COX-2与慢性胰腺炎关系的研究进展

彭立嗣，王凯旋，黄浩杰，李兆申

慢性胰腺炎是一种以顽固性疼痛和胰腺内、外分泌功能丧失为主要症状的进展性和不可逆性疾病，特征性改变是胰腺实质细胞的破坏和纤维化，而胰腺纤维化是造成慢性胰腺炎病变不可逆的主要原因[1]。目前对胰腺纤维化发生发展的确切机制尚不十分清楚，多种细胞因子被认为与该病理变化过程相关[2]，其中COX-2参与多种炎症疾病的前列腺素合成，可能在炎症介质、氧化应激等刺激下表达上升并诱导胰腺纤维化。现将COX-2与慢性胰腺炎关系的研究进展综述如下。

1 慢性胰腺炎与胰腺星状细胞

慢性胰腺炎典型的病理特征是胰腺纤维化。胰腺纤维化的本质是以胶原和纤维蛋白为主的细胞外基质(ECM)合成增多，而分解相对减少，致使ECM累积过多，而胰腺星状细胞(PSCs)在其中发挥了至关重要的作用。PSCs在20世纪80年代被发现，但自1998年从小鼠和人类身上成功分离并培养PSCs后，才获得更多关注。静息状态下的PSCs特征是存在富含维生素A的脂滴，PSCs活化后，这些核周脂质液滴从细胞溶质中消失，获得肌成纤维细胞样表型，表达活化的标记物α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)，并增殖、迁移，产生ECM，分泌促炎症因子和趋化因子[3-4]。由腺泡细胞、炎性细胞、血小板、导管细胞、内皮细胞、癌细胞和PSCs本身等产生的细胞因子和生长因子可以激活PSCs并且以旁分泌和自分泌方式诱导这些细胞应答以保持PSCs活化表型，并在慢性胰腺炎纤维化过程中发挥作用[4]。多种通路(如MAPK、JAK-STAT、Smad、Wnt、Hedgehog、Rho等)均参与了PSCs的促炎症和促纤维化功能。

2 COX-2的功能

环氧合酶(COX)是催化花生四烯酸代谢生成前列腺素、白细胞三烯和血栓素的限速酶[5]。COX有两种同工异构酶，即COX-1和COX-2。COX-1组成性表达在许多组织中，包括肾和胃肠道黏膜，参与组织稳态的维持[6]。而COX-2是诱导型，在大多数组织中正常情况下无法被检测到，可被广泛的细胞外和细胞内刺激诱导，参与炎症部位的前列腺素生成[7]。COX-2已被证实在多种人类炎症性疾病中过表达[8]，包括类风湿性关节炎、克罗恩病、溃疡性结肠炎和幽门螺杆菌胃炎等[9]。

3 COX-2在慢性胰腺炎中的作用

3.1 COX-2在慢性胰腺炎中过表达 COX-2介导的前列腺素生成通常与慢性炎症的发生和持续有关[10]。Schlosser等[9]分析了35例慢性胰腺炎患者及6例正常胰腺组织中COX-2的表达，结果发现在慢性胰腺炎患者80%的萎缩腺泡细胞、86%的增生性导管细胞和97%的胰岛细胞中COX-2均有过表达，而在正常的胰腺组织中则没有COX-2表达，而且慢性胰腺炎患者胰腺组织中的COX-2过表达与急性胰腺炎的发作频率显著相关，由此推论COX-2参与慢性胰腺炎的炎症反应以及疾病的进展。Koliopanos等[11]采取类似的研究方法，对比了不同阶段慢性胰腺炎及正常胰腺组织中COX-2的表达，发现在正常胰腺组织中COX-2仅在胰岛细胞中表达；早期慢性胰腺炎中COX-2在胰岛细胞及导管细胞均高表达；而进展期慢性胰腺炎中COX-2在导管细胞仍高表达，但在胰岛细胞的表达与胰岛素阳性细胞的分布及患者糖尿病临床状态相关，并且在糖尿病患者胰岛中COX-2的表达减弱或没有表达，从而认为COX-2在慢性胰腺炎的内、外分泌功能损伤中发挥重要作用。也有研究显示，IL-1β能上调COX-2的表达，使前列腺素E2(PGE2)生成增多，并最终导致葡萄糖诱导的胰岛β细胞分泌胰岛素的功能受到抑制[12]。Philip等[13]发现高脂饮食喂养的小鼠能通过COX-2激活Kras基因，导致胰腺炎症和纤维化，并最终发展为胰腺高级别上皮内瘤变(PanINs)和胰腺导管腺癌(PDAC)，而COX-2基因敲除的小鼠则可以阻止高脂饮食引起的这些病理改变。

