而引起細(xì)胞壞死。上述研究從另一方面亦證實(shí)了細(xì)胞內(nèi)異常鈣信號(hào)和鈣信號(hào)元件在胰腺炎發(fā)生中的重要地位。

四、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶是轉(zhuǎn)導(dǎo)胰腺損傷信號(hào)的鈣信號(hào)下游效應(yīng)分子之一

過去已報(bào)道的轉(zhuǎn)導(dǎo)胰腺損傷細(xì)胞的鈣信號(hào)下游效應(yīng)分子包括鈣調(diào)節(jié)蛋白(calmodulin，CaM)，鈣依賴的蛋白激酶如蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)的α、β、γ亞型，鈣激活酶(calpains)和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶等。Gerasimenk等[65]發(fā)現(xiàn)CaM可通過抑制2型和3型IP3R顯著降低乙醇誘導(dǎo)的鈣釋放和胰蛋白酶原的異?；罨an等[66]發(fā)現(xiàn)高濃度CCK刺激可引起腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度異常升高并活化PKC，促進(jìn)CCK8趨化因子mob-1的表達(dá)和NF-κB的活化。鈣依賴的鈣激活酶calpain抑制劑可緩解胰腺炎的嚴(yán)重程度[67-68]。此外，Husain團(tuán)隊(duì)的多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶在AP發(fā)生和發(fā)展中相對(duì)特異且發(fā)揮極為重要的調(diào)控作用[69-71]。鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶作為腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)異常升高的關(guān)鍵效應(yīng)分子，參與介導(dǎo)雨蛙肽及膽酸誘導(dǎo)的胰腺炎中胰蛋白酶原的異常激活，且鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑可阻斷PKC-δ亞型的轉(zhuǎn)錄，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄激活并減輕胰腺炎的嚴(yán)重程度[72]。筆者所在課題組[15]通過建立胰管高壓所致AP小鼠模型闡明短暫性胰管內(nèi)壓力增高引起腺泡細(xì)胞鈣信號(hào)失衡、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶異?；罨驼T發(fā)胰腺炎的分子機(jī)制；通過膽胰管輸注帶有活化T細(xì)胞核因子啟動(dòng)子的生物熒光素酶報(bào)告腺相關(guān)病毒載體，實(shí)現(xiàn)了體內(nèi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)胰腺局部鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的活化情況并發(fā)現(xiàn)短暫性胰管內(nèi)壓力升高會(huì)激活胰腺內(nèi)鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶通路；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)全身性敲除鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶催化亞基(CnAβ-/-)或腹腔注射鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑FK506均顯著減輕胰管高壓所致AP的嚴(yán)重程度。團(tuán)隊(duì)另一項(xiàng)研究[73]則通過兩種不同方式建立胰腺腺泡細(xì)胞特異性鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶敲除小鼠模型(Ela-CreERT2/Cnb1f/f和AAV6-Ela-iCre膽胰管輸注到Cnb1f/f小鼠胰腺局部)，明確腺泡細(xì)胞來源的鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶在ERCP術(shù)后胰腺炎中起主要的調(diào)控作用，且在ERCP 術(shù)后胰腺炎造模的同時(shí)單次低劑量胰腺局部給予鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑即可顯著降低ERCP術(shù)后胰腺炎的風(fēng)險(xiǎn)。此外，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶在全身各器官和組織廣泛表達(dá)。Wen等[74]首次通過骨髓移植的方式建立骨髓特異性鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)表達(dá)于免疫細(xì)胞的鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶不影響AP時(shí)胰腺局部壞死的程度，而主要參與調(diào)控胰外器官功能不全，特別是胰腺炎相關(guān)的肺損傷；且AP時(shí)主要浸潤(rùn)于肺部并發(fā)揮重要調(diào)控作用的免疫細(xì)胞為中性粒細(xì)胞，抑制中性粒細(xì)胞鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶可顯著抑制其趨化性和細(xì)胞內(nèi)活性氧合成。來自美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Thiruvengadam等[75]的一項(xiàng)臨床研究進(jìn)一步證實(shí)鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑他克莫司聯(lián)合吲哚美辛栓劑能安全有效地預(yù)防ERCP術(shù)后胰腺炎的發(fā)生。上述研究結(jié)果提示鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑或可作為AP的早期治療手段或ERCP術(shù)后胰腺炎的防治手段。

五、小結(jié)與展望

胰腺腺泡細(xì)胞鈣超載被證實(shí)是AP發(fā)生的重要誘因。胰腺腺泡細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)受細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)元件嚴(yán)格調(diào)控，這些鈣信號(hào)元件或可作為AP早期治療的干預(yù)靶點(diǎn)。鈣庫(kù)操縱型鈣內(nèi)流通道Orai1抑制劑作為目前唯一專門針對(duì)AP發(fā)病機(jī)制的在研新藥，已在美國(guó)完成二期臨床試驗(yàn)并有望成為第一個(gè)FDA批準(zhǔn)的治療AP的臨床藥物。隨著基礎(chǔ)研究的繼續(xù)開展，針對(duì)鈣信號(hào)元件如何參與調(diào)控AP發(fā)生、發(fā)展的認(rèn)識(shí)和理解將進(jìn)一步增強(qiáng)，并有望獲得更多靶向細(xì)胞內(nèi)病理性鈣信號(hào)治療AP的新策略和干預(yù)靶點(diǎn)，這對(duì)降低AP早期死亡率及提高患者長(zhǎng)期生活質(zhì)量具有重要的臨床價(jià)值。

利益沖突所有作者聲明無(wú)利益沖突