损伤相关分子模式与急性胰腺炎研究进展

宗春辉，刘洪斌，吴尚为

综述

损伤相关分子模式与急性胰腺炎研究进展

宗春辉，刘洪斌，吴尚为

急性胰腺炎最早的病变起源于胰腺腺泡细胞。腺泡细胞内酶原颗粒过早地被激活、腺泡细胞坏死并启动固有免疫反应，在其发病机制中占重要地位，对转归至关重要。关于急性胰腺炎发病机制有许多学说，其中损伤相关分子模式学说日益受到学者的关注，该学说的提出为治疗提供了新的途径和方法。

损伤相关分子模式；急性胰腺炎；发病机制；治疗方法

急性胰腺炎（Acute pancreatitis，AP）是一种由于胰管阻塞或外分泌活动加速、胰管内压突然增高以及胰腺血液供应不足等原因引起的急性炎症，起病急、发展快，约20%～30%的患者可发展为重症急性胰腺炎并导致多器官功能衰竭综合征，总体死亡率约5%～10%[1]。至今仍未有特异性治疗方法，对其致病机制的认识尚未完全清楚。2004年，Seong和Matzinger[2]就固有免疫与炎症关系的免疫学新机制，提出了损伤相关分子模式(damage associated molecular pattern，DAMP)，炎症信号通路在创伤、脓毒症、AP及其器官损伤中起重要作用。多数DAMP分子在细胞内有确定的功能，一旦因损伤而释放到细胞外，即可激活机体固有免疫系统，导致组织器官进一步损伤。本文基于损伤相关分子模式学说，对DAMP与AP研究进展做一综述。

1 DAMP机制

1.1 线粒体DAMP(mitochondrial DAMPs，MTD） DAMP可来自细胞内和细胞外，其中细胞内DAMP最受关注。最主要的细胞内DAMP分子现在认为是组织细胞破裂后释放的MTD，包括甲酰肽和线粒体DNA。组织损伤后细胞破裂，线粒体释放入血，线粒体甲酰肽会被甲酰化肽受体(formylpeptide receptor，FPR)或甲酰肽类受体(formylpeptide receptor-like-1，FPRL1)识别为外源性物质并启动机体固有免疫系统。线粒体的DNA与细菌DNA相似，都具有未甲基化的CPG二核苷为核心的回形序列。而人体细胞通常为甲基化的CPG结构，CPG特征结构是机体免疫系统识别自身和异体的物质基础，被称为“免疫刺激DNA序列”[3-4]，线粒体DNA作为DAMP作用于Toll样受体9（Toll-like receptors 9，TLR9）在无菌性损伤中通过免疫活动引起损伤[5]。

因此，线粒体作为一种特殊DAMP分子，组织细胞破裂后释放入循环，可以解释有时即便在没有发生感染的情况下，也会发生与感染相似的无菌性全身炎性反应综合征(sys-te mic inflammatory response syndrome，SIRS)。器官损伤后，胞内MTD释放到胞外，通过TLRs（Toll-like receptor superfamily，TLRs)和模式识别受体(pattern recognition receptors，PRRs)激发机体炎症反应。具体信号途径∶⑴通过质膜或者有TLRs的参与，会导致促炎细胞因子的表达如pro-IL-1β和pro-1L-18。⑵通过质膜P2X7受体和细胞溶质受体(Nod-like receptor，NLR)介导炎性反应并促进半胱天冬酶1的成熟，进一步促进pro-IL-1β和pro-1L-18的成熟，引起机体炎症反应。这两个途径并非单一发挥作用，而是相互促进。目前已有研究证实，MTD可引起器官组织的损伤。Qin Zhang等[6]向大鼠肝静脉注射5%的MTD，3 h后即发现肺部炎症损伤，白蛋白、IL-6、弹性蛋白酶释放增加；支气管肺泡灌洗液及肝脏中发现中性粒细胞增加。