3.2 COX-2激活PSCs对胰腺纤维化的促进作用Sun等[14]证实COX-2表达升高与PSCs的激活具有一致性，而非选择性COX-2抑制剂吲哚美辛能以剂量依赖的方式抑制PSCs的活力和迁移能力，明显降低α-SMA的表达。Charo等[15]证明人胰腺星状细胞(HPSCs)能表达COX-2并合成PGE2，而PGE2能刺激HPSC的增殖和迁移，增加ECM和基质金属蛋白酶(MMP)的表达，发挥HPSCs的促纤维化活性，且这种作用是通过EP4受体介导的。Aoki等[16]在体外实验中发现，在培养的活化PSCs中，COX-2过表达，而在刚分离的静息PSCs中，COX-2不表达，COX-2在促炎细胞因子激活PSCs的过程中是必需的，可能参与慢性胰腺炎的纤维化。

3.3 抑制COX-2对慢性胰腺炎纤维化的改善作用Reding等[17]用WBN/Kob大鼠模型模拟慢性胰腺炎炎症和纤维化的病理生理过程，实验组使用选择性COX-2抑制剂罗非昔布连续喂养40周，对照组仅给予安慰剂，结果发现实验组大鼠的慢性炎症改变及随后的纤维化明显被抑制。炎症初始事件包括巨噬细胞浸润并促进慢性炎症发展，而实验组的巨噬细胞数目较对照组明显减少，趋化性实验中罗非昔布能使巨噬细胞对化学趋化物趋化肽(fMLP)不敏感，证明巨噬细胞的迁移也是COX-2依赖的。随后，该研究又在COX-2基因特异性敲除的小鼠和野生型小鼠身上用雨蛙素诱导了慢性胰腺炎，发现与野生型同窝小鼠相比，幼年的COX-2敲除小鼠组织病理学评分降低，而两组成年小鼠组织学评分、胶原沉积则没有明显差异，但是COX-2敲除组成年小鼠的α-SMA、转化生长因子-β(TGF-β)表达明显减弱，因此得出COX-2对小鼠慢性胰腺炎病程的影响是有限的且呈年龄依赖的结论[18]。鉴于与大鼠模型实验结果的差别，认为COX-2以“物种特异性”的方式调节慢性胰腺炎的炎症发展过程，COX-2在鼠科动物中不是慢性胰腺炎发病所必需的[18]。

4 COX-2与其他炎症介质在慢性胰腺炎中的相互作用

慢性胰腺炎的发病过程中，并非只有单一的信号通路发挥作用，是多因素参与的结果。关于COX-2与各种信号通路在慢性胰腺炎中的交互作用的研究也越来越多。

4.1 COX-2与JAK-STAT信号通路 JAK是一类非跨膜的酪氨酸激酶，通过磷酸化作用调节信号转导子和转录激活子(STAT)这组转录因子的活性，STAT被激活后进入细胞核内调控靶基因的表达，JAKSTAT信号通路参与调节细胞增殖、分化和炎症反应等多种细胞功能[19-20]。它在PSCs激活中的作用也得到了广泛深入的研究。Masamune等[21]报道，血小板源性生长因子(PDGF)通过激活JAK2-STAT3通路诱导PSCs的增殖。慢性胰腺炎患者中血清IL-6水平明显高于正常对照组，而IL-6也是通过JAK-STAT通路发挥其促纤维化的作用[22]。Komar等[23]通过体外、体内实验证明JAK-STAT通路抑制剂能减少PSCs的活化并减轻雨蛙素诱导的慢性胰腺炎小鼠模型的炎症损伤程度。

