mTOR/Akt 信号通路在急性胰腺炎炎症反应中作用机制的研究进展

杜琳敏，王 尧

（1 贵州医科大学附属医院消化内科 贵州 贵阳 550003）

（2 贵州医科大学 贵州 贵阳 550003）

急性胰腺炎（acute pancreatitis,AP）是消化系常见的危重疾病，多由各种病因引起的胰酶异常激活起病，导致胰腺自身消化引起局部炎症反应，伴或不伴其他器官功能衰竭及局部或全身并发症的全身炎症性疾病，20%的患者病情进展导致严重并发症的发生。在大多数患者，急性炎症反应及胰腺损伤会最终恢复；对于严重的患者，全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS）会导致多器官的损伤，尤其是肺脏，是导致AP 患者死亡的主要原因，病死率达30%[1]。目前研究尚未发现针对AP 的特殊药物及有效的治疗方法[2]。因此研究AP 发病过程中胰腺腺泡细胞损伤的病理机制，对于研究新的治疗AP 的方案具有重要意义。

1.AP 与炎症

研究表明，胰腺腺泡细胞损伤是AP 最早期的病理变化，胰腺腺泡细胞的损伤程度对AP 的发展及预后起着重要作用。胰腺腺泡的坏死及无菌性炎症导致了AP 的发生[3]。在对AP 模型的研究中，胰腺腺泡细胞释放大量炎症介质导致炎症的发生，导致了胰腺最初的损伤。研究表明，AP 患者体内炎症因子水平明显增加，因此AP的发展与炎症介质的上调有关，这些炎症介质包括肿瘤坏死因子α（TNF α），IL-1 β，IL-6，IL-8，血小板活化因子（platelet-activating factor），CXC 的趋化因子（CXCL2/MIP-2/KC），CC families（such as CCL2/MCP-1），这些炎症介质促进了胰腺组织中中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞及淋巴细胞的聚集。研究表明，IL-8、巨噬细胞迁徙抑制因子（macrophage migration inhibitory factor）、IL-6 能够早期预测AP 的严重程度。腺泡细胞NF-κB and NFAT 激活是Ca 离子依赖性的，NF-κB 的活化也可由蛋白激酶C 及蛋白激酶D 介导。在动物模型中，抗炎因子IL-10 and IL-22 能够对减少AP的发生[4]。然而，通过过表达IL-10 抑制急性炎症，促进了慢性胰腺炎的发展。胰腺及血清中IL-6 水平的增加与疾病的严重程度相关[5]。

炎症通过将胰腺腺泡细胞的凋亡转变成坏死促进胰腺的损伤。实验表明，胰腺实质细胞的大量坏死与胰腺炎的预后有关。在AP 的实验模型中，药物或基因抑制炎症反应，会明显降低胰腺的坏死。炎症细胞的浸润（中性粒细胞及巨噬细胞）调节着腺泡细胞内胰蛋白酶的激活，是急性胰腺炎的主要特点。TNFα、活性氧（reactive oxygen species,ROS）、基质蛋白9（matrix metalloproteinase-9,MMP-9）、P53 被认为是介导者，通过炎症细胞的浸润，促进腺泡细胞的死亡，和胰蛋白酶的活化。持续的低丰度炎症，同样促进了胰腺纤维化。到目前为止，我们对急性胰腺炎患者炎症反应的机制还未完全清楚，也还没有转换成有效的治疗，这对AP 患者治疗的收益是有限的。

炎症和自我自噬是细胞的防御机制。未控制的炎症和自我吞噬功能的紊乱是胰腺炎的特点[6]。但是炎症及自我吞噬作用如何影响胰腺外分泌的紊乱的机制现在还不清楚。

2.AP 与细胞自噬及凋亡

在AP 胰腺腺泡细胞的损伤会激发3 种细胞死亡方式：凋亡、坏死、细胞自噬。其中胰腺腺泡细胞的自噬现象很大程度上决定着AP 的发生[7]。当细胞自稳态发生改变或机体受外界的各种刺激的情况下自噬即被诱导，细胞借此途径清除胞内多余或损伤的细胞器及胞内成分。胰腺腺泡细胞的自噬被认为是一种细胞早期死亡事件。胰腺腺泡细胞自噬引起的损伤是腺泡内胰蛋白酶的激活及胰腺炎的主要机制。自噬体形成缺陷的大鼠一般不会发生AP，说明在胰腺炎的发生中，自噬体的形成同样非常重要[8]。自噬体有2 个标记物：LC3-II and Beclin1。研究表明，自噬的明显增加，抑制了凋亡、促进细胞存活。自噬的调节是一个非常复杂的过程，许多信号通路，包括mTOR、PI3K、Beclin1 及Ca2+等参与其中。研究显示，与野生型小鼠相比，敲除PI3Kγ 基因小鼠建立AP 模型，发现胰腺腺泡细胞的损伤及坏死明显降低。胰蛋白酶原激活明显减少。说明PI3K 增加了胰腺腺泡细胞的自我吞噬，促进了醛缩磷脂的活化，进一步加速了细胞的死亡。说明PI3K/Akt 信号通路的激活，能够抑制细胞凋亡，过表达细胞自我吞噬，加重胰腺的损伤[9]。

