急性胰腺炎发病机制的研究进展（完整版）

1、急性胰腺炎发病机制的研究进展(全文)摘要急性胰腺炎(AP)是胰腺的炎症性疾病，其发病机制除与胰蛋白酶原异 常激活相关外，还与钙超载、线粒体功能障碍、自噬受损和内质网应 激相关，发病机制尚未完全阐明。目前尚无有效治疗AP的方案，难以防止胰腺功能的丧失。深入了解AP的病理生理机制有助于找到潜在的治疗靶点。因而，本文旨在对AP发病机制做一综述，为治疗提供更多的研究方向。急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是一种临床常见的消化系统炎症性疾病，具有较高的发病率，约为34/10万人，其中胆囊结石和酒精是AP常见的诱因。随着医疗水平的提高， AP病死率有所下降，但其 发病率及并发症治疗

2、仍是学者们关注的重点。一直以来，AP被认为与慢性胰腺炎(chronic pancreatitis, CP)是两种独立的疾病。但是研究发现，由于大量胰腺实质坏死，约20%的AP患者出现胰腺内、外分泌功能不全，约10%的初次发作 AP和36%反复发作的 AP，最终发展成为CP，这严重影响了患者的生活质量和预后，而AP与CP的关系也仍需要进一步研究。目前尚无有效治疗AP的方案，难以防止胰腺功能的丧失。临床医生有必要了解AP病理生理过程，进而找到潜在的治疗靶点。因而，本文拟对AP发病机制做一简要综述，为治疗提供更多的研究方向。一、胰蛋白酶原异常激活胰蛋白酶原异常激活是AP的重要发病机制。在生理状态下，

3、酶原颗粒和溶酶体是由腺泡细胞粗面内质网合成，经高尔基体处理后储存于 不同的分泌囊泡中。由于腺泡细胞顶端可以进行酶原颗粒胞吐，使得 酶原颗粒在细胞内保持较低浓度。此外，少量异常激活的胰蛋白酶可 以被细胞内存在的胰蛋白酶抑制剂有效抑制，因而使得细胞内胰蛋白 酶原无法被完全激活，不能引起 AP o当腺泡细胞受到酒精、胆汁酸刺激后，使细胞内溶酶体形成和消化酶 合成增加。同时毒性物质抑制腺泡细胞顶端胞吐酶原颗粒，导致细胞 内酶原颗粒和溶酶体含量增加。酶原颗粒和溶酶体发生共域化，溶酶 体内的组织蛋白酶B在酸性条件下激活胰蛋白酶原，转化为胰蛋白酶，溶酶体膜破裂后，将组织蛋白酶B和胰蛋白酶释放至细胞质中。一方

4、面，组织蛋白酶 B作用于受体相互作用蛋白激酶3(RIP3)-受体相互作用蛋白激酶1(RIP1)-混合系列蛋白激酶样结构域(MLKL)信号通路促进RIP3-RIP1坏死复合物的形成，导致下游MLKL蛋白质分子发生磷 酸化和低聚化，使腺泡细胞膜破裂，发生坏死。有研究发现，通过基因修饰或者RIP1坏死特异性抑制剂阻断 RIP1-RIP3信号通路可以缓解腺泡细胞损伤的严重程度。因而，未来 针对此靶点幵展的基础研究，可能作为AP治疗的一个研究方向，这一靶点对于 AP治疗的有效性和临床价值需要进一步研究。另一方面，溶酶体膜破裂后释放组织蛋白酶B刺激线粒体释放细胞色素C,激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Cas

5、pase-3)介导细胞凋亡。也有研究发现在胰腺炎病程中，胰蛋白酶原激活不仅发生在腺泡细胞中，也发生在 巨噬细胞中，并诱导巨噬细胞合成炎症因子。因而，也使得胰蛋白酶原中心理论受到挑战，但其激活的具体机制尚需进一步探索。二、钙超载和线粒体功能障碍在生理状态下，胆囊收缩素主要通过三磷酸肌醇受体（InsP3R）信号通路刺激内质网中Ca2 +释放，钙内流刺激线粒体产生腺苷三磷酸 （ATP），同时激活腺泡细胞顶端分泌酶原颗粒。酒精、胆汁酸和胆囊收缩素等引起的细胞内钙超载和线粒体功能障碍是AP发病的重要机制。钙内流使得内质网中Ca2 +降低，进而激活钙通道蛋白酶1QRAI1）促进Ca2 +由细胞外进入细胞内

