王 靜 綜述，王 烜審校

（瀘州醫(yī)學院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，四川瀘州646000）

急性胰腺炎（AP）發(fā)病機制中的很多環(huán)節(jié)并不十分清楚，自1995年Ward等［1］提出了胰腺腺泡細胞鈣超載是AP發(fā)病的“觸發(fā)點”的假說以來，“胰腺腺泡細胞鈣超載學說”一直是AP發(fā)病機制研究中的熱點，隨著多學科研究技術(shù)相結(jié)合在該學說研究領域的應用，鈣超載在AP發(fā)病機制中的作用得以深入研究，本文擬對此進行綜述。

1 胰腺腺泡細胞內(nèi)鈣離子濃度升高的機制

胰腺腺泡細胞處于靜息狀態(tài)時，細胞內(nèi)鈣離子（細胞質(zhì)鈣離子與細胞內(nèi)鈣庫）和細胞外鈣離子之間存在濃度差，細胞外鈣離子的濃度約為10-3mol／L，而細胞內(nèi)鈣離子的濃度則小于10-7mol／L。正常時細胞通過一系列轉(zhuǎn)運機制可保持這種巨大的濃度梯度，以維持細胞內(nèi)低鈣狀態(tài)，稱之為鈣穩(wěn)態(tài)。各種原因引起的細胞內(nèi)游離鈣濃度異常增多并導致細胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象稱為鈣超載。鈣穩(wěn)態(tài)的維持是鈣離子功能得以發(fā)揮的基礎，但是當某種因素刺激腺泡細胞使其活化時，腺泡細胞內(nèi)鈣離子濃度急劇升高導致鈣超載。

1.1 細胞內(nèi)鈣庫釋放鈣離子的機制

細胞內(nèi)鈣主要儲存在線粒體和肌質(zhì)網(wǎng)［內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）／肌漿網(wǎng)（SR）］中，分為1，4，5-三磷酸肌醇（Inositol 1，4，5-trisphosphate，IP3）敏感鈣池和IP3不敏感鈣池兩類，分別由IP3受體（IP3R）系統(tǒng)和 RyR 受體（ryanodine receptor）系統(tǒng)調(diào)控，而IP3R是引發(fā)鈣離子信號的主要因素［2］。

1.1.1 IP3R系統(tǒng) IP3R系統(tǒng)通過各種信號通路與腺泡細胞膜上的特異性受體結(jié)合，活化受體耦聯(lián)的G蛋白，進而激活磷脂酶C（PLC），催化細胞膜表面的二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2），水解產(chǎn)生IP3和二酰甘油（DG）兩個第二信使，IP3與鈣庫上的IP3R結(jié)合，使IP3依賴的鈣通道活化和開放，使鈣庫中大量的鈣離子釋放到細胞質(zhì)，導致細胞質(zhì)中鈣離子濃度升高并激活蛋白激酶信號通路［3］。cAMP依賴蛋白激酶（PKA）或交換蛋白直接激活磷酸腺苷（EPAC）調(diào)節(jié)腺泡內(nèi)鈣離子，通過IP3R使細胞內(nèi)鈣離子通道的鈣離子釋放［4］。IP3R含有3個亞型［5］，在動物研究中證實IP3引起鈣離子釋放（IP3-induced Ca2＋release，IICR）是驅(qū)動酶和分泌液的首要信號，2型和3型IP3R都受細胞溶質(zhì)中的ATP調(diào)節(jié)，2型比3型對ATP敏感10倍以上，2型IP3R決定IICR對ATP的敏感性［6］。刺激IP3R系統(tǒng)的信號通路如下：（1）膽囊收縮素-58（CCK-58）和膽囊收縮素-8（CCK-8）、乙酰膽堿（Ach）和鈴蟾肽受體，它們通過異三聚體G蛋白充當信使，釋放細胞內(nèi)鈣離子。（2）煙酸腺嘌呤二核苷酸（NAADP）是最有力的鈣離子動員細胞內(nèi)信使，NAADP通過ER上的鈣離子減少而大量升高通過膜通道的鈣離子量，這可使鈣庫調(diào)控鈣離子通道（SOC）中有足夠的鈣離子進入以保持鈣離子信號；門控鈣釋放通道（TPCS）被證明受限于溶酶體并促進NAADP結(jié)合和鈣離子釋放，TPCS介導的鈣離子釋放是局部的，引發(fā)鈣離子通過ER上IP3R產(chǎn)生更大量的釋放［7］。（3）細胞外pH 值低（PHE），如急性酸負荷，包括糖尿病酮癥酸中毒、丙酸血癥、乳酸性酸中毒等，刺激IP3R和RyR，增加細胞內(nèi)鈣離子生成和增強腺泡細胞反應，增加胰腺炎的風險和嚴重程度［8］；膽汁酸或乙醇代謝產(chǎn)物也可激活IP3R介導的“酸性貯存”而促進鈣離子釋放［9］。

