宗春輝，劉洪斌，吳尚為

綜述

損傷相關(guān)分子模式與急性胰腺炎研究進展

宗春輝，劉洪斌，吳尚為

急性胰腺炎最早的病變起源于胰腺腺泡細胞。腺泡細胞內(nèi)酶原顆粒過早地被激活、腺泡細胞壞死并啟動固有免疫反應(yīng)，在其發(fā)病機制中占重要地位，對轉(zhuǎn)歸至關(guān)重要。關(guān)于急性胰腺炎發(fā)病機制有許多學說，其中損傷相關(guān)分子模式學說日益受到學者的關(guān)注，該學說的提出為治療提供了新的途徑和方法。

損傷相關(guān)分子模式；急性胰腺炎；發(fā)病機制；治療方法

急性胰腺炎（Acute pancreatitis，AP）是一種由于胰管阻塞或外分泌活動加速、胰管內(nèi)壓突然增高以及胰腺血液供應(yīng)不足等原因引起的急性炎癥，起病急、發(fā)展快，約20%～30%的患者可發(fā)展為重癥急性胰腺炎并導(dǎo)致多器官功能衰竭綜合征，總體死亡率約5%～10%[1]。至今仍未有特異性治療方法，對其致病機制的認識尚未完全清楚。2004年，Seong和Matzinger[2]就固有免疫與炎癥關(guān)系的免疫學新機制，提出了損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular pattern，DAMP)，炎癥信號通路在創(chuàng)傷、膿毒癥、AP及其器官損傷中起重要作用。多數(shù)DAMP分子在細胞內(nèi)有確定的功能，一旦因損傷而釋放到細胞外，即可激活機體固有免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致組織器官進一步損傷。本文基于損傷相關(guān)分子模式學說，對DAMP與AP研究進展做一綜述。

1 DAMP機制

1.1 線粒體DAMP(mitochondrial DAMPs，MTD） DAMP可來自細胞內(nèi)和細胞外，其中細胞內(nèi)DAMP最受關(guān)注。最主要的細胞內(nèi)DAMP分子現(xiàn)在認為是組織細胞破裂后釋放的MTD，包括甲酰肽和線粒體DNA。組織損傷后細胞破裂，線粒體釋放入血，線粒體甲酰肽會被甲?；氖荏w(formylpeptide receptor，F(xiàn)PR)或甲酰肽類受體(formylpeptide receptor-like-1，F(xiàn)PRL1)識別為外源性物質(zhì)并啟動機體固有免疫系統(tǒng)。線粒體的DNA與細菌DNA相似，都具有未甲基化的CPG二核苷為核心的回形序列。而人體細胞通常為甲基化的CPG結(jié)構(gòu)，CPG特征結(jié)構(gòu)是機體免疫系統(tǒng)識別自身和異體的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱為“免疫刺激DNA序列”[3-4]，線粒體DNA作為DAMP作用于Toll樣受體9（Toll-like receptors 9，TLR9）在無菌性損傷中通過免疫活動引起損傷[5]。

因此，線粒體作為一種特殊DAMP分子，組織細胞破裂后釋放入循環(huán)，可以解釋有時即便在沒有發(fā)生感染的情況下，也會發(fā)生與感染相似的無菌性全身炎性反應(yīng)綜合征(sys-te mic inflammatory response syndrome，SIRS)。器官損傷后，胞內(nèi)MTD釋放到胞外，通過TLRs（Toll-like receptor superfamily，TLRs)和模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)激發(fā)機體炎癥反應(yīng)。具體信號途徑∶⑴通過質(zhì)膜或者有TLRs的參與，會導(dǎo)致促炎細胞因子的表達如pro-IL-1β和pro-1L-18。⑵通過質(zhì)膜P2X7受體和細胞溶質(zhì)受體(Nod-like receptor，NLR)介導(dǎo)炎性反應(yīng)并促進半胱天冬酶1的成熟，進一步促進pro-IL-1β和pro-1L-18的成熟，引起機體炎癥反應(yīng)。這兩個途徑并非單一發(fā)揮作用，而是相互促進。目前已有研究證實，MTD可引起器官組織的損傷。Qin Zhang等[6]向大鼠肝靜脈注射5%的MTD，3 h后即發(fā)現(xiàn)肺部炎癥損傷，白蛋白、IL-6、彈性蛋白酶釋放增加；支氣管肺泡灌洗液及肝臟中發(fā)現(xiàn)中性粒細胞增加。