1.2 高迁移率族蛋白(high mobility group box chromosomal protein，HMGB)1973年，Goodwin等在牛胸腺中首次提取鉴定了一种含量丰富的非组蛋白核蛋白，该蛋白分子量约30 kD，富含电荷，并因其在聚丙烯酰胺凝胶电泳中迁移率快的特性而命名为HMGB。随后研究发现，HMG是一个大家族，目前HMGB分为∶HMGB1、HMGB2和HMGB3 3类。HMGB1是含量最丰富的HMG蛋白，平均10～15个核小体中含有一个HMGB1分子。近年来大量研究结果表明，HMGB1可能作为重要的晚期炎症介质参与重症胰腺炎的全身炎症反应和多器官功能不全。在大多数急性胰腺炎中，胰腺损伤后HMGB1通过坏死的腺泡细胞被释放入血，在血清中作为AP严重程度的重要指标[7]，并可导致远隔器官损伤[8]。

1.3 热休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)是分子量约70 kD的热休克蛋白，是热休克蛋白家族中组重要的一员，被称为主要热休克蛋白，包括分子量为68、72、73、75、78 kDa等的20余种蛋白。正常情况下，HSP70位于细胞浆内，表达水平较低。在高温及各种有害应激状态下，HSP70的合成速度显著增加，并迅速移入细胞核内包围核仁，细胞浆内只有少量存在。应激消除后，细胞处于恢复阶段时，细胞核内HSP70又返回胞浆，且在细胞浆内呈低水平表达，再次应激又重新返回细胞核。外源性HSP70在啮齿类动物(如鼠等)AP模型中可加重胰腺损伤[9]，是否作为潜在的DAMP发挥作用尚不清楚[10]。

1.4 细胞代谢产物 多种细胞代谢产物如尿酸、ATP及其代谢产物ADP和腺苷等，在应激状态下均可作为DAMP分子，通过主动或被动方式释放至胞外，发挥免疫调节作用[11]。这些代谢产物可以和多形核白细胞、巨噬细胞嘌呤型受体P2X7结合，然后激活炎症小体，进一步激活炎症因子前体并释放炎症因子导致炎性反应。P2X7基因缺失的动物在实验性AP模型中降低了胰腺损伤和炎性反应[12]。

2 DAMP引起AP的可能机制

胰腺腺泡细胞损伤后，释放的DAMP分子通过多种机制激活固有免疫和获得性免疫，刺激或抑制炎症因子反应。如HMGB1和尿酸等可促进炎症反应；HSP70和腺苷等则具有免疫抑制作用，抑制炎症反应的发生。因此，DAMP分子促炎与抑炎之间的平衡，将决定AP炎症反应的发展和转归。

2.1 调节固有免疫发展方向 AP时胰腺间质水肿、充血、散在点状脂肪坏死和炎症细胞浸润，HSP70作为免疫抑制分子，可对AP起保护作用，但机制尚不明确。Frossard等[13]认为，HSP70可以增加NF-κB-IκB复合物的稳定性，减少NF-κ B从胞浆向细胞核内转移，从而抑制相关炎性细胞因子的产生，减轻胰腺的炎症反应。Bhagat等[14]推测，HSP70可能是通过以下途径干扰溶酶体酶和胰蛋白酶原的共区域化，从而减少胰腺内胰蛋白酶原的激活，起到减轻胰腺炎的作用：⑴HSP70作为分子伴侣，能够协助蛋白质在细胞内的跨膜移位，因而能够调节各种酶类在细胞内的运输；⑵HSP70能够调节细胞内的钙稳态，从而阻止腺泡细胞内组织蛋白酶B从溶酶体向酶原颗粒转移，抑制由此而产生的胰蛋白酶原激活。

2.2 直接促进炎性介质一氧化氮(nitric oxide，NO）释放 研究表明，NO在急性胰腺炎的发病过程中起到很重要的作用，特别是在SAP发病过程中[15]。NO是多种细胞分泌产生的具有多重功能的炎症介质，大量产生时可增加前炎症细胞因子的产生，扩大炎症反应。在AP早期时，NO能调节胰腺的内外分泌功能和胰腺的微循环。但大量的NO可引起细胞毒性作用，造成脏器低灌注，增加血管通透性和蛋白溢出。因此，血清NO浓度高低与急性胰腺炎的病情严重程度相关，可作为急性胰腺炎预后的早期预报。HSP70能上调巨噬细胞内一氧化氮合成酶表达，促进NO释放，加重胰腺损伤。

