乙醇非氧化代謝產(chǎn)物與急性胰腺炎

林峰慶，李梁嵐，李維勤

南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科，江蘇 南京 210023

急性胰腺炎是一類常見(jiàn)的急診胃腸道疾病，以急劇上腹痛為特征。重癥急性胰腺炎患者病死率約為15%～20%，并且發(fā)病率有逐年上升的趨勢(shì)，為人類健康帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。目前認(rèn)為，和急性胰腺炎相關(guān)的病因有乙醇、膽結(jié)石以及高甘油三酯血癥[2]。乙醇和急性胰腺炎之間的關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)為時(shí)已久，但是其背后的分子機(jī)制不明，并且僅有少量的酗酒者（需要單日飲酒量＞5 杯）會(huì)患上急性或者慢性胰腺炎[2]。乙醇性急性胰腺炎更容易導(dǎo)致胰腺纖維化，進(jìn)而轉(zhuǎn)歸成慢性胰腺炎。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，長(zhǎng)期乙醇喂養(yǎng)的小鼠并不能導(dǎo)致急性胰腺炎，但是通過(guò)戒酒能減緩急性胰腺炎發(fā)病后胰腺纖維化的進(jìn)展[3]。目前認(rèn)為，乙醇除了可能介導(dǎo)胰腺急性損傷外，某些代謝緩慢的乙醇代謝產(chǎn)物能導(dǎo)致胰腺慢性損傷，并且啟動(dòng)胰腺纖維化進(jìn)程。

乙醇在體內(nèi)的代謝途徑主要是有氧代謝，即乙醇被氧化成乙醛。乙醇非氧化代謝產(chǎn)物有葡萄糖醛酸乙酯、硫酸乙酯、脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇。由于葡萄糖醛酸乙酯以及硫酸乙酯是水溶性物質(zhì)，代謝較快，目前并未發(fā)現(xiàn)其具有生物學(xué)活性[4]。而脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇被證實(shí)具有某些生物學(xué)活性，例如涉及調(diào)控MAPK信號(hào)通路或者影響Ca2+濃度，并且可能導(dǎo)致胰腺、肝臟以及小腸某些細(xì)胞的損傷或者活化[5-7]。另外，相較于氧化代謝產(chǎn)物乙醛，脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇在體內(nèi)存留時(shí)間明顯較長(zhǎng)[8-9]。故脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇更有可能是急性胰腺炎與乙醇發(fā)生關(guān)聯(lián)的原因。

目前對(duì)乙醇非氧化代謝產(chǎn)物的生物學(xué)功能所知甚少，但是考慮到其緩慢的代謝速率以及某些生物學(xué)特性，研究脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇對(duì)胰腺的影響能幫助我們更好地了解乙醇與急性胰腺炎的關(guān)聯(lián)，并且為急性胰腺炎臨床治療帶來(lái)實(shí)質(zhì)性幫助。

1 脂肪酸乙酯

1.1 脂肪酸乙酯代謝途徑

脂肪酸乙酯是一種乙醇非氧化生物活性代謝產(chǎn)物，可以由脂肪酸乙酯合酶（FAEES）或者乙酰輔酶A-乙醇-O-乙酰轉(zhuǎn)移酶（AEAT）催化形成，并且被脂肪酸乙酯水解酶（FAEEH）分解成乙醇和脂肪酸。脂肪酸乙酯主要堆積在胰腺以及肝臟[10]。Haber等[11]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)胰腺能夠自主合成脂肪酸乙酯。人在飲酒數(shù)分鐘后即可在血清內(nèi)檢測(cè)到脂肪酸乙酯，其代謝模式和乙醇類似；但是脂肪酸乙酯在酗酒者[飲酒史（8.8±5.3）年，每日飲酒量（340±190）g]體內(nèi)存留時(shí)間可高達(dá)99 h[8]。脂肪酸乙酯目前也是法醫(yī)、公共衛(wèi)生學(xué)用于研究乙醇暴露史的熱門候選指標(biāo)之一[12-13]。

