浅谈胰腺再生相关因子研究进展

1、浅谈胰腺再生相关因子研究进展    摘要：胰腺是一个重要的内外分泌混合腺,实验中发现胰腺发生损伤后能够再生。胰腺再生涉及复杂的细胞-细胞之间各种因素的相互作用，这些因素包括起信号转导作用的配体、受体、细胞外基质以及黏附分子等，此过程中伴有一系列相关基因的表达和调控。 本文综述近年来胰腺再生相关因子的研究进展。 关键词：  胰腺；再生相关因子；研究进展1生长因子及相关肽表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)是一种小肽,由53个氨基酸残基组成,是一种多功能的生长因子,在体内体外都对多种组织细胞有强烈的促分裂

2、作用。 Suarez-Pinzon等 1研究表明，在NOD小鼠中，联合应用EGF和胃泌素能够增加胰岛细胞的数量和逆转小鼠的高血糖状态。Miettinen等2发现，下调胰岛细胞内EGF受体信号通路，削弱了新生后小鼠胰腺细胞的生长，导致小鼠发展为糖尿病。在缺血再灌注诱导的急性胰腺炎中，给予外源性的EGF后，减少了胰腺的炎症反应，限制了胰腺炎的程度，促进了胰腺的修复和再生过程。以上提示EGF可能参与了胰岛的再生和胰腺炎的修复过程。成纤维细胞生长因子-2 (fibroblast growth factor-2，FGF-2)（(碱性FGF）是含155个氨基酸的促有丝分裂的阳离子多肽。严强等3采用急性水肿

3、性胰腺炎大鼠为模型，观察早期给予外源性FGF-2对急性水肿性胰腺炎大鼠的治疗作用，他们发现FGF-2的早期治疗能明显改善由蛙皮素诱导的急性水肿性胰腺炎所引发的组织学和酶学的病理变化，对急性水肿性胰腺炎大鼠具有显著的疗效。通过免疫组织化学检测发现，FGF-2治疗组大鼠胰腺腺泡细胞DNA的合成要比非治疗组明显活跃，能促进胰腺组织再生，加速受损胰腺修复重建组织完整性。并认为FGF-2治疗急性胰腺炎的机制是通过减轻炎症以及促进胰腺组织再生来实现的。以上提示，FGF家族涉及胰腺外分泌细胞的再生和胰腺炎损伤后的修复过程。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF )是一种肝细

4、胞有丝分裂原，它与特异性膜受体c-met结合而发挥其多样的生物学作用。Dai等4研究表明，阻断胰岛细胞HGF信号通路，能够引起胰岛体积的减小和胰岛素分泌的降低，提示HGF能促进细胞的增殖和分化。Hoffmann等5报道，HGF通过激活Gab1引起胰腺腺泡细胞内的信号转导，从而促进胰腺的生长和再生。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)是1965年于脱矿化骨的骨基质中发现的一种蛋白，因其能诱导骨、软骨形成以及皮下、肌肉等部位异位骨的形成而得名，是一种分泌性多功能蛋白，属于转化生长因子(Transforming Growth Factor，TGF-)超家

5、族中最大的一个亚群，BMPs亦称为成骨蛋白(OP)、软骨来源形态蛋白(CDMP)，生长和分化因子(GDF)。活化素受体样激酶(activin receptor-like kinase,ALK)为BMPs的型受体。近来，有学者6在研究斑马鱼胚胎发育时发现，用一种吗啡衍生物阻滞ALK受体可以有效的促进额外胰管细胞的再生。可见生长因子和相关肽在胰腺的生长和再生过程中扮演了重要的角色，进一步研究它们的具体机制和相互作用将为胰腺疾病的治疗提供新的靶点。2基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase ，MMPs) MMPs是降解ECM的主要因子，它被认为是组织损伤后重建的主要

6、酶系，它在再生过程中被表达和激活。研究发现，MMP2免疫反应性在急性胰腺炎后7天达到最大，符合腺细胞再生时间，MMP2从第3天到第7天沉积在受损胰腺腺细胞周围和间质区，而MMP2在第7天再生的腺细胞中看不到，这样MMP2可能在精氨酸诱导的大鼠胰腺炎再生中防止大量ECM沉积中扮演重要角色。有实验表明MMP2 mRNA表达水平伴随着ECM和TGF-1 mRNA表达水平的增加而增加并具有关联性,精氨酸诱导的胰腺炎MMP2 mRNA表达水平迟于其它胰腺炎模型。总之，TGF-1 mRNA表达高峰早于ECM mRNA表达，而且增加的MMP2 mRNA表达伴随于纤维连接蛋白消失，可见TGF-1在急性胰腺炎早