1.1.2 RyR系統(tǒng) RyR系統(tǒng)則通過復雜的機制來調(diào)節(jié)循環(huán)ADP核糖（cyclic ADP-ribose，cADPR）的水平，在鈣離子存在的情況下由cADPR直接或間接作用于RyR，進而啟動鈣離子釋放機制［10］。

1.1.3 鈣引導的鈣釋放（calcium-induced calcium release，CICR）現(xiàn)象 由IP3R或RyR系統(tǒng)所引起的細胞質(zhì)中鈣離子升高是一個瞬時變化，不能滿足細胞的持久反應，此后還需緊接著一個細胞內(nèi)鈣離子增高的慢反應，此系細胞外鈣離子內(nèi)流所致。細胞外內(nèi)流的鈣離子作為第二信使，激活鈣庫膜上的受體，使鈣庫排鈣，從而造成鈣離子濃度急劇升高［2］。

1.2 細胞外鈣離子內(nèi)流的機制

目前認為細胞膜上特異性蛋白質(zhì)鈣通道主要有3種：受體門控的鈣通道（ROC）、SOC、電壓門控的鈣通道（VOC）。VOC和ROC的特性是在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的鈣離子進入，而SOC則產(chǎn)生較小而持續(xù)的鈣離子內(nèi)流［7］，其機制如下。

1.2.1 ROC 在IP3R系統(tǒng)中，PIP2生成的DG通過鈣離子依賴性蛋白激酶C（PKC）信號傳導系統(tǒng)激活細胞膜上的ROC開放，引發(fā)細胞外鈣離子內(nèi)流。DG作為第二信使能明顯增強細胞質(zhì)中PKC與鈣離子的親和力，即使在鈣離子濃度不增高的情況下也能激活PKC，PKC是一種依賴脂及鈣離子激活的酶，參與了激素-受體作用所引起的一系列生理活動，如胞吐分泌、離子通道開啟、細胞生長、基因表達等［11］。

1.2.2 SOC 細胞外鈣離子主要通過SOC進入細胞內(nèi)，SOC廣泛存在于非興奮性細胞膜上。當ER鈣池中鈣離子濃度降低時，可以激活細胞膜上的鈣離子通道引發(fā)鈣離子內(nèi)流，這種鈣離子內(nèi)流方式稱之為鈣池操縱的鈣離子內(nèi)流（store-operatedcalcium entry，SOCE），而這種通過IP3R或RyR系統(tǒng)導致鈣池中鈣離子外流、鈣離子濃度降低而被激活的細胞膜鈣離子通道則被稱為SOC［12］。也有學者通過Ach的實驗，認為IP3R可以通過負反饋調(diào)控SOCE，以對抗對IP3所致的鈣超載［5］。

1.2.3 VOC 胰島素誘導的胞吐，在磷酸肌醇3激酶（PI3K）依賴性葡萄糖刺激的反應中快速發(fā)展，這是通過依賴PI3K的瞬時受體電位V2（TRPV2）從鈣池易位到細胞質(zhì)中實現(xiàn)的。胰島β細胞通過增加氧化代謝及糖代謝，增加ATP／ADP比值，關(guān)閉ATP敏感性鉀通道（KATP通道）和電活動，使細胞膜去極化，致鈣離子和胰島素釋放，激活VOC，最終導致細胞內(nèi)鈣離子增加；葡萄糖也可能通過增加刺激分泌耦合鈣離子放大通路而發(fā)揮影響［13］。