和乙醇不同的是，脂肪酸乙酯血漿濃度在單次飲酒1 d后明顯升高，代謝速率緩慢，并且和血清甘油三酯濃度無(wú)關(guān)[8]。另外在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，在體內(nèi)代謝99 h后的脂肪酸乙酯濃度被證實(shí)能夠影響胰腺細(xì)胞溶酶體穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致胰腺損傷[8]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期乙醇喂養(yǎng)的大鼠模型中，F(xiàn)AEES Ⅲ基因表達(dá)量上升[14]，故推測(cè)合成脂肪酸乙酯可能是胰腺代謝乙醇的主要方式。在流行病學(xué)研究中也發(fā)現(xiàn)，乙醇性胰腺炎患者的羧酸脂肪酶（一種FAEES）的野生型（NN型）基因頻次降低，L型等位基因頻次增高[15]。脂肪酸乙酯和甘油三酯對(duì)胰腺的影響是獨(dú)立的，并且酗酒者體內(nèi)的脂肪酸乙酯濃度足以介導(dǎo)胰腺損傷。

1.2 脂肪酸乙酯介導(dǎo)胰腺損傷的機(jī)制

目前認(rèn)為，脂肪酸乙酯能夠影響胰腺腺泡細(xì)胞增生、細(xì)胞自噬、溶酶體穩(wěn)定性以及線粒體損傷[16-18]。體外試驗(yàn)證實(shí)，人類來(lái)源的胰腺組織中脂肪酸乙酯能導(dǎo)致胰腺腺泡細(xì)胞凋亡[19]。Huang等[18]證實(shí)，抑制FAEES對(duì)胰腺有保護(hù)作用；他們并且提出一種使用棕櫚油酰乙酯（POA）+乙醇誘導(dǎo)急性胰腺炎的動(dòng)物模型。Wu等[20]指出，抑制胰腺腺泡細(xì)胞乙醇氧化途徑后，脂肪酸乙酯含量上升，從而導(dǎo)致細(xì)胞活力下降。目前認(rèn)為，脂肪酸乙酯導(dǎo)致胰腺腺泡細(xì)胞損傷的主要原因是誘導(dǎo)腺泡細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度上升，或者是其代謝產(chǎn)物脂肪酸導(dǎo)致胰腺損傷。和脂肪酸不同的是，脂肪酸乙酯能夠使腺泡細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度快速上升，從而導(dǎo)致Ca2+依賴蛋白酶原激活以及細(xì)胞壞死；而脂肪酸對(duì)Ca2+的誘導(dǎo)則相對(duì)緩慢[6]。但是也有研究顯示，脂肪酸上升細(xì)胞質(zhì)Ca2+濃度的速度要快于脂肪酸乙酯，其背后的原因可能和檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)、時(shí)長(zhǎng)或者選用的試劑有關(guān)系。脂肪酸乙酯的主要誘導(dǎo)方式是通過(guò)IP3Ⅱ和IP3Ⅲ使得胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+向細(xì)胞質(zhì)釋放；而脂肪酸誘導(dǎo)胰腺損傷的方式則是通過(guò)抑制線粒體ATP合成[21]。雖然脂肪酸乙酯誘導(dǎo)胰腺腺泡損傷反應(yīng)快于脂肪酸，但是有研究指出，在等量的情況下，脂肪酸對(duì)胰腺的損傷大于脂肪酸乙酯，后者會(huì)導(dǎo)致較高的血漿促炎因子；研究人員認(rèn)為，促脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂肪酸乙酯或可以緩解急性胰腺炎[22]。但不可否認(rèn)的是，無(wú)論是脂肪酸乙酯還是脂肪酸，都會(huì)對(duì)胰腺造成損害，因?yàn)橹舅嵋阴プ钪饕拇x途徑是分解成脂肪酸。