7、期阶段ECM产生中起重要作用，MMP2参与随后的愈合过程。有研究表明，TGF-1降低MMP2 mRNA表达，并降低MMP2活性，使胶原的合成大子降解，导致胶原纤维的过度沉积，促进细胞的转化。总之，MMP2通过介导ECM和胶原蛋白对胰腺再生起重要作用，应用这一原理，更好地了解胰腺坏死及其再生机理，减小胰腺炎所致的死亡率，对治疗急性胰腺炎有广阔的前景。3白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor,LIF)LIF是一种40-45KDa的单分子糖蛋白，属于细胞因子IL-6家族，是一种多效分子，能诱导小鼠骨髓来源白细胞的分化、肌肉和神经的再生、肾脏间充质细胞与上皮细胞间的转分

8、化。LIF的功能是由有功能的两种信号转导蛋白LIF receptor-(LIFR)和gp130组成的受体介导。De Breuck S等7设计了一个能够诱导细胞再生和扩增的实验来检验胰腺中白血病抑制因子的表达及其功能。他们观察到LIF及其受体表达于胰腺导管来源的细胞。细胞的复制不是胰岛再生的主要的机制，由胰腺外分泌祖细胞新生的细胞才是其主要的机制。体外，LIF和EGF一起可以使由外分泌细胞化生而来的初代培养已衰竭的细胞再生（neogenesis），但其机制却不明。体内，他们发现在实施导管结扎或有四氧嘧啶和EGF的情况下，胃泌素能够刺激或诱导细胞再生。在体外，LIF和EGF联合可以诱导胰腺外分泌细

9、胞向细胞的再生。在体内，胃泌素的作用可能是间接性的，例如在胰腺是通过刺激LIF这样的局部产物产生作用。另一种可能是胃泌素和LIF拥有共同的可使内分泌祖细胞分化的信号传导通路。事实上最近有文献报道胰腺细胞的胆囊收缩素-2（CCK2）胃泌素受体可以激活JAK2/STAT3通道。而这一通道也可以被LIFR/gp130信号系统激活。而EGF也能激活这一通路，EGF和LIF联合引起的信号远超过活化神经细胞分化所必须的阈值。因此胃泌素/EGF和LIF/EGF是可以用来诱导体内和体外细胞的再生且有联合作用的诱导剂。总之，LIF在胰腺生理功能上扮演着重要的作用,它控制着导管细胞的增殖并且参与了胰腺损伤修复的过

10、程。其功能有待于进一步的研究。4Reg蛋白Reg由腺泡细胞合成、分泌，对胰岛细胞、原代培养导管上皮细胞及胰腺导管上皮细胞系皆有促有丝分裂作用，可能调控导管上皮细胞及胰岛细胞的再生。Bluth MH等8证明reg参与了牛黄胆酸钠诱导的急性坏死性胰腺炎后的组织修复。他们发现胰腺炎时，胰腺组织reg受体RNA的表    达明显高于其基础表达量。通过对reg受体多克隆抗体的免疫组织化学分析发现reg受体蛋白在腺细胞和胰岛细胞高表达，导管细胞仅仅是轻微表达。reg蛋白和reg受体表达增加在胰腺损伤修复中起着重要作用。组织损伤后，reg似以旁分泌的方式促进所有细胞的

11、有丝分裂。RegIII又称胰岛新生相关蛋白(islet neogenesis-associated protein，INGAP)是胰腺外分泌腺细胞分泌的特异性作用于胰腺导管上皮细胞的蛋白因子。Pittenger GL等9在研究动物模型中发现RegIII是胰岛细胞再生的触发因子。Viterbo D等10应用特异性抗体抑制了reg和PAPII，发现胰腺炎加重了,说明reg和PAPII是一种保护因子。梁阔等11认为正常胰腺组织中的reg可能对维持胰腺功能有一定作用。而AP后期reg mRNA高水平表达，并与TGF-1的变化时相具有相似性，可能与胰腺组织的损伤后修复、再生有关。而reg mRNA在SA