1.3 降鈣功能被破壞的機制 各種原因如氧化劑甲萘醌［14］、乙醇［15］、pH 值改變［8］等因素，可致腺泡細胞膜受損、線粒體去極化、線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔（MPTP）開放、線粒體氧化磷酸化、ATP減少，激活胰蛋白酶原和損傷鈣離子泵，導致細胞內(nèi)急劇增多的鈣離子不能被及時重新泵回鈣庫或泵出細胞外，使腺泡細胞內(nèi)鈣離子濃度維持在高水平的狀態(tài)，加重鈣超載。

2 鈣超載在AP發(fā)病機制中的作用

2.1 胰蛋白酶原過度活化 異常升高的鈣離子可能誘發(fā)胰蛋白酶過早激活，甚至引起胰腺自身消化性損傷，其可能的激活因素有：乙醇誘導胰蛋白酶和糜蛋白酶活化［15］；CICR可導致壞死細胞內(nèi)胰蛋白酶激活［16］。

2.2 氧自由基（OFR）生成增多 （1）OFR生成增多可導致胰腺腺泡膜和線粒體膜損害。OFR引起質(zhì)膜脂質(zhì)過氧化，干擾鈣穩(wěn)態(tài)和損傷DNA，致腺泡細胞損傷，最終細胞死亡。N-乙酰半胱氨酸（NAC）是一種抗氧化劑，能夠恢復細胞抗氧化劑谷胱甘肽水平，研究證明NAC防止OFR的產(chǎn)生而治療AP［17］。生理情況下，細胞內(nèi)存在的抗氧化劑可及時清除活性氧，使活性氧的生成與降解處于動態(tài)平衡，對機體影響不大［18］；在氧化狀態(tài)下，低濃度過氧化氫溶液增加損害糖代謝，使ATP／ADP比值下降，增加KATP通道的活性，導致細胞膜超極化；而高濃度過氧化氫溶液則滅活血漿細胞膜鈣離子-ATP酶，促進鈣離子超載［12，17］。（2）有學者提出，中斷鈣離子在 AP的沉淀反應的動態(tài)平衡會導致線粒體的完整性的損失和細胞壞死，活性氧促進細胞凋亡可能起到重要的保護作用，抗氧化劑治療不改善AP的，實際上可能會惡化病情［19］。還有學者認為，刺激CCK可以保護細胞以免受過氧化氫溶液影響，這是一種重要的新發(fā)現(xiàn)［18］。

2.3 細胞因子生成 炎癥介質(zhì)和細胞因子在AP發(fā)病機制中起著極其重要的作用。其中研究較多的有白細胞介素（IL）、腫瘤壞死因子（TNF-α）、核因子-κB（NF-κB）等［11］。最新研究表明，P物質(zhì)（SP）和趨化因子在AP中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。SP能升高胰腺細胞細胞內(nèi)鈣離子；SP亦可能誘導趨化因子如單核細胞趨化蛋白（MCP-1）、巨噬細胞炎性蛋白-1α（MIP-1α）、巨噬細胞炎性蛋白-2（MIP2）和胰腺細胞。SP誘導胰腺細胞的趨化因子產(chǎn)生PLC，誘導細胞內(nèi)鈣離子升高和PKCα的／βⅡ激活，隨后導致激活細胞外信號調(diào)節(jié)酶（ERK）和氨基端激酶（JNK）及轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB和 AP-1）［20］。另外，腺泡細胞上的硫化物（H2S）也是一種潛在的新的信號分子，作為一個潛在的炎癥介質(zhì)激活PI3K和Akt磷酸化，從而調(diào)節(jié)TNF-α產(chǎn)生［6］。

2.4 磷脂酶A2（PLA2）介導膜損傷 在正常情況下，胰腺PLA2對腺泡細胞無損害作用；只有在胰導管內(nèi)壓增高、胰局部缺血及炎癥介質(zhì)等病理條件下才發(fā)揮其破壞作用。鈣離子濃度增高致PLA2激活，催化膜磷脂水解溶血磷脂和花生四烯酸，后者分解為血栓素 A2（TXA2）、前列環(huán)素（PGI2）等，TXA2具有細胞毒作用，引起強烈微小動脈收縮，促進血小板聚集和水解酶釋放，致胰微循環(huán)損害，而PGI2機制則相反，兩者共同作用以維持血管和細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。因此，腺泡細胞鈣超負荷可能在胰腺缺血與前列腺素類異常之間發(fā)揮“橋梁”作用［11］。

