细胞焦亡在急性胰腺炎炎症反应中的作用及中医药干预进展*

张飞虎 刘子璇 刘 阳 牟海波 赵 杨 孔 立

（1.山东中医药大学附属医院，山东 济南 250011；2.山东中医药大学，山东 济南 250355）

急性胰腺炎（AP）是临床常见急腹症之一，病情凶险，其发生、发展及转归一直是急危重症医学领域研究的重点与难点，尤其是AP 进展为重症急性胰腺炎（SAP）时，常伴有多器官功能衰竭，治疗难度大、花费高、预后差，病死率可56高达13%～35%［1］。当AP发生时，胰腺腺泡细胞会发生多种死亡方式：凋亡、坏死、自噬和坏死性凋亡等［2-3］。胰腺腺泡细胞具有分泌多种消化酶的能力，如胰蛋白酶、胰脂肪酶等；在胰腺受损伤后会引起胰酶异常激活等病理生理学改变，激活的胰酶、过量的氧自由基和促炎细胞因子使腺泡细胞发生损伤。胰腺腺泡细胞的死亡方式是AP 研究的热点与重点之一，病程早期腺泡细胞的死亡方式大致决定了AP 的转归情况［4-5］。细胞焦亡属于程序性细胞死亡，其特征在于释放炎性因子进而引起机体过度的炎症反应。随着研究的深入，人们认识到机体过度的炎症反应是导致AP 发生、发展及加重的主要原因之一［6］。适应性免疫系统的激活和全身免疫应答是AP发生时胰腺及胰腺外器官损伤的重要决定因素，炎性小体的激活和释放效应分子在其中发挥至关重要的作用［7］。在我国，中医药在AP 的治疗中有重要的地位，目前中西医结合治疗已经成为AP治疗模式的主流，相关研究从临床疗效已逐渐深入到细胞分子生物学机制。本文就细胞焦亡在AP发病机制中的作用、对炎症反应的影响及中医药干预进展进行综述如下。

1 细胞焦亡

细胞焦亡的形态特征有别于凋亡和坏死，其主要表现为：细胞质膜上形成1～2 nm 孔洞，膜两侧的离子平衡被破坏，钾离子外流，水分内流，造成细胞肿胀、细胞膜裂解，形态学上出现细胞核浓缩，DNA 断裂等改变，且促炎细胞因子及细胞内容物释放，引发局部炎症反应［8］。Zychlinsky 等早在1992 年便在科学实验中发现，弗氏志贺菌可诱导感染的宿主巨噬细胞发生裂解性死亡，其形式具有细胞凋亡的部分特征［9］，例如DNA断裂、染色质凝集及有半胱氨酸蛋白酶活性依赖性，在当时这种裂解性死亡被认为是凋亡。2001年，Cookson等首次使用希腊语“pyroptosis”来描述这种独特的程序性细胞死亡方式，将细胞焦亡定义为Caspase-1依赖的细胞死亡的形式［10］。2012年Case等研究发现，军团菌可调控巨噬细胞介导焦亡，这一过程中并无Caspase-1的参与，而是通过激活Caspase-11 得以实现其调控作用［11］。邵峰等研究发现，胞质内LPS对Caspase-4/5/11激活可以引起细胞焦亡，消皮素D（GSDMD）家族蛋白被活化的Caspase-4/5/11 切割最终诱发细胞焦亡［12-13］。因此，细胞焦亡被定义为由Gasdermin 家族蛋白介导的程序性细胞死亡方式。

根据细胞焦亡的起始激活方式不同，可将其分为以革兰阴性杆菌脂多糖（LPS）为代表的刺激物直接活化Caspase-11的非经典炎症小体途径和以刺激物激活炎症小体的经典途径［8］两种类型。细胞焦亡是一种促进炎症反应的细胞程序性死亡模式，学者普遍认为其具有非常显著的免疫炎症特点。目前发现，在肝炎、肿瘤、炎性肠病、艾滋病、阿尔兹海默症、帕金森症、心肌梗死等多种疾病的发生、发展过程中，细胞焦亡均起到了重要作用［14］。

