NADPH氧化酶在急性和慢性胰腺炎发病中的作用

何文华 张悦 吕农华

NADPH氧化酶(NADPH oxidase，NOX)是多亚基复合体，它被激活后产生活性氧(reactive oxygen species，ROS)，参与信号转导等多种生理活动，且与疾病的发生密切相关。在炎症反应中，NOX产生ROS调控多种炎症信号通路的活化，导致炎症级联反应。NOX还通过产生ROS以“信号通路放大器”的角色参与细胞增殖、血管生成和纤维化，在各种组织器官纤维化发病中起关键作用[1]。近10年来研究发现，NOX在急性胰腺炎(AP)和慢性胰腺炎(CP)的发病中起重要作用。

一、NOX在AP发病中的作用

最初发现的吞噬细胞型NOX(包括中性粒细胞、单核-巨噬细胞)由胞膜上的催化亚基NOX2、调节亚基p22Phox和胞质的调节亚基p47Phox、p40Phox、p67Phox、Rac1组成，它被细胞因子等激活后产生超氧化物(O2-)，随后被代谢为过氧化氢(H2O2)[2]。非吞噬细胞型NOX的催化亚基由不同的同源蛋白构成(如NOX1[3])，它们被激活后产生ROS(主要是O2-、H2O2)参与信号转导等许多生理活动，也与疾病的发生密切相关[2-3]。在炎症反应中，NOX产生ROS氧化修饰蛋白磷酸酶，调控NF-κB、MAPKs等多种炎症信号通路的活化，而 NF-κB等调控产生的细胞因子又可激活NOX产生ROS[2]，形成的交互调控导致炎症级联反应失控和组织损伤[3-4]。

NOX在AP发病中也起促进炎症信号通路活化的作用。已有研究证实NOX参与调控胰腺腺泡细胞NF-кB、Jak2/STAT3和MAPKs信号通路的活化[5-7]。Yu等[5]发现AR42J细胞表达NOX的亚基NOX1、p22Phox、p67Phox和p47Phox，雨蛙肽刺激AR42J细胞能增加NOX的活性，导致NF-κB激活和IL-6的表达上调。给予NOX抑制剂二苯基磺鎓(DPI)或转染反义寡核苷酸能抑制雨蛙肽诱导的NF-κB激活和IL-6的表达。Chan和Leung[6]采用大鼠胆总管结扎诱导梗阻性AP模型，发现血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)通过与抗血管紧张素受体1(AT1)结合激活NOX，导致NF-κB的活化从而促进炎症反应。AT1受体阻滞剂氯沙坦能抑制NF-κB p65蛋白的磷酸化，改善胰腺组织损伤，降低髓过氧化物酶活性及血清IL-6水平。Yu等[5]研究发现，雨蛙肽刺激AR42J细胞后激活了JAK2/STAT3和MAPKs信号通路，上调TGF-β1的表达，而DPI、JAK2抑制剂AG490、 p22Phox和p47Phox寡核苷酸均抑制JAK2/STAT3和MAPKs的活化及TGF-β1的表达，表明NOX产生的ROS在AP的炎症级联反应中起重要作用。此外，蛋白磷酸酶、组蛋白去乙酰化酶也是NOX调控的主要目标，并参与内质网应激和细胞自噬[4]。何文华等[8]报道，NOX的抑制剂夹竹桃麻素能抑制牛磺胆酸钠诱导的出血坏死性胰腺炎(ANP)大鼠胰腺组织NF-κB的活化及TNF-α、IL-6的表达，从而减轻胰腺炎严重程度。Deng等[9]研究发现，夹竹桃麻素通过抑制p38 MAPKs和NF-κB信号通路的激活减轻ANP大鼠肠屏障损伤。然而，也有报道中性粒细胞的NOX2参与缓解全身炎症反应综合征，阻止肺损伤的发生[10-11]。因此，中性粒细胞的NOX在重症AP发生中的作用还有争议，值得进一步研究。

二、NOX在CP发病中的作用

在CP发病过程中，乙醇、乙醛、脂多糖等致病因素损伤胰腺腺泡细胞，释放的炎症递质可诱导胰腺星状细胞(PSCs) 活化[12-14]，活化的PSCs通过自体分泌TGF-β1 、血小板衍生生长因子(PDGF)等细胞因子进一步激活PSCs内的MAPK、NF-κB、Smad等信路通路，使PSC呈持续活化状态，促进胰腺纤维化的发生。Hu等[15]研究发现PSCs表达NOX的亚基gp91phox、p22Phox、p47Phox和p67Phox。PDGF诱导能显著增加PSCs的NOX活性，乙醇处理后可进一步增强NOX活性和PDGF诱导的DNA合成，但这一作用能被抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸、ROS清除剂Tiron和NOX抑制剂DPI所阻断。敲除p47Phox基因也能阻断PDGF诱导的NOX的活性增强和DNA合成，表明NOX在乙醇和PDGF刺激引起的PSCs增殖中起重要作用。Masamune等[16]研究也发现PSCs表达NOX的亚基gp91phox/NOX2、p22Phox、p47Phox、NOX1、NOX4。PDGF-BB、IL-1β和AngⅡ可诱导PSCs产生ROS。NOX抑制剂DPI和夹竹桃麻素能阻断PSCs产生ROS，并抑制PDGF诱导的增殖和IL-1β诱导的趋化因子，阻止PSCs活化和细胞外基质(ECM)的生成。体外实验发现，DPI能抑制DBTC诱导的CP大鼠的胰腺纤维化。Sakurai等[17]研究发现，给予AngⅡ受体拮抗剂和血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)能阻止大鼠CP纤维化的发展，其机制是通过抑制NOX产生ROS， 阻断p38MAPKs信号通路，从而抑制Ⅰ型胶原的产生和α-SMA表达。国内动物实验报道也发现PDTC等抗氧化剂可抑制PSCs的活化，减少ECM的产生[18]。此外，CP时NOX产生的ROS还增加了胰腺癌的风险。最近有证据显示，ROS诱导产生的细胞因子可能分别导致炎症性肠病患者和CP患者发展为结肠癌和胰腺癌[19]。

综上所述，NOX及其产生的ROS在AP和CP的发病机制中起着重要的作用。在AP的发病机制中，NOX产生ROS调控胰腺腺泡细胞NF-κB、MAPKs等多种炎症信号通路的活化，导致炎症级联反应和胰腺组织损伤。它还可能参与调控中性粒细胞内的NF-κB活化，调控炎症递质的释放，导致局部组织损伤和全身炎症反应；在CP的发病机制中，NOX介导了乙醇、生长因子等诱导的PSCs增殖、活化和ECM生成。虽然基础研究结果发现抗氧化剂对AP和CP有益，但临床研究仍未发现任何抗氧化剂能改善AP的病情严重程度或缩短病程[20]，抗氧化剂也不能减轻CP患者的疼痛或改善生活质量[21]。因此现有的抗氧化剂不能选择性地清除NOX产生的ROS，未来的研究应针对胰腺腺泡细胞和PSCs的NOX，开发安全、有效的选择性NOX抑制剂以抑制它们细胞内ROS的产生和信号转导，从而阻断AP的炎症级联反应和CP的胰腺纤维化。

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