2.5 其他機制 （1）在向大鼠胰管逆行注射?；悄懰徕c復制的AP模型研究中發(fā)現(xiàn)，牛磺膽酸鈉所致胰腺腺泡細胞損害的機制主要歸因于鈣穩(wěn)態(tài)的破壞以及鈣對CCK反應下降，同時體外試驗研究也顯示，胞漿中的鈣對CCK的反應亦顯著減少［21］。（2）乙醇可能使鈣離子內(nèi)流增加，導致鈣離子超載，CCK作用于胰腺細胞，其結(jié)合位點產(chǎn)生不同的信號級聯(lián)的第二信使，導致酶的分泌及細胞內(nèi)鈣離子超載［15］。（3）有研究表明膽汁酸可激活G蛋白耦聯(lián)的細胞表面膽汁酸受體（GPBAR1），因此，膽源性 AP可能是“受體介導的病”［9］。

3 鈣通道阻滯劑（CCB）對AP的治療作用

在AP過程中不適當?shù)丶m正低血鈣可能加重細胞鈣超載，而加速胰腺腺泡細胞壞死，單一改善微循環(huán)也不能阻止病變惡化，因此，同時對抗細胞鈣超載可能有助于阻止AP向壞死方向發(fā)展［11］。目前，國內(nèi)外各學者對CCB治療AP進行了不斷深入的研究。（1）維拉帕米區(qū)域動脈灌注臨床試驗證明：在有效支持全身循環(huán)的同時，區(qū)域動脈灌注維拉帕米可能通過解除AP早期的微血管痙攣、防止胰腺腺泡細胞鈣超載，減少細胞因子的產(chǎn)生，抑制黏附分子和細胞黏附分子（ICAM-1）的上調(diào)，間接抑制血漿TXB2的升高，并抑制血小板聚集，阻止AP重癥化發(fā)展［22］。（2）柴芩陳芪湯（CQCQD）在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子-ATP酶（SERCA）的mRNA表達的研究中發(fā)現(xiàn)，CQCQD能抑制升高的鈣離子濃度和保護胰腺細胞，大量的鈣離子內(nèi)流引發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上鈣離子釋放取決于SERCA3，CQCQD增加SERCA2表達，減輕細胞內(nèi)的鈣超載［23］。（3）丹曲林鈉可以抑制肌漿網(wǎng)釋放鈣離子，研究證明丹曲林可以顯著延緩病理蛋白酶激活和腺泡細胞的損傷，適度減輕胰腺炎的嚴重程度［24］。（4）乙醇代謝產(chǎn)物可激活IP3R介導的“酸性貯存”而促進鈣離子釋放，而鈣調(diào)蛋白（CaM）可以通過滲透膜來提高保護效果，減少鈣離子釋放的敏感性，防止乙醇引起的細胞內(nèi)鈣離子釋放和胰蛋白酶激活，并且抑制IICR，因此，特殊亞型的IP3R抑制劑可能有利于乙醇性AP的治療［25］。

4 展 望

綜上所述，AP是多因素參與的病理生理過程，各因素間相互獨立又相互滲透，共同促進疾病的發(fā)生、發(fā)展。但目前仍缺少對AP生理、病理機制及多種信號通路的足夠認識，有關(guān)機制仍存在爭議，使本病的治療成本高且療效不理想。因此，應不斷深入研究AP發(fā)生、發(fā)展中的啟動因子和惡化因子以及之間的相互關(guān)系，這對AP的治療有深遠的意義。

［1］Ward JB，Petersen OH，Jenkins SA，et al.Is an elevated concentration of acinar cytosolic free ionised calcium the trigger for acute pancreatitis［J］.Lancet，1995，346（8981）：1016-1019.

［2］Won JH，Cottrell WJ，F(xiàn)oster TH，et al.Ca2＋release dynamics in parotid and pancreatic exocrine acinar cells evoked by spatially limited flash photolysis［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2007，293（6）：G1166-1177.

［3］Weng N，Baumler MD，Thomas DD，et al.Functional role of J domain of cysteine string protein in Ca2＋-dependent secretion from acinar cells［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2009，296（5）：G1030-1039.

［4］Shah AU，Grant WM，Latif SU，et al.Cyclic AMP accelerates calcium waves in pancreatic acinar cells［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2008，294（6）：G1328-1334.

［5］Lur G，Sherwood MW，Ebisui E，et al.InsP3receptors and Orai channels in pancreatic acinar cells：co-localization and its Consequences［J］.Biochem J，2011，436（2）：231-239.