綜合上述文獻(xiàn)，將脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂肪酸乙酯以治療乙醇性胰腺炎并不能從根本解決問(wèn)題，同時(shí)降低二者產(chǎn)量以及Ca2+濃度更有利于降低胰腺損傷。探索同時(shí)抑制脂肪酸以及脂肪酸乙酯生成，及其對(duì)Ca2+濃度的影響，或許是可行的研究方向之一。另外，脂肪酸乙酯在腺泡細(xì)胞中調(diào)控Ca2+濃度及其參與的相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，具體分子機(jī)制仍有不清。胞內(nèi)不同來(lái)源的Ca2+可能會(huì)導(dǎo)致不同的生物學(xué)效應(yīng)，從而影響疾病轉(zhuǎn)歸。

脂肪酸乙酯除了會(huì)對(duì)胰腺造成急性損傷，在酗酒者體內(nèi)長(zhǎng)期存在一定濃度的脂肪酸乙酯也可能導(dǎo)致慢性損傷。脂肪酸乙酯參與調(diào)控肝臟星狀細(xì)胞分裂以及MAPK信號(hào)通路，從而影響肝纖維化[5]。與此相似，脂肪酸乙酯也能激活胰腺腺泡細(xì)胞的p38 MAPK信號(hào)通路[23]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，抑制p38 MAPK信號(hào)通路能緩解急性胰腺炎以及抑制炎性因子分泌[24]，以及活化的胰腺星狀細(xì)胞MAPK信號(hào)通路高表達(dá)[25]。另有更進(jìn)一步的研究指出，脂肪酸乙酯能夠直接和星狀細(xì)胞作用，若是預(yù)先使用TGF-β（一種常見(jiàn)的胰腺炎微環(huán)境細(xì)胞因子）刺激星狀細(xì)胞，將能夠提高星狀細(xì)胞對(duì)脂肪酸乙酯誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡的耐受性，而穩(wěn)態(tài)的星狀細(xì)胞則無(wú)此表現(xiàn)[26]。這提示，脂肪酸乙酯可能是導(dǎo)致急性胰腺炎轉(zhuǎn)歸成慢性胰腺炎以及胰腺纖維化的因素之一。有研究以鹿鼠為模型動(dòng)物，給予大劑量口服乙醇或脂肪酸乙酯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法能很好地模擬慢性乙醇性胰腺炎以及纖維化的特征[27]。

2 磷脂酰乙醇

2.1 磷脂酰乙醇代謝途徑

磷脂酰乙醇是一種乙醇非氧化代謝產(chǎn)物，由磷脂酶D催化形成，并且主要被磷脂酸磷酸水解酶（phosphatidate phosphohydrolase）分解成磷酸乙酯（ethyl phosphate）和甘油二脂（diacylglycerol）。另外磷脂酰乙醇還是磷脂酶A2、磷脂酰膽堿前體磷脂酶C的底物。有研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠乙醇喂養(yǎng)后使用高效液相色譜法檢測(cè)臟器的磷脂酰乙醇含量，發(fā)現(xiàn)其主要累及小腸、肺以及胃，而在胰腺中檢測(cè)不到[28-29]。但是有研究指出，在乙醇存在下，胰島細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生磷脂酰乙醇，其半衰期為1～2 h[30]。雖然磷脂酰乙醇在胰腺中累及的量不多，但是與胰腺密切相關(guān)的小腸是磷脂酰乙醇累及最多的器官，并且可存在于血漿中，故磷脂酰乙醇可能通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)以及小腸調(diào)控胰腺功能。磷脂酰乙醇在慢性長(zhǎng)期飲酒的人群中穩(wěn)定存在，其血清濃度和飲酒量呈現(xiàn)正相關(guān)[31]。單次飲酒8 h后磷脂酰乙醇血漿濃度達(dá)到峰值，半衰期約為3 d[9]。綜合考慮磷脂酰乙醇血漿濃度和飲酒量之間的關(guān)系，急性胰腺炎伴有酗酒的患者血清磷脂酰乙醇濃度可能為0.205～1.355 μmol/L。目前尚未發(fā)現(xiàn)以這一區(qū)間范圍的磷脂酰乙醇干預(yù)胰腺泡細(xì)胞的體內(nèi)、體外試驗(yàn)報(bào)道。

