細胞焦亡在急性胰腺炎炎癥反應(yīng)中的作用及中醫(yī)藥干預(yù)進展*

張飛虎 劉子璇 劉 陽 牟海波 趙 楊 孔 立

（1.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，山東 濟南 250011；2.山東中醫(yī)藥大學，山東 濟南 250355）

急性胰腺炎（AP）是臨床常見急腹癥之一，病情兇險，其發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸一直是急危重癥醫(yī)學領(lǐng)域研究的重點與難點，尤其是AP 進展為重癥急性胰腺炎（SAP）時，常伴有多器官功能衰竭，治療難度大、花費高、預(yù)后差，病死率可56高達13%～35%［1］。當AP發(fā)生時，胰腺腺泡細胞會發(fā)生多種死亡方式：凋亡、壞死、自噬和壞死性凋亡等［2-3］。胰腺腺泡細胞具有分泌多種消化酶的能力，如胰蛋白酶、胰脂肪酶等；在胰腺受損傷后會引起胰酶異常激活等病理生理學改變，激活的胰酶、過量的氧自由基和促炎細胞因子使腺泡細胞發(fā)生損傷。胰腺腺泡細胞的死亡方式是AP 研究的熱點與重點之一，病程早期腺泡細胞的死亡方式大致決定了AP 的轉(zhuǎn)歸情況［4-5］。細胞焦亡屬于程序性細胞死亡，其特征在于釋放炎性因子進而引起機體過度的炎癥反應(yīng)。隨著研究的深入，人們認識到機體過度的炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致AP 發(fā)生、發(fā)展及加重的主要原因之一［6］。適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的激活和全身免疫應(yīng)答是AP發(fā)生時胰腺及胰腺外器官損傷的重要決定因素，炎性小體的激活和釋放效應(yīng)分子在其中發(fā)揮至關(guān)重要的作用［7］。在我國，中醫(yī)藥在AP 的治療中有重要的地位，目前中西醫(yī)結(jié)合治療已經(jīng)成為AP治療模式的主流，相關(guān)研究從臨床療效已逐漸深入到細胞分子生物學機制。本文就細胞焦亡在AP發(fā)病機制中的作用、對炎癥反應(yīng)的影響及中醫(yī)藥干預(yù)進展進行綜述如下。

1 細胞焦亡

細胞焦亡的形態(tài)特征有別于凋亡和壞死，其主要表現(xiàn)為：細胞質(zhì)膜上形成1～2 nm 孔洞，膜兩側(cè)的離子平衡被破壞，鉀離子外流，水分內(nèi)流，造成細胞腫脹、細胞膜裂解，形態(tài)學上出現(xiàn)細胞核濃縮，DNA 斷裂等改變，且促炎細胞因子及細胞內(nèi)容物釋放，引發(fā)局部炎癥反應(yīng)［8］。Zychlinsky 等早在1992 年便在科學實驗中發(fā)現(xiàn)，弗氏志賀菌可誘導(dǎo)感染的宿主巨噬細胞發(fā)生裂解性死亡，其形式具有細胞凋亡的部分特征［9］，例如DNA斷裂、染色質(zhì)凝集及有半胱氨酸蛋白酶活性依賴性，在當時這種裂解性死亡被認為是凋亡。2001年，Cookson等首次使用希臘語“pyroptosis”來描述這種獨特的程序性細胞死亡方式，將細胞焦亡定義為Caspase-1依賴的細胞死亡的形式［10］。2012年Case等研究發(fā)現(xiàn)，軍團菌可調(diào)控巨噬細胞介導(dǎo)焦亡，這一過程中并無Caspase-1的參與，而是通過激活Caspase-11 得以實現(xiàn)其調(diào)控作用［11］。邵峰等研究發(fā)現(xiàn)，胞質(zhì)內(nèi)LPS對Caspase-4/5/11激活可以引起細胞焦亡，消皮素D（GSDMD）家族蛋白被活化的Caspase-4/5/11 切割最終誘發(fā)細胞焦亡［12-13］。因此，細胞焦亡被定義為由Gasdermin 家族蛋白介導(dǎo)的程序性細胞死亡方式。