2 细胞焦亡与AP

当AP及SAP发生时，胰腺腺泡细胞的死亡方式包括凋亡、坏死和焦亡［15］。机体的炎症反应可因腺泡细胞凋亡与焦亡比例的不同，产生不同的发展趋势；当胰腺腺泡细胞以凋亡为主时，胰腺局部炎症反应较轻，临床表现为轻度水肿型胰腺炎，预后较好［16］；当胰腺腺泡细胞以焦亡为主时，腺泡细胞破裂并释放细胞内的炎症细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等，当细胞因子引发的“瀑布效应”难以被抑制时，机体发生过度放大的炎症反应［17］，导致不良预后；如果凋亡与焦亡发生比例相似时，则机体炎症反应进入相对平衡的“僵持阶段”。因此，如果能够把胰腺腺泡细胞凋亡和焦亡明确区分开来，并且在AP发生时能够明确二者比例，在此基础上制定出更个体化的治疗方案，则可能截断或延缓AP 病情发展，从而改善AP患者预后，提高生存率。

Shao 等研究发现，SAP 发病过程中存在腺泡细胞焦亡现象［18］。AP 期间腺泡细胞的形态具有焦亡的特征，而焦亡所依赖的Caspase-1、Caspase-11 在AP 炎症反应过程也发挥了不可替代作用［19］。Hoque等研究发现，体内注射雨蛙素可增加野生型大鼠的Pro-IL-1β mRNA 水平［20］；细胞焦亡过程中Caspase-1 可将无活性的IL-1β前体转化为有活性的IL-1β，并释放至细胞外，诱集并激活免疫细胞以诱导炎症因子和趋化因子的合成，从而增强炎症反应［21］。Zhang 等研究显示，采用雨蛙素诱导SAP大鼠模型后，若抑制Caspase-1基因的表达，可明显减轻SAP 大鼠炎症反应程度［22］。李敏利等研究同样发现，炎症因子可通过诱导Caspase-1依赖性过度细胞焦亡，导致SAP 大鼠炎症反应加剧及组织损伤加重［23］。Wang 等研究表明，组织蛋白酶B（CTSB）可能通过激活NLRP3 炎性体并促进Caspase-1诱导的细胞焦亡而加重AP［24］。Gao 等研究显示，NLRP3 炎症小体和GSDMD 激活介导的胰腺腺泡细胞焦亡对于AP 期间胰腺细胞死亡反应和系统性炎症起关键作用［25］。当AP发生时，环状RNA circHIPK3的上调抑制miR-193a-5p的表达，从而增强GSDMD介导的腺泡细胞焦亡，最终加剧AP 进展［26］。综上所述，细胞焦亡在AP及SAP发生、发展过程中具有重要作用。

3 中医药与AP

目前有大量研究证实，中西医结合治疗AP 及SAP能够取得更好的临床预后。单味中药多从改善胰腺微循环出发，以活血化瘀或破血逐瘀中药为主，临床中较多使用大黄、芒硝等，且通过口服、灌肠、敷贴等方式，可明显缓解患者腹胀、腹痛等症状，提高治愈率，降低死亡率［27］。大黄和芒硝联合应用，可降低腹腔内压力，改善腹腔脏器灌注及保护脏器功能，从而降低多器官功能障碍综合征的发生率，使AP 患者死亡率降低；其中大黄可以改善肠黏膜屏障功能，抑制肠道菌群失衡及移位；同时大黄能够抑制胰酶的分泌及活性，促进胰液引流，减少炎症介质的释放，减轻胰腺组织损伤［28］。俞蕾敏等研究显示，利用大黄辅助治疗AP（灌肠和鼻饲双途径使用）可促进患者胃肠功能恢复，减轻机体炎症反应，改善预后［29］。肖桂林等研究发现，大黄煎剂对于胃肠热结证SAP 有很好疗效［30］。方怡等研究发现，芒硝有刺激迷走神经反射，减轻胆道口括约肌痉挛，促进胃肠蠕动，增加局部组织血液供应，减轻炎症反应等作用；用芒硝腹部外敷治疗SAP，可缓解患者腹痛症状、促进腹腔积液吸收［31］。

中药复方是中医药学的瑰宝，目前中医药治疗AP常以清热通腑、解毒散结为主。临床大多运用大承气汤、清胰汤等加减辅助治疗AP，取得了较好疗效。应用大承气汤（加减）辅助治疗AP的作用机制为：保护肠道机械屏障和化学屏障，阻止细菌及其内毒素移位；改善组织微循环，促进黏膜修复，增强胃肠动力及功能；清除氧自由基，减轻局部及全身炎症反应等［32］。张何为等研究显示，中药复方清肺承气汤对SAP 所致ARDS 患者具有免疫干预作用，能够降低炎症反应，减轻肺损伤［33］。另有临床研究显示，大承气汤、清胰汤对SAP 并发的胃肠功能障碍均具有良好的治疗效果，能够减少胃肠道反应发生，促进胃肠道功能的恢复，缩短住院时间，降低住院费用［34-35］。