2.2 磷脂酰乙醇生物學(xué)活性

目前對(duì)于磷脂酰乙醇生物學(xué)活性的研究較少。磷脂酰乙醇具有促腸道細(xì)胞增生的作用，其主要是通過(guò)促ZONBA入核上調(diào)增生相關(guān)基因表達(dá)[7]。在肝臟細(xì)胞中，磷脂酰乙醇則有增強(qiáng)血管緊張素Ⅱ促p42/44 MAPK信號(hào)通路的作用。有研究表明，磷脂酰乙醇，而不是乙醇，才是導(dǎo)致p42/44 MAPK信號(hào)通路上調(diào)的原因[32]。但是磷脂酰乙醇增強(qiáng)血管緊張素Ⅱ的分子機(jī)制仍然未知。一如上述所提，抑制MAPK信號(hào)通路具有抗炎和抗纖維化的作用，故干預(yù)MAPK信號(hào)通路可能是磷脂酰乙醇介導(dǎo)胰腺損傷的機(jī)制之一。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，磷脂酰乙醇對(duì)Na+/K+-ATP酶、蛋白激酶C、細(xì)胞膜流動(dòng)性有影響[33-35]。

磷脂酰乙醇的代謝涉及多種生物活性物質(zhì)的激活或者生成，例如磷脂酸或者磷脂酶A2[36]。磷脂酸在有絲分裂的過(guò)程中起到重要作用[37]，在使用膽囊收縮素誘導(dǎo)的急性胰腺炎模型中，磷脂酶D活性上調(diào)并且維持多天，磷脂酸合成量也增多[38]。有研究表明，磷脂酶A2及其底物卵磷脂一起孵育胰腺腺泡細(xì)胞，可導(dǎo)致細(xì)胞破壞[39]。是故磷脂酰乙醇對(duì)胰腺的作用可能是直接或者間接的。

另外，胃腸道是磷脂酰乙醇累及最多的器官，而胃腸道和胰腺的功能密切相關(guān)。和胰腺類似，目前有關(guān)磷脂酰乙醇對(duì)胃腸道的影響研究較少，但有研究顯示，和磷脂酰乙醇代謝相關(guān)的物質(zhì)磷脂酸參與了CCK-8誘導(dǎo)的淀粉酶分泌[40-41]。

3 小結(jié)

雖然非氧化代謝不是人體代謝乙醇的主要方式，但是考慮到非氧化產(chǎn)物緩慢的代謝速率以及級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，非氧化代謝產(chǎn)物仍具有重要的生物學(xué)意義。脂肪酸乙酯以及磷脂酰乙醇被證實(shí)具有多種生物學(xué)活性。脂肪酸乙酯對(duì)胰腺的作用主要是調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度以及MAPK信號(hào)通路，有促胰腺壞死以及纖維化的作用，但是其具體分子機(jī)制有待研究。磷脂酰乙醇在體內(nèi)主要累及部位是小腸，有促小腸細(xì)胞增生的作用，而其代謝可能干擾磷脂酸生成、磷脂酶D以及磷脂酶A2的活化，這些物質(zhì)參與胰腺的增生、壞死以及CCK-8信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可能對(duì)急性胰腺炎發(fā)病有間接作用。另外，確定這兩個(gè)物質(zhì)在體內(nèi)的濃度與胰腺損傷之間的關(guān)系，有利于我們建立更好的乙醇性急性胰腺炎、慢性胰腺炎，或者胰腺纖維化動(dòng)物模型。

綜上，揭示這兩個(gè)代謝產(chǎn)物對(duì)胰腺的作用有助于我們更好地理解急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制以及轉(zhuǎn)歸，以建立更合適的動(dòng)物模型提供研究，并找到更有效的治療靶點(diǎn)。