根據(jù)細胞焦亡的起始激活方式不同，可將其分為以革蘭陰性桿菌脂多糖（LPS）為代表的刺激物直接活化Caspase-11的非經(jīng)典炎癥小體途徑和以刺激物激活炎癥小體的經(jīng)典途徑［8］兩種類型。細胞焦亡是一種促進炎癥反應(yīng)的細胞程序性死亡模式，學者普遍認為其具有非常顯著的免疫炎癥特點。目前發(fā)現(xiàn)，在肝炎、腫瘤、炎性腸病、艾滋病、阿爾茲海默癥、帕金森癥、心肌梗死等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中，細胞焦亡均起到了重要作用［14］。

2 細胞焦亡與AP

當AP及SAP發(fā)生時，胰腺腺泡細胞的死亡方式包括凋亡、壞死和焦亡［15］。機體的炎癥反應(yīng)可因腺泡細胞凋亡與焦亡比例的不同，產(chǎn)生不同的發(fā)展趨勢；當胰腺腺泡細胞以凋亡為主時，胰腺局部炎癥反應(yīng)較輕，臨床表現(xiàn)為輕度水腫型胰腺炎，預(yù)后較好［16］；當胰腺腺泡細胞以焦亡為主時，腺泡細胞破裂并釋放細胞內(nèi)的炎癥細胞因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）等，當細胞因子引發(fā)的“瀑布效應(yīng)”難以被抑制時，機體發(fā)生過度放大的炎癥反應(yīng)［17］，導(dǎo)致不良預(yù)后；如果凋亡與焦亡發(fā)生比例相似時，則機體炎癥反應(yīng)進入相對平衡的“僵持階段”。因此，如果能夠把胰腺腺泡細胞凋亡和焦亡明確區(qū)分開來，并且在AP發(fā)生時能夠明確二者比例，在此基礎(chǔ)上制定出更個體化的治療方案，則可能截斷或延緩AP 病情發(fā)展，從而改善AP患者預(yù)后，提高生存率。

Shao 等研究發(fā)現(xiàn)，SAP 發(fā)病過程中存在腺泡細胞焦亡現(xiàn)象［18］。AP 期間腺泡細胞的形態(tài)具有焦亡的特征，而焦亡所依賴的Caspase-1、Caspase-11 在AP 炎癥反應(yīng)過程也發(fā)揮了不可替代作用［19］。Hoque等研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)注射雨蛙素可增加野生型大鼠的Pro-IL-1β mRNA 水平［20］；細胞焦亡過程中Caspase-1 可將無活性的IL-1β前體轉(zhuǎn)化為有活性的IL-1β，并釋放至細胞外，誘集并激活免疫細胞以誘導(dǎo)炎癥因子和趨化因子的合成，從而增強炎癥反應(yīng)［21］。Zhang 等研究顯示，采用雨蛙素誘導(dǎo)SAP大鼠模型后，若抑制Caspase-1基因的表達，可明顯減輕SAP 大鼠炎癥反應(yīng)程度［22］。李敏利等研究同樣發(fā)現(xiàn)，炎癥因子可通過誘導(dǎo)Caspase-1依賴性過度細胞焦亡，導(dǎo)致SAP 大鼠炎癥反應(yīng)加劇及組織損傷加重［23］。Wang 等研究表明，組織蛋白酶B（CTSB）可能通過激活NLRP3 炎性體并促進Caspase-1誘導(dǎo)的細胞焦亡而加重AP［24］。Gao 等研究顯示，NLRP3 炎癥小體和GSDMD 激活介導(dǎo)的胰腺腺泡細胞焦亡對于AP 期間胰腺細胞死亡反應(yīng)和系統(tǒng)性炎癥起關(guān)鍵作用［25］。當AP發(fā)生時，環(huán)狀RNA circHIPK3的上調(diào)抑制miR-193a-5p的表達，從而增強GSDMD介導(dǎo)的腺泡細胞焦亡，最終加劇AP 進展［26］。綜上所述，細胞焦亡在AP及SAP發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要作用。