12、P的表达高于MAP，可能反映了受损胰腺的修复程度。然而新近有学者12研究发现,在雨哇肽诱导的小鼠急性胰腺炎动物模型中Reg2并不能保护腺泡细胞。5胃肠激素许多胃肠激素在胰腺中具有营养效应，其中胆囊收缩素(CCK)和胃泌素( gastrin)研究得最为广泛，它们是胰腺再生过程中重要的因子。CCK和胃泌素通过它们的受体来发挥作用。胃肠道CCK受体可分为两种亚型：CCK-A和CCK-B受体。CCK-B受体对胃泌素和CCK具有相同的亲和力。CCK受体属于G蛋白藕连受体，能激活磷脂酶C，引起磷脂酞肌醇水解、细胞内钙的释放和蛋白激酶C的磷酸化，从而引起细胞内信号通路的激活，发挥多种生物学作用。Gurda等

13、13通过体内外研究证实，CCK能够激活神经钙蛋白(calcineurin)调节的NFAT( nuclear factor of activated T-cells)信号通路，从而引起胰腺腺泡细胞的生长。在雨蚌肤诱导的大鼠AP的恢复期，小剂量的CCK或雨蛙肤可促进胰腺组织的恢复与再生。故现认为CCK在AP早期及进展期CCK参与炎症反应，在晚期则促进再生；CCK受体拮抗剂在早期抑制AP的演变，但长期应用会抑制腺泡再生14。胃泌素表达在胎儿胰腺和胰腺再生过程中，胃泌素和它的受体的营养效应仍存在争议。Kim等研究发现，通过服用兰索拉唑诱导内源性的高胃泌素血症，可以刺激小鼠胰腺部分切除术后残存胰腺的再生

14、功能。胰腺外分泌组织表达胃泌素受体的转基因小鼠中，胃泌素受体与胰腺的重量呈正相关。然而有研究表明胃泌素的缺乏并未影响胰岛细胞的再生15。胃泌素基因敲除鼠研究发现,小鼠的胰腺并无发育畸形，常规组织病理学并未发现胰腺的内外分泌细胞的改变，且也未影响链霉素诱导的小鼠胰腺损伤后的再生过程。因此，胃泌素在胰腺再生中的作用仍须进一步的研究。6转录因子胰腺十二指肠同源异型盒因子1（pancreatic duodenal homeobox-1，PDX-1）是在胰腺部分切除再生模型中被研究的较早的转录因子。PDX-1在细胞的分化和胰岛素基因的表达中起了关键的作用。Liu等16通过90%胰腺切除模型中发现，1d后

15、，胰管开始增殖溴脱氧尿苷（BrdU）阳性的腺泡细胞明显增加，第5天达到高峰，同时PDX-1蛋白在第23天后表达增加23倍，而到第57天时与对照组无明显区别，提示PDX-1并不启动胰腺的再生，而是参与导管前驱细胞向成熟细胞的分化。PTF 1 / p48是胰腺的另外一种转录因子，它选择性表达在胰腺的外分泌组织中，参与胰腺外分泌酶的表达。Molero等17通过建立急性和早期慢性胰腺炎及局灶性胰腺纤维化三种模型，发现在急性胰腺炎6小时后PTF1/p48的蛋白和mRNA表达显著增加，6天后恢复正常，在慢性胰腺炎中，即使到14天PTF1 /p48也未能恢复，而在局灶性胰腺纤维化中PTF1/p48几乎检测不

16、到，提示PTF1/p48的再表达参与了腺泡细胞的分化和胰腺的再生过程。7其他-连环蛋白(-catenin )是一种胞内糖蛋白，具有双重功能。一是作为附着连接的组成部分，与钙黏蛋白结合形成复合体参与细胞间连接；二是作为信号分子，是Wnt信号途径的重要环节，在胚胎发育和肿瘤发生中起重要作用。-catenin选择何种途径发挥作用，与不同配体竞争性结合密切相关。-catenin在胚胎发育过程中与血管、肺、肾的形成有关，缺乏-catenin或者-catenin突变将导致器官发育缺陷和畸变。-catenin在体内也参与组织的维持与再生，如肠、毛囊、血液、骨等组织的更新。最近有学者18研究发现,-caten