1.2 高遷移率族蛋白(high mobility group box chromosomal protein，HMGB)1973年，Goodwin等在牛胸腺中首次提取鑒定了一種含量豐富的非組蛋白核蛋白，該蛋白分子量約30 kD，富含電荷，并因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中遷移率快的特性而命名為HMGB。隨后研究發(fā)現(xiàn)，HMG是一個大家族，目前HMGB分為∶HMGB1、HMGB2和HMGB3 3類。HMGB1是含量最豐富的HMG蛋白，平均10～15個核小體中含有一個HMGB1分子。近年來大量研究結(jié)果表明，HMGB1可能作為重要的晚期炎癥介質(zhì)參與重癥胰腺炎的全身炎癥反應(yīng)和多器官功能不全。在大多數(shù)急性胰腺炎中，胰腺損傷后HMGB1通過壞死的腺泡細胞被釋放入血，在血清中作為AP嚴重程度的重要指標[7]，并可導(dǎo)致遠隔器官損傷[8]。

1.3 熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)是分子量約70 kD的熱休克蛋白，是熱休克蛋白家族中組重要的一員，被稱為主要熱休克蛋白，包括分子量為68、72、73、75、78 kDa等的20余種蛋白。正常情況下，HSP70位于細胞漿內(nèi)，表達水平較低。在高溫及各種有害應(yīng)激狀態(tài)下，HSP70的合成速度顯著增加，并迅速移入細胞核內(nèi)包圍核仁，細胞漿內(nèi)只有少量存在。應(yīng)激消除后，細胞處于恢復(fù)階段時，細胞核內(nèi)HSP70又返回胞漿，且在細胞漿內(nèi)呈低水平表達，再次應(yīng)激又重新返回細胞核。外源性HSP70在嚙齒類動物(如鼠等)AP模型中可加重胰腺損傷[9]，是否作為潛在的DAMP發(fā)揮作用尚不清楚[10]。

1.4 細胞代謝產(chǎn)物 多種細胞代謝產(chǎn)物如尿酸、ATP及其代謝產(chǎn)物ADP和腺苷等，在應(yīng)激狀態(tài)下均可作為DAMP分子，通過主動或被動方式釋放至胞外，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[11]。這些代謝產(chǎn)物可以和多形核白細胞、巨噬細胞嘌呤型受體P2X7結(jié)合，然后激活炎癥小體，進一步激活炎癥因子前體并釋放炎癥因子導(dǎo)致炎性反應(yīng)。P2X7基因缺失的動物在實驗性AP模型中降低了胰腺損傷和炎性反應(yīng)[12]。

2 DAMP引起AP的可能機制

胰腺腺泡細胞損傷后，釋放的DAMP分子通過多種機制激活固有免疫和獲得性免疫，刺激或抑制炎癥因子反應(yīng)。如HMGB1和尿酸等可促進炎癥反應(yīng)；HSP70和腺苷等則具有免疫抑制作用，抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。因此，DAMP分子促炎與抑炎之間的平衡，將決定AP炎癥反應(yīng)的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。