［6］Husain S，Thrower E.Molecular and cellular regulation of pancreatic acinar cell function［J］.Curr Opin Gastroenterol，2009，25（5）：466-471.

［7］Williams JA.Regulation of acinar cell function in the pancreas［J］.Curr Opin Gastroenterol，2010，26（5）：478-483.

［8］Reed AM，Husain SZ，Thrower E，et al.Low extracellular pH induces damage in the pancreatic acinar cell by enhancing calcium signaling［J］.J Biol Chem，2011，286（3）：1919-1926.

［9］Perides G，Laukkarinen JM，Vassileva G，et al.Biliary acute pancreatitis in mice is mediated by the G-protein-coupled cell surface bile acid receptor Gpbar1［J］.Gastroenterology，2010，138（2）：715-725.

［10］Choi KJ，Cho DS，Kim JY，et al.Ca-induced Ca release from internal stores in INS-1rat insulinoma cells［J］.Korean J Physiol Pharmacol，2011，15（1）：53-59.

［11］張肇達，嚴律南，劉續(xù)寶.急性胰腺炎［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，2004.

［12］Jo H，Byun HM，Lee SI，et al.Initiation site of Ca2＋entry evoked by endoplasmic reticulum Ca2＋depletion in mouse parotid and pancreatic acinar cells［J］.Yonsei Med J，2007，48（3）：526-530.

［13］Fridlyand LE，Philipson LH.Glucose sensing in the pancreatic beta cell：a computational systems analysis［J］.Theor Biol Med Model，2010（7）：15.

［14］Baumgartner HK，Gerasimenko JV，Thorne C，et al.Calcium elevation in mitochondria is the main Ca2＋requirement for mitochondrial permeability transition pore（mPTP）opening［J］.J Biol Chem，2009，284（31）：20796-20803.

［15］Castillo-Vaquero CA，Salido GM，González A.increased Calcium influx in the presence of ethanol in mouse pancreatic acinar cells［J］.Int J Exp Pathol，2010，91（2）：114-124.

［16］Gerasimenko JV，Lur G，Sherwood MW，et al.Pancreatic protease activation by alcohol metabolite depends on Ca2＋release via acid store IP3receptors［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106（26）：10758-10763.

［17］Ramudo L，Manso MA.N-acetylcysteine in acute pancreatitis［J］.World J Gastrointest Pharmacol Ther，2010，1（1）：21-26.

［18］Bruce JI，Elliott AC.Oxidant-impaired intracellular Ca2＋signaling in pancreatic acinar cells：role of the plasma membrane Ca2＋-ATPase［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2007，293（3）：C938-950.

［19］Booth DM，Mukherjee R，Sutton R，et al.Calcium and reactive oxygen species in acute pancreatitis：friend or foe？［J］.Antioxid Redox Signal，2011，15（10）：2683-2698.

［20］Ramnath RD，Sun J，Bhatia M.Role of Calcium in substance P-induced chemokine synthesis in mouse pancreatic acinar cells［J］.Br J Pharmacol，2008，154（6）：1339-1348.

［21］García M，Barbáchano EH，Lorenzo PH，et al.Saline infusion through the pancreatic duct leads to changes in calcium homeostasis similar to those observed in acute pancre-atitis［J］.Dig Dis Sci，2009，54（2）：300-308.

［22］蒲青凡，張川蓉，嚴律南，等.異搏定區(qū)域動脈灌注在阻止急性胰腺炎重癥化治療中的作用［J］.中國普外基礎與臨床雜志，2007，3（2）：200-202.

［23］Xue P，Deng LH，Zhang ZD，et al.Effect of chaiqinchengqi decoction on sarco／endoplasmic reticulum Ca2＋-ATPase mRNA expression of pancreatic tissues in acute pancreatitis rats［J］.World J Gastroenterol，2008，14（15）：2343-2348.

［24］Orabi AI，Shah AU，Ahmad MU，et al.Dantrolene mitigates caerulein-induced pancreatitis in vivo in mice［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2010，299（1）：G196-204.

［25］Gerasimenko JV，Lur G，F(xiàn)erdek P，et al.Calmodulin protects against alcohol-induced pancreatic trypsinogen activation elicited via Ca2＋release through IP3receptors［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2011，108（14）：5873-5878.