细胞死亡可分为3 大类，凋亡、自噬性细胞死亡和坏死。其中细胞凋亡是由基因控制的细胞自主有序的死亡，与坏死不同的是，凋亡是一种主动过程，主要经过一系列细胞核反应后形成大量凋亡小体，凋亡小体被周围的吞噬细胞吞噬后并降解，在细胞凋亡的过程中对细胞完整性的保持起重要作用，不会引起胰腺腺泡细胞中有害物质的释放加重AP 的发生。近年来研究表明，细胞凋亡在AP 的发生中发挥重要作用，研究证实，胰腺腺泡细胞的凋亡在AP 发生的病理生理过程中发挥重要作用[10]。促凋亡蛋白半胱天冬酶3（Caspase-3）在各种形式的细胞凋亡中均存在，在足细胞中，嘌呤霉素能够激活半胱天冬酶3，此外，Bcl-2 的缺失能够激活半胱天冬酶3。研究发现，胆源性胰腺炎减弱半胱天冬酶3 增加Bcl-2 基因（B 细胞淋巴瘤/白血病2 基因）的表达[11]。Bcl-2 基因是近年发现的细胞凋亡控制基因，只要发挥抑制细胞凋亡的作用[12]。研究发现，在抑制Beclin1 通路的刺激作用方面，Bcl-2 发挥了重要作用。Bcl-2 的减少，可降低Beclin1 的表达，降低胰腺细胞的自我吞噬作用。

3.AP 与mTOR/Akt 信号通路

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是一类大分子蛋白质，分子量为289 kDa，mTOR 存在2 种不同复合物形式，即mTORC1（mTOR 复合物1）及mTORC2（mTOR复合物2）。mTORC1 对雷帕霉素（rapamycin）抑制敏感，mTORC2 对雷帕霉素耐受，它们分别调节不同的细胞过程，mTORC1 由mTOR、mTOR 调节相关蛋白Raptor、MLST8 和非核心组分PRAS40、DEPTOR 组成，mTORC2 由mTOR、mTOR帕霉素不敏感伴侣RICTOR、MLST8 和mSIN1 组成，2 种复合物定位于不同的亚细胞区室，影响它们的活化及功能。mTOR 主要通过磷酸化其下游靶蛋白40 S 核糖体S6蛋白激酶（p70 ribosomal protein S6 kinases,p70S6K），来调节下游蛋白质翻译。mTOR 在体内参与了多条信号通路，主要在肿瘤的生成及发展中起重要作用。因其在细胞生长和代谢过程中起重要作用并被用作治疗恶性肿瘤的可能靶点而受到重视。mTOR 信号通路是细胞内重要的信号传导途径，主要通过激活PI3K/Akt/mTOR 信号通路的磷酸化来控制蛋白合成并调节细胞生长。

mTOR 可整合细胞内外多种信号刺激，通过多条信号通路，影响基因转录及蛋白合成。在对mTOR 的研究中发现，其与细胞凋亡、自噬、生长等均有重要联系。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B（PKB/Akt），是一种丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）激酶，是PI3K（phosphatidylinositide 3-kinase 磷酸肌醇3-激酶）信号通路的主要效应蛋白，可以通过催化自身丝氨酸473（Ser473）和苏氨酸308（Thr308）位点的磷酸化而被激活，在调控细胞的生长、代谢及蛋白质合成等各项功能方面发挥重要作用，不同的磷酸化位点会引起不同的信号通路，其中丝氨酸473（Ser473）位点被mTORC2 磷酸化，激发Akt 的完全酶活性[13]。mTOR 与Akt 磷酸化相互调控，其中Akt苏氨酸308（Thr308）磷酸化水平增加可上调mTORC1的表达，mTORC2 表达的上调可以促进Akt 丝氨酸473（Ser473）磷酸化水平增加[14-15]。

综上所述，mTOR/Akt 信号通路通过调节细胞自噬、凋亡，在AP 炎症反应中发挥重要作用。同时细胞自噬及凋亡又影响着AP 的炎症反应程度及疾病的进展，可能为AP 的有效治疗提供新的方向。