2.1 調(diào)節(jié)固有免疫發(fā)展方向 AP時胰腺間質(zhì)水腫、充血、散在點狀脂肪壞死和炎癥細胞浸潤，HSP70作為免疫抑制分子，可對AP起保護作用，但機制尚不明確。Frossard等[13]認為，HSP70可以增加NF-κB-IκB復(fù)合物的穩(wěn)定性，減少NF-κ B從胞漿向細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，從而抑制相關(guān)炎性細胞因子的產(chǎn)生，減輕胰腺的炎癥反應(yīng)。Bhagat等[14]推測，HSP70可能是通過以下途徑干擾溶酶體酶和胰蛋白酶原的共區(qū)域化，從而減少胰腺內(nèi)胰蛋白酶原的激活，起到減輕胰腺炎的作用：⑴HSP70作為分子伴侶，能夠協(xié)助蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的跨膜移位，因而能夠調(diào)節(jié)各種酶類在細胞內(nèi)的運輸；⑵HSP70能夠調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的鈣穩(wěn)態(tài)，從而阻止腺泡細胞內(nèi)組織蛋白酶B從溶酶體向酶原顆粒轉(zhuǎn)移，抑制由此而產(chǎn)生的胰蛋白酶原激活。

2.2 直接促進炎性介質(zhì)一氧化氮(nitric oxide，NO）釋放 研究表明，NO在急性胰腺炎的發(fā)病過程中起到很重要的作用，特別是在SAP發(fā)病過程中[15]。NO是多種細胞分泌產(chǎn)生的具有多重功能的炎癥介質(zhì)，大量產(chǎn)生時可增加前炎癥細胞因子的產(chǎn)生，擴大炎癥反應(yīng)。在AP早期時，NO能調(diào)節(jié)胰腺的內(nèi)外分泌功能和胰腺的微循環(huán)。但大量的NO可引起細胞毒性作用，造成臟器低灌注，增加血管通透性和蛋白溢出。因此，血清NO濃度高低與急性胰腺炎的病情嚴重程度相關(guān)，可作為急性胰腺炎預(yù)后的早期預(yù)報。HSP70能上調(diào)巨噬細胞內(nèi)一氧化氮合成酶表達，促進NO釋放，加重胰腺損傷。

2.3 誘導(dǎo)炎性細胞向胰腺炎癥部位遷移 過度的炎癥反應(yīng)所致的白細胞產(chǎn)物對自身組織細胞的攻擊和炎癥性細胞因子所致的循環(huán)障礙，是胰腺炎時胰腺本身和胰外臟器損傷的基本原因。有研究表明，HSP70、HMGB1等DAMP均可通過PRRs誘導(dǎo)趨化因子產(chǎn)生或上調(diào)趨化因子受體表達，促進巨噬細胞、粒細胞等炎性細胞向炎癥部位遷移，加重炎性反應(yīng)。

2.4 增加炎性細胞黏附浸潤能力 白細胞的過度激活，是急性胰腺炎病理過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以損害鄰近的內(nèi)皮細胞和周圍的血管外組織，阻斷微循環(huán)血流，導(dǎo)致毛細血管滲漏綜合征，使重要臟器間質(zhì)水腫。胰腺的水腫滲出依賴于炎癥部位白細胞和內(nèi)皮細胞膜表面黏附分子的表達及功能。實驗證明，急性胰腺炎時，血漿可溶性黏附分子、胰腺及胰外組織的黏附分子呈高表達狀態(tài)，其值的高低與急性胰腺炎的嚴重程度、并發(fā)癥的發(fā)生及死亡率的高低相關(guān)。多種DAMP分子均可上調(diào)黏附分子表達，例如細胞外HMGB1可刺激人臍靜脈內(nèi)皮細胞表面上調(diào)表達細胞間黏附因子和血管細胞黏附分子，促進IL-8、粒細胞集落刺激因子的釋放[16]。