17、in是胰腺腺泡再生不可或缺的因素。Notch是一种跨膜受体，它们广泛存在于各种动物细胞中。Notch信号途径对于多种组织和细胞命运非常重要，包括表皮、神经、血液和肌肉等。最近有学者19 研究了其在小鼠胰腺再生时的作用，发现当notch信号途径被阻抑时胰腺外分泌部再生不完全，并且Notch1缺乏的小鼠再生时高表达-catenin，表明在胰腺腺泡内Notch和-catenin存在着相互作用。8综述参与胰腺组织再生的相关因子很多，受到多种生长因子、细胞因子及炎症因子等的调控，而这些调控基因在体内表达后通过互相激活或抑制来发挥作用。从各文献来看，相关因子间存在着共同通路。总之，胰腺的再生是极其复杂的过

18、程，从系统和整体的角度阐明胰腺再生的机制，使之能应用于临床还需进一步研究。【参考文献】  Suarez-Pinzon WL,Yan Y,Power R,et al.Combination therapy with epidermal growth factor and gastrin increases beta-cell mass and reverses hyperglycemia in diabetic NOD miceJ.Diabetes,2005,54(9):2596-2601.2Miettinen PJ,Ustinov J,Ormio P,et al.Downregula

19、tion of EGF receptor signaling in pancreatic islets causes diabetes due to impaired postnatal beta-cell growthJ.Diabetes,2006,55(12):3299-3308.3严强，姚行，戴利成，等.碱性成纤维细胞生长因子对大鼠急性水肿性胰腺炎的治疗作用J.中华实验外科杂志,2005,22(4):399-400.4Dai C,Huh CG,Thorgeirsson SS,et al.Beta-cell-specific ablation of the hepatocyte growt

20、h factor recep    tor results in reduced islet size,impaired insulin secretion,and glucose intoleranceJ.Am J Pathol,2005,167(2):429-436.5Hoffmann KM,Tapia JA,Jensen RT.Activation of Gab1 in pancreatic acinar cells; effects of gastrointestinal growth factoys/hormones on stimulatio

21、n,phosphospecific phosphorylation,translocation and interaction with downstream signaling moleculesJ.Cell Signal,2006,18(7)：942-954.6Hung WS,Andersson O,Row R,et al.Suppression of Alk8-mediated Bmp signaling cell-autonomously induces pancreatic beta-cells in zebrafishJ.Proc Natl Acad Sci USA,2010,10

22、7(3):1142-1147.7De Breuck S,Baeyens L,Bouwens L.Expression and function of leukaemia inhibitory factor and its receptor in normal and regenerating rat pancreasJ.Diabetologia,2006，49(1):108-116.8Bluth MH,Patel SA,Dieckgraefe BK,et al.Pancreatic regenerating protein (reg I) and reg I receptor mRNA are

23、 upregulated in rat pancreas after induction of acute pancreatitisJ.World J Gastroenterol,2006,12(28):4511-4516.9Pittenger GL,Taylor-Fishwick D,Vinik AI.The role of islet neogeneis-associated protein (INGAP) in pancreatic islet neogenesisJ.Curr Protein Pept Sci,2009,10(1):37-45.10Viterbo D,Callender

24、 GE,DiMaio T,Mueller CM,Smith-Norowitz T,Zenilman ME,Bluth MH.Administration of anti-Reg I and anti-PAPII antibodies worsens pancreatitisJ.JOP,2009,10(1):15-23.11梁阔，李非，张淑文，等.PSPreg基因在实验性急性胰腺炎中的表达及意义J.中华肝胆外科杂志,2006,12(11):761-763.12Li B,Wang X,Liu JL.Pancreatic acinar-specific overexpression of Reg2

25、gene offered no protection against either experimental diabetes or pancreatitis in miceJ.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2010 May 20.13Gurda GT,Guo L, Lee SH,et al.Cholecystokinin activates pancreatic calcineurin-NFAT signaling in vitro and in vivoJ.Mol Biol Cell,2008,19(1):198-206.14Kanemitsu D,Sakagami J,Motoyoshi T,et al.Effects of the cholecystokinin A receptor antagonist loxiglumide on the proliferati