3 中醫(yī)藥與AP

目前有大量研究證實，中西醫(yī)結(jié)合治療AP 及SAP能夠取得更好的臨床預(yù)后。單味中藥多從改善胰腺微循環(huán)出發(fā)，以活血化瘀或破血逐瘀中藥為主，臨床中較多使用大黃、芒硝等，且通過口服、灌腸、敷貼等方式，可明顯緩解患者腹脹、腹痛等癥狀，提高治愈率，降低死亡率［27］。大黃和芒硝聯(lián)合應(yīng)用，可降低腹腔內(nèi)壓力，改善腹腔臟器灌注及保護臟器功能，從而降低多器官功能障礙綜合征的發(fā)生率，使AP 患者死亡率降低；其中大黃可以改善腸黏膜屏障功能，抑制腸道菌群失衡及移位；同時大黃能夠抑制胰酶的分泌及活性，促進胰液引流，減少炎癥介質(zhì)的釋放，減輕胰腺組織損傷［28］。俞蕾敏等研究顯示，利用大黃輔助治療AP（灌腸和鼻飼雙途徑使用）可促進患者胃腸功能恢復(fù)，減輕機體炎癥反應(yīng)，改善預(yù)后［29］。肖桂林等研究發(fā)現(xiàn)，大黃煎劑對于胃腸熱結(jié)證SAP 有很好療效［30］。方怡等研究發(fā)現(xiàn)，芒硝有刺激迷走神經(jīng)反射，減輕膽道口括約肌痙攣，促進胃腸蠕動，增加局部組織血液供應(yīng)，減輕炎癥反應(yīng)等作用；用芒硝腹部外敷治療SAP，可緩解患者腹痛癥狀、促進腹腔積液吸收［31］。

中藥復(fù)方是中醫(yī)藥學的瑰寶，目前中醫(yī)藥治療AP常以清熱通腑、解毒散結(jié)為主。臨床大多運用大承氣湯、清胰湯等加減輔助治療AP，取得了較好療效。應(yīng)用大承氣湯（加減）輔助治療AP的作用機制為：保護腸道機械屏障和化學屏障，阻止細菌及其內(nèi)毒素移位；改善組織微循環(huán)，促進黏膜修復(fù)，增強胃腸動力及功能；清除氧自由基，減輕局部及全身炎癥反應(yīng)等［32］。張何為等研究顯示，中藥復(fù)方清肺承氣湯對SAP 所致ARDS 患者具有免疫干預(yù)作用，能夠降低炎癥反應(yīng)，減輕肺損傷［33］。另有臨床研究顯示，大承氣湯、清胰湯對SAP 并發(fā)的胃腸功能障礙均具有良好的治療效果，能夠減少胃腸道反應(yīng)發(fā)生，促進胃腸道功能的恢復(fù)，縮短住院時間，降低住院費用［34-35］。

4 中醫(yī)藥與細胞焦亡

目前中醫(yī)藥對細胞焦亡影響的研究以中藥復(fù)方為主，單味中藥對其影響的研究較少。陳末等研究滅幽湯治療幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎的作用機制，發(fā)現(xiàn)滅幽湯能夠明顯抑制胃組織Caspase-1 和炎癥因子NLRP3的表達，從而減少細胞焦亡的發(fā)生，減輕胃黏膜炎癥反應(yīng)［36］。范萍等研究發(fā)現(xiàn)，雌性系統(tǒng)性紅斑狼瘡小鼠使用國醫(yī)大師禤國維教授的滋陰清熱方后，能夠抑制腎組織細胞焦亡相關(guān)因子Caspase-1 表達，減少IL-1β 等細胞因子釋放，起到治療作用［37］。另外，嚴士海等研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用參葵通脈顆粒能夠抑制心肌細胞NFκB、TLR4、IL-1β、Caspase-1 的表達水平，減少心肌細胞焦亡，能夠改善心臟功能［38］。