2.3 诱导炎性细胞向胰腺炎症部位迁移 过度的炎症反应所致的白细胞产物对自身组织细胞的攻击和炎症性细胞因子所致的循环障碍，是胰腺炎时胰腺本身和胰外脏器损伤的基本原因。有研究表明，HSP70、HMGB1等DAMP均可通过PRRs诱导趋化因子产生或上调趋化因子受体表达，促进巨噬细胞、粒细胞等炎性细胞向炎症部位迁移，加重炎性反应。

2.4 增加炎性细胞黏附浸润能力 白细胞的过度激活，是急性胰腺炎病理过程中的一个关键环节，可以损害邻近的内皮细胞和周围的血管外组织，阻断微循环血流，导致毛细血管渗漏综合征，使重要脏器间质水肿。胰腺的水肿渗出依赖于炎症部位白细胞和内皮细胞膜表面黏附分子的表达及功能。实验证明，急性胰腺炎时，血浆可溶性黏附分子、胰腺及胰外组织的黏附分子呈高表达状态，其值的高低与急性胰腺炎的严重程度、并发症的发生及死亡率的高低相关。多种DAMP分子均可上调黏附分子表达，例如细胞外HMGB1可刺激人脐静脉内皮细胞表面上调表达细胞间黏附因子和血管细胞黏附分子，促进IL-8、粒细胞集落刺激因子的释放[16]。

3 有关的治疗方法

DAMP分子及其受体和信号途径参与了AP的发生、发展和转归，因此用药理学的手段对抗DAMP分子引起的AP炎症反应，可对AP的治疗将起到积极作用。目前主要从以下途径进行治疗。⑴药物对抗DAMP发挥作用的信号途径，如阻断TLR9和TLR7信号途径，可减轻胰腺细胞坏死和肺部损伤[17]。在实验性SAP模型中使用caspase 1的抑制剂治疗后，胰腺细胞坏死和胰腺IL-1β的产生使死亡率下降[18]。⑵使用DAMP受体拮抗剂，减轻AP炎症反应。Yasuda等[19]在实验性SAP模型中使用氯喹抑制胞内体酸化并激活某些TLRs，减小了胰腺损伤的严重程度并减少了死亡率。Hoque R等[20]通过使用P2X7受体的小分子抑制剂，减小了AP模型中胰腺的损伤和炎症。⑶药物抑制DAMP分子的生成。别嘌呤醇是一种黄嘌呤氧化酶抑制剂，可减少尿酸的形成，从而减少尿素酶介导的Nlrp3/caspase 1的激活，减轻了组织损伤。实验证明，别嘌呤醇不仅可减少实验性AP模型胰腺损伤，同样减少了在随机对照组中因内镜逆行胆胰管造影后胰腺炎的发生[21]。⑷药物对抗AP的主要效应细胞因子，如重组IL-1受体拮抗剂在实验性SAP模型中降低了胰腺损伤和炎症反应，但IL-18的药理拮抗剂尚未在实验模型中使用。

通过对固有免疫反应的抑制虽然可减轻AP的炎症反应但同时又加重了胰腺的感染。Sawa等[22]在TLR4缺损的C3H/HeJ小鼠中通过十二指肠结扎导致AP模型中发现这些动物肝和肾的损伤减轻但胰腺的感染程度加重。同样，HMGB1的中和抗体减轻了AP模型中胰腺和远隔器官的损伤但加重了胰腺的感染程度[23]。对于人类来说，使用TLR拮抗剂后是否能增加感染率尚不清楚，但某些TLRs缺陷的人在儿童期并没有感染率的增加。

AP的发病机制错综复杂，但DAMPs概念的提出、DAMP分子的发现及作用机制的阐明和使用DAMP拮抗剂治疗AP，将促进人们对AP发病机制的认识和理解，为AP的临床防治提供新的途径和方法。

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（收稿：2013-06-06 修回：2013-09-20）

（责任编辑 王 丰 屈振亮）

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R657.5+1

A

1007-6948(2013)06-0714-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2013.06.045

天津市中西医结合急腹症研究所药理室（天津 300100）

刘洪斌，E-mail：chunhui993@163.com