6、，补充内质网中Ca2 +,使得Ca2 +不断通过InsP3R信号通路进入胞质中。持续性钙内流引起胞内钙超 载，导致线粒体膜受损，使线粒体通透性转换孔（MPTP）幵放，进一步改变线粒体膜电位导致ATP生成减少。ATP的减少抑制ATP依赖的滑面内质网钙通道蛋白（SERCA）和细胞膜钙通道蛋白（PMCA）转运出细胞内 Ca2 +，导致胞内持续性钙超载， 最终引起消化酶原的激活，导致胰腺自身消化。同时，线粒体功能障 碍会引起细胞自噬受损，产生活性氧和细胞因子，加重细胞损伤。受 损细胞产生组织因子、热休克蛋白等有害因子，激活核因子-岀（NF- kB）、丝裂原活化蛋白激酶 （MAPK）、信号转导子和转录激

7、活子3、磷脂酰肌醇-3-激酶炎性信号通路，使得局部炎症反应进展为全身炎症反应。此外，线粒体受损还引起内质网应激、溶酶体损伤、组织蛋白酶 原和胰蛋白酶原的释放和激活，导致胞质蛋白降解和细胞坏死。基于上述钙超载机制的研究，0RAI1通道抑制剂可以阻止细胞外钙离子进入腺泡细胞内，有效缓解细胞内钙超载。有研究证实，0RAI1通道抑制剂能够有效阻止AP动物模型和人腺泡细胞的坏死，显著缓解局部和全身的炎症反应程度。与此同时，MPTP抑制剂也可以有效阻止ATP生成的减少，维持 ATP依赖的 SERCA和PMCA 通道蛋白对 于胞内钙离子的转运，降低胞内钙超载发生的概率。其中，TRO40303作为一类MPTP

8、抑制剂，可以有效维持细胞膜电位，阻止酒精性胰腺 炎动物模型和人腺泡细胞发生坏死。此外，TRO0403在急性心肌梗死和肝炎的治疗中显示出良好效果和耐受性，因而未来可以作为AP治疗的一个研究方向。目前，针对维持机体足够的ATP消耗，国外幵展了对高热量肠外营养支持治疗 AP的多中心临床研究，有待研究结果的公布，以进一步明确ATP在AP患者中的作用三、自噬受损自噬是一种细胞保护机制，细胞可以通过自噬去除受损的、老化的和 无功能的细胞器以及变性的大分子蛋白质，为细胞再生和机体循环提 供能量。自噬主要包括四个过程。首先，由内质网、高尔基体和细胞 膜形成一个幵放的、环状的双层膜结构，形成自噬前体；其次，自噬

9、 前体逐渐延长并完整包裹受损、老化的细胞器和部分细胞质，在自噬 相关基因(ATG)的作用下形成囊泡样结构，即自噬小体；再次，溶酶体在溶酶体相关膜蛋白的介导下与自噬小体融合，形成自噬溶酶体；最后，溶酶体内的组织蛋白酶B将包裹的细胞器和蛋白质降解，为机体循环和细胞再生提供原料。当酒精、胆汁酸等毒性物质刺激腺泡细胞，将导致自噬功能受损引起细胞炎性改变和死亡。动物实验证实，在敲除ATG5的AP小鼠模型中腺泡细胞自噬囊泡和胰蛋白酶原激活程度均显著降低，同时胰腺实质的炎症程度减轻，这一结果表明AP的早期自噬可以诱导胰蛋白酶原激活，加速疾病进展。有研究发现，由于细菌移位导致氧化应激水平升高，进而加重AP肺损