Gong等[24]构建转基因小鼠模型，使COX-2过表达于胰腺。实验组小鼠用Nexrutine敲除NF-κB/STAT3，结果显示，17%的对照组小鼠表现出明显的慢性胰腺炎改变，如炎症区域的外分泌腺减少、大量的纤维化及与之相关的明显的导管增生，而实验组小鼠仅有8.6%出现这些改变，差异有统计学意义，提示COX-2过表达可促进胰腺纤维化，机制可能与NF-κB的作用及STAT3通路有关。

4.2 COX-2与Smad信号通路 TGF-β1是一种已经被证实参与调节PSCs活化的促纤维化因子，主要通过TGF-β1/Smad信号通路发挥功能[25-26]。TGF-β1与其特异性受体结合后直接磷酸化Smad2和Smad3，后者再与介质Smad(如co-Smad、Smad4)形成复合体，进入细胞核并激活靶基因的转录[27-28]。Ohnishi等[29]发现腺病毒介导的Smad2/3显性失活突变能抑制PSCs的活化但增强其增殖，Smad2与显性失活的Smad2/3的共表达可恢复PSCs的活化且并不影响其增殖，而Smad3与显性失活的Smad2/3的共表达则减弱后者对PSCs增殖的增强作用而不改变PSCs的活化，由此得出结论，TGF-β1分别通过Smad2和Smad3信号通路差异调节PSCs的活化和增殖。此外，TGF-β1还能与IL-1β、IL-6以自分泌环的形式通过Smad2、Smad3和ERK信号通路促进各自对于PSCs活化和增殖的调节作用[30-32]。Li等[33]认为Smad7由TGF-β1诱导在细胞内作为抑制剂负反馈调节TGF-β1的信号传导，功能性Smad7基因的缺乏会导致慢性胰腺炎的损害加重。

促炎症细胞因子能通过激活TGF-β1/Smad信号通路诱导PSCs中COX-2的表达，同时增加α-SMA的生成，表明PSCs活化被增强，而COX-2抑制剂能阻断这种增强作用，此外，使Smad2/3显性失活也可以减弱COX-2、α-SMA及Ⅰ型胶原的表达。这些结果说明COX-2在TGF-β1/Smad信号通路活化PSCs的过程中具有重要作用[16]。这种作用也被证实能阻断RECK(一种膜锚定的MMP抑制剂)对活化的PSCs活性的抑制[34]。还有研究证明慢性胰腺炎起病开始损伤的腺泡细胞能分泌单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)，通过趋化作用使附近活化的巨噬细胞堆积，产生并分泌趋化因子、前列腺素、TGF-β等，激活PSCs，促进纤维化发展[17]。而选择性COX-2抑制剂能抑制这种趋化作用和巨噬细胞的分泌活性，使胶原及TGF-β的生成明显下降。

此外，COX-2的表达受PDGF、TNF-α、IL-1、IL-6、NF-κB等多种转录因子或促炎症细胞因子的调节[11, 35-38]。

5 展 望

目前关于COX-2与慢性胰腺炎的相关研究不多，大多基于COX-2能催化生成炎症反应的关键介质前列腺素，以及病变胰腺组织中COX-2存在过表达等回顾性研究提出COX-2与慢性胰腺炎的发病相关，但关于COX-2在慢性胰腺炎中的具体作用机制还有待更进一步的研究证实。慢性胰腺炎的病因及分子机制目前仍不明确，多种促炎症因子和相关信号通路被证实在PSCs的活化、胰腺纤维化等病理过程中发挥作用，COX-2与其交互作用有望为慢性胰腺炎的预防及治疗提供新的思路及潜在靶点，但仍须深入探索。