3 有關(guān)的治療方法

DAMP分子及其受體和信號途徑參與了AP的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸，因此用藥理學的手段對抗DAMP分子引起的AP炎癥反應(yīng)，可對AP的治療將起到積極作用。目前主要從以下途徑進行治療。⑴藥物對抗DAMP發(fā)揮作用的信號途徑，如阻斷TLR9和TLR7信號途徑，可減輕胰腺細胞壞死和肺部損傷[17]。在實驗性SAP模型中使用caspase 1的抑制劑治療后，胰腺細胞壞死和胰腺IL-1β的產(chǎn)生使死亡率下降[18]。⑵使用DAMP受體拮抗劑，減輕AP炎癥反應(yīng)。Yasuda等[19]在實驗性SAP模型中使用氯喹抑制胞內(nèi)體酸化并激活某些TLRs，減小了胰腺損傷的嚴重程度并減少了死亡率。Hoque R等[20]通過使用P2X7受體的小分子抑制劑，減小了AP模型中胰腺的損傷和炎癥。⑶藥物抑制DAMP分子的生成。別嘌呤醇是一種黃嘌呤氧化酶抑制劑，可減少尿酸的形成，從而減少尿素酶介導(dǎo)的Nlrp3/caspase 1的激活，減輕了組織損傷。實驗證明，別嘌呤醇不僅可減少實驗性AP模型胰腺損傷，同樣減少了在隨機對照組中因內(nèi)鏡逆行膽胰管造影后胰腺炎的發(fā)生[21]。⑷藥物對抗AP的主要效應(yīng)細胞因子，如重組IL-1受體拮抗劑在實驗性SAP模型中降低了胰腺損傷和炎癥反應(yīng)，但IL-18的藥理拮抗劑尚未在實驗?zāi)Ｐ椭惺褂谩?/p>

通過對固有免疫反應(yīng)的抑制雖然可減輕AP的炎癥反應(yīng)但同時又加重了胰腺的感染。Sawa等[22]在TLR4缺損的C3H/HeJ小鼠中通過十二指腸結(jié)扎導(dǎo)致AP模型中發(fā)現(xiàn)這些動物肝和腎的損傷減輕但胰腺的感染程度加重。同樣，HMGB1的中和抗體減輕了AP模型中胰腺和遠隔器官的損傷但加重了胰腺的感染程度[23]。對于人類來說，使用TLR拮抗劑后是否能增加感染率尚不清楚，但某些TLRs缺陷的人在兒童期并沒有感染率的增加。

AP的發(fā)病機制錯綜復(fù)雜，但DAMPs概念的提出、DAMP分子的發(fā)現(xiàn)及作用機制的闡明和使用DAMP拮抗劑治療AP，將促進人們對AP發(fā)病機制的認識和理解，為AP的臨床防治提供新的途徑和方法。

[1]中華醫(yī)學會消化病學分會胰腺疾病學組.中國急性胰腺炎診治指南（草案）[J].現(xiàn)代消化及介入診療，2007，12（3）：206-208.

[2]Seong SY，Matzinger P.Hydrophobicity:an ancient damage-associ?ated molecular pattern that initiates innate immune responses[J]. Nat Rev Immunol，2004，4(6):469-478.

[3]Hansen JD，Vojtech LN，Laing KJ.Sensing disease and danger:asurvey of vertebrate PRRs and their origins[J].Dev Comp Immu?nol，2011，35(9):886-897.

[4]Raoof M，Zhang Q，Itagaki K，et al，Mitochondrial peptides are potent immune activators that activate human neutrophils via FPR-1[J].J Trauma，2010，68(6):1328-1332.

[5]Imaeda AB，Watanabe A，Sohail MA，et al.Acetaminophen-in?duced hepatotoxicity in mice is dependent on Tlr9 and the Nalp3 inflammasome[J].J Clin Invest.2009，119(2):305-314.

[6]Qin Zhang，Mustafa Raoof，Yu Chen，et al.Circulating Mitochon?drial DAMPs Cause Inflammatory Responses to Injury[J].Nature，2010，464(7285):104-107.

[7]Kocsis AK，Szabolcs A，Hofner P，et al.Plasma concentrations of high-mobility group box protein 1，soluble receptor for advanced glycation end-products and circulating DNA in patients with acute?pancreatitis[J].Pancreatology，2009，9(4):383-391.

[8]Yuan H，Jin X，Sun J，et al.Protective effect of HMGB1 a box on organ injury of acute pancreatitis in mice[J].Pancreas，2009，38 (2):143-148.

[9]Song JM，Liu HX，Li Y，et al.Extracellular heat-shock protein 70 aggravates cerulein-induced pancreatitis through toll-like re?ceptor-4 in mice[J].Chin Med J(Engl),2008，121(15):1420-1425.