10、伤，这一过程可能与自噬水平下降有关。应用雨蛙素诱导的白细胞介素 (IL)-22转基因鼠和IL-22重组腺病毒鼠 的AP模型证实，IL-22可通过自噬相关蛋白 Beclin-1 途径阻止自噬 体形成，从而减轻胰腺炎严重程度。除此之外，自噬受损导致胰蛋白酶原激活、内质网应激和线粒体功能障碍，最终使腺泡细胞受损死亡。因此，对于AP如何能够恢复腺泡细胞自噬是未来研究的热点之一。既往也有研究报道海棠藻在AP动物模型中可以减轻胰腺损伤的严重程度，其原因可能与自噬水平升高 有关，但具体保护机制尚不清楚。四、内质网应激 内质网是真核细胞中具有生物活性的细胞器，其功能主要是合成膜蛋 白和分泌蛋白，启动翻译后修饰

11、， 确保蛋白质折叠为正确的空间构象 缺氧、酒精、钙超载、氧化应激和翻译后修饰受损可引起内质网应激。 由于腺泡细胞具有丰富的内质网，因而胰腺更容易受到内质网应激的 影响。有研究表明，内质网的过度激活可能是触发和加重胰腺损伤的重要机制，在重症 AP模型中发现蛋白激酶 R样内质网激酶(PERK)、肌醇酶 1(IRE1)和激活转录因子(ATF)6及其下游信号通路均被活化。内质网 应激是由于内质网中未折叠或错误折叠蛋白增加所致。应激信号通过 内质网膜传递到细胞核，引起一系列特定靶基因的转录和蛋白翻译水 平下调，使细胞存活，这一过程称为未折叠蛋白效应(UPR) 0在内质网应激的早期阶段，UPR被激活以恢复

12、内质网稳态，其中UPR是由ATF6、PERK和IRE1三条信号通路介导。当未折叠蛋白在内质 网中蓄积，免疫球蛋白结合蛋白/葡萄糖调节蛋白 78与三种跨膜蛋白解离并与未折叠蛋白结合，从而激活UPR信号通路。PERK发生自身二聚化和磷酸化，促进下游真核翻译起始因子2 a发生磷酸化，从而终止转录，最终降低蛋白质折叠负荷并防止错误蛋白蓄积；而ATF4上调可导致转录因子 C/EBP同源蛋白的产生，弓I起细胞凋亡。ATF6转移至高尔基体由位点1蛋白酶和位点 2蛋白酶剪切，释放N端的转录激活域并转移至细胞核内特定位置，促进靶基因的转录，增加蛋白质 的折叠能力。当IRE1信号通路激活后，X盒结合蛋白-1(XB

13、P-1)在两个特殊部位剪切 26个内含子形成剪切产物XBP-1S，加速细胞内未折叠或错误折叠蛋白的降解，缓解内质网应激。UPR是一个复杂的信号网络，可以激活 ATF6、PERK和IRE1三条信号通路，增加蛋白质正 确折叠的能力，终止蛋白质合成和降解错误折叠的蛋白质，以减轻内 质网应激。然而，当内质网应激无法恢复细胞稳态，导致应激持续存在时，细胞将启动凋亡程序。内质网应激与AP炎症加重密切相关，UPR通过3条信号通路激活 NF- kB炎性通路，导致腺泡细胞炎症进行性加重并出现细胞坏死，最终导致AP加重。因而，NF-岀抑制剂，如IL-10和环磷酸腺苷，可以阻断内质网应激，下调促炎因子(如肿瘤坏死因

14、子-a、IL-1、IL-6)的表达水平进而延缓炎症进展。另有研究发现，4-苯基丁酸可以抑制胰蛋白酶原和UPR激活，进而缓解内质网应激相关的促凋亡通路，减轻全身炎症反应及细胞凋亡。在一项观察性研究中发现，三羟基三甲基戊二酸单酰辅酶 A(HMG-CoA) 还原酶抑制剂可以促进UPR，长期应用他汀类药物可以降低AP发病率，同时减轻 AP的严重程度。因而， HMG-CoA 还原 酶抑制剂对预防 AP复发可能有作用。五、总结与展望AP是一种病因复杂、多因素共同参与的病理生理过程，由于疾病凶险,死亡率高，备受学者们关注。既往研究发现AP发病机制可能与胰蛋 白酶原异常激活、钙超载、线粒体功能障碍、自噬受损和内质网应激相关。国内、外学者也对AP发生、发展过程中可能涉及到的部分机制和通路进行了研究，通过对AP动物模型应用相应靶点阻断剂后观察疾