4 中医药与细胞焦亡

目前中医药对细胞焦亡影响的研究以中药复方为主，单味中药对其影响的研究较少。陈末等研究灭幽汤治疗幽门螺杆菌相关性胃炎的作用机制，发现灭幽汤能够明显抑制胃组织Caspase-1 和炎症因子NLRP3的表达，从而减少细胞焦亡的发生，减轻胃黏膜炎症反应［36］。范萍等研究发现，雌性系统性红斑狼疮小鼠使用国医大师禤国维教授的滋阴清热方后，能够抑制肾组织细胞焦亡相关因子Caspase-1 表达，减少IL-1β 等细胞因子释放，起到治疗作用［37］。另外，严士海等研究发现，应用参葵通脉颗粒能够抑制心肌细胞NFκB、TLR4、IL-1β、Caspase-1 的表达水平，减少心肌细胞焦亡，能够改善心脏功能［38］。

另有大量研究显示，中药提取物亦能通过不同的作用机制参与细胞焦亡的发生。胡黄连苷Ⅱ能够通过抑制NLRP3 炎性小体的活化，减少细胞因子IL-18、IL-1β 的释放，从而减少LPS/D-氨基半乳糖苷诱导的小鼠肝细胞焦亡［39］。黄芩苷能够调控蛋白激酶A 信号通路，减少HMGB1 的释放继而阻止细胞焦亡［40］。小檗碱具有直接杀菌的作用，其机制可能为通过提高NLRP3 炎症小体的活化，促进细胞因子IL-Iβ 的释放，增加细胞焦亡的发生，从而提高巨噬细胞对细菌的杀伤功能［41］。黄芪甲苷抑制肺纤维化的病情发展，机制可能为通过上调自噬水平并抑制焦亡蛋白的表达［42］。花旗松素能明显抑制ROS 的合成，抑制H2O2诱导的细胞线粒体膜电位的下降，减少心肌细胞氧化损伤，能够降低NLRP3、AIM2、NLRC4炎症因子生成和活化，减少心肌细胞焦亡［43］。白藜芦醇通过下调炎症小体NLRP3 的表达，能够抑制细胞因子IL-1β 的分泌及释放，从而减少神经元焦亡［44］。大黄素可通过抑制Caspase-1 及其下游炎性细胞因子，减轻SAP 大鼠胰腺组织和肠黏膜损伤［45］。

综上所述，目前研究结果表明中药及其复方制剂可通过中医治法如滋阴清热、化瘀解毒、益气温阳等不同程度地干预机体器官或组织的细胞焦亡，调整机体功能的平衡，使之恢复“阴平阳秘”的理想状态。

5 结语与展望

近年来AP 的发病率、复发率明显升高，SAP 病死率居高不下，细胞因子过度释放是导致病情加重的主要根源。因此，如何有效控制机体过度放大的炎症反应，成为AP 治疗的关键。对于SAP 炎症反应的控制，西医临床目前主要通过应用乌司他丁、血液净化、炎症因子吸附等方法，但临床疗效有限。细胞焦亡是以大量炎症细胞因子释放为特征的一种细胞程序性死亡，在炎症性疾病中起着重要作用，其对AP 的发生、发展及转归具有重要影响。炎症小体激活、代谢物受体及炎性细胞因子释放与细胞焦亡之间存在多种联系，这些激活途径及其过程中的代谢产物与AP发生、发展密切相关。中医药用于辅助治疗AP，在缩短病程、减少并发症及改善预后等方面具有独特的优势。同时，中医药在不同疾病中对细胞焦亡的影响亦有相关研究报道［46-47］。但在AP 发生时，中医药对胰腺腺泡细胞焦亡及炎症反应、预后等的影响，目前仍缺乏相关研究成果报道。中医药干预胰腺腺泡细胞焦亡可能是治疗AP 的重要机制之一，深入探究可提升临床个体化、精准化实施救治，可能为AP的基础研究和临床治疗提供新思路。