[10]McConnell KW，F(xiàn)ox AC，Clark AT，et al.The role of heat shock protein70 in mediating age-dependent mortality in sepsis[J].J Im?munol，2011，186(6):3718-3725.

[11]Di Virgilio F.Purinergic mechanism in the immune system:A sig?nal of danger for dendritic cells[J].Purinergic Signal，2005,1(3): 205-209.

[12]Hoque R，Sohail M，Malik A，et al.TLR9 and the NLRP3 In?flammasome Link Acinar Cell Death With Inflammation in Acute?Pancreatitis[J].Gastroenterology，2011，141(1):358-369.

[13]Frossard JL，Pastor CM，Hadengue A.Effeet of hyperthermia on NF-kaPPaB Binding activity in cerulein-induced acute Panereatitis [J].Am J Physiol，2001，280(6):GI157-1162.

[14]Bhagat L，Singh VP，Song AM，et al.Thermal stress-indueed HSP70 Mediates Protection against intrapanereatic trypsinogen acti?vation and acute Pancreatitis in rats[J].Gastroenterology，2002，122(l):156-165.

[15]Chen Ping，Sun B e，i Chen H ua，et al Effects o f carbon monox ide re leasing m olecule-liberated CO on severe acute pancreati?tis in rats[J].Cytokine，2010，49(1):15-23.

[16]Treutiger CJ，Mull ins GE，Johansson AS，et al.High mobili?tygroup1 B-box mediates activation of human endothelium[J].J InternMed，2003，254(4):375-385.

[17]Hoque R，Sohail M，Malik A，et al.TLR9 and the NLRP3 In?flammasome Link Acinar Cell Death With Inflammation in Acute Pancreatitis[J].Gastroenterology，2011，141(1):358-369.

[18]Paszkowski AS，Rau B，Mayer JM，et al.Therapeutic application of caspase 1/interleukin-1 betaYconverting enzyme inhibitor de?creases the death rate in severe acute experimental pancreatitis [J].Ann Surg，2002，235(1):68-76.

[19]Yasuda H，Leelahavanichkul A，Tsunoda S，et al.Chloroquine and inhibition of Toll-like receptor 9 protect from sepsis-induced acute kidney injury[J].Am J Physiol Renal Physiol，2008，294(5): F1050-F1058.

[20]Hoque R，Sohail M，Malik A，et al.TLR9 and the NLRP3 In?flammasome Link Acinar Cell Death With Inflammation in Acute Pancreatitis[J].Gastroenterology，2011，141(1):358-369.

[21]Martinez-Torres H，Rodriguez-Lomeli X，Davalos-Cobian C，et al.Oral allopurinol to prevent hyperamylasemia and acute pancre?atitis after endoscopic retrograde cholangiopancreatography[J]. World J Gastroenterol，2009，15(13):1600-1606.

[22]Sawa H，Ueda T，Takeyama Y，et al.Role of toll-like receptor 4 in the pathophysiology of severe acute pancreatitis in mice[J]. Surg Today，2007，37(10):867-873.

[23]Sawa H，Ueda T，Takeyama Y，et al.Blockade of high mobility group box-1 protein attenuates experimental severe acute pancre?atitis[J].World J Gastroenterol，2006，12(47):7666-7670.

（收稿：2013-06-06 修回：2013-09-20）

（責任編輯 王 豐 屈振亮）

研究涉及基金項目的標識

論文所涉及的基金項目，應(yīng)在文章首頁左下角以“基金項目”作為標識注明基金項目名稱，并在圓括號內(nèi)注明其項目編號?；痦椖棵Q應(yīng)按國家有關(guān)部門規(guī)定的正式名稱填寫，多項基金應(yīng)依次列出，其間以分號（；）隔開。如“基金項目：國家自然科學基金（30271269）；‘十五’國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（2003AA205005）”，作為腳注的第一項。

R657.5+1

A

1007-6948(2013)06-0714-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2013.06.045

天津市中西醫(yī)結(jié)合急腹癥研究所藥理室（天津 300100）

劉洪斌，E-mail：chunhui993@163.com