另有大量研究顯示，中藥提取物亦能通過不同的作用機制參與細胞焦亡的發(fā)生。胡黃連苷Ⅱ能夠通過抑制NLRP3 炎性小體的活化，減少細胞因子IL-18、IL-1β 的釋放，從而減少LPS/D-氨基半乳糖苷誘導(dǎo)的小鼠肝細胞焦亡［39］。黃芩苷能夠調(diào)控蛋白激酶A 信號通路，減少HMGB1 的釋放繼而阻止細胞焦亡［40］。小檗堿具有直接殺菌的作用，其機制可能為通過提高NLRP3 炎癥小體的活化，促進細胞因子IL-Iβ 的釋放，增加細胞焦亡的發(fā)生，從而提高巨噬細胞對細菌的殺傷功能［41］。黃芪甲苷抑制肺纖維化的病情發(fā)展，機制可能為通過上調(diào)自噬水平并抑制焦亡蛋白的表達［42］?；ㄆ焖伤啬苊黠@抑制ROS 的合成，抑制H2O2誘導(dǎo)的細胞線粒體膜電位的下降，減少心肌細胞氧化損傷，能夠降低NLRP3、AIM2、NLRC4炎癥因子生成和活化，減少心肌細胞焦亡［43］。白藜蘆醇通過下調(diào)炎癥小體NLRP3 的表達，能夠抑制細胞因子IL-1β 的分泌及釋放，從而減少神經(jīng)元焦亡［44］。大黃素可通過抑制Caspase-1 及其下游炎性細胞因子，減輕SAP 大鼠胰腺組織和腸黏膜損傷［45］。

綜上所述，目前研究結(jié)果表明中藥及其復(fù)方制劑可通過中醫(yī)治法如滋陰清熱、化瘀解毒、益氣溫陽等不同程度地干預(yù)機體器官或組織的細胞焦亡，調(diào)整機體功能的平衡，使之恢復(fù)“陰平陽秘”的理想狀態(tài)。

5 結(jié)語與展望

近年來AP 的發(fā)病率、復(fù)發(fā)率明顯升高，SAP 病死率居高不下，細胞因子過度釋放是導(dǎo)致病情加重的主要根源。因此，如何有效控制機體過度放大的炎癥反應(yīng)，成為AP 治療的關(guān)鍵。對于SAP 炎癥反應(yīng)的控制，西醫(yī)臨床目前主要通過應(yīng)用烏司他丁、血液凈化、炎癥因子吸附等方法，但臨床療效有限。細胞焦亡是以大量炎癥細胞因子釋放為特征的一種細胞程序性死亡，在炎癥性疾病中起著重要作用，其對AP 的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸具有重要影響。炎癥小體激活、代謝物受體及炎性細胞因子釋放與細胞焦亡之間存在多種聯(lián)系，這些激活途徑及其過程中的代謝產(chǎn)物與AP發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。中醫(yī)藥用于輔助治療AP，在縮短病程、減少并發(fā)癥及改善預(yù)后等方面具有獨特的優(yōu)勢。同時，中醫(yī)藥在不同疾病中對細胞焦亡的影響亦有相關(guān)研究報道［46-47］。但在AP 發(fā)生時，中醫(yī)藥對胰腺腺泡細胞焦亡及炎癥反應(yīng)、預(yù)后等的影響，目前仍缺乏相關(guān)研究成果報道。中醫(yī)藥干預(yù)胰腺腺泡細胞焦亡可能是治療AP 的重要機制之一，深入探究可提升臨床個體化、精準化實施救治，可能為AP的基礎(chǔ)研究和臨床治療提供新思路。