王斌 湛先保 李兆申

·綜述與講座·

炎癥因子在重癥急性胰腺炎啟動(dòng)全身炎性反應(yīng)綜合征中的作用

王斌 湛先保 李兆申

全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)是重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis，SAP)的常見并發(fā)癥，目前認(rèn)為其發(fā)病機(jī)制與細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)關(guān)系密切。本文就細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)在SAP啟動(dòng)SIRS的發(fā)生機(jī)制中的研究現(xiàn)狀作一綜述。

一、TNF-α

TNF-α主要來源于活化的巨噬細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)離體培養(yǎng)的胰腺腺泡細(xì)胞的細(xì)胞膜表達(dá)P55和P75兩種TNF-α受體。急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)發(fā)生1 h后即可檢測(cè)到血清TNF-α水平升高，6 h后達(dá)到高峰。免疫組化染色顯示AP時(shí)胰腺組織TNF-α高表達(dá)，阻斷其升高可減輕SAP的病情嚴(yán)重程度[1]。AP時(shí)TNF-α可促進(jìn)其他炎癥因子的釋放，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)擴(kuò)大；TNF-α還可下調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞血栓調(diào)節(jié)蛋白(TM)表達(dá)，促進(jìn)血栓形成及上調(diào)黏附分子(ICAM-1)功能，激活中性粒細(xì)胞跨血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移。

二、白介素

1．白介素-1(IL-1)：IL-1主要來自巨噬細(xì)胞,是重要的前炎癥因子。IL-1在AP早期即升高，并與TNF-α協(xié)同作用,不但可以刺激自身的釋放，還可以促進(jìn)彼此的釋放[2]。IL-1在AP中除有與TNF-α相似的病理生理作用外，還可直接刺激胰酶的合成、儲(chǔ)存和(或)釋放，加速腺泡空泡的變性和壞死。研究發(fā)現(xiàn)，用IL-1和TNF-α去誘導(dǎo)孤立的胰腺腺泡細(xì)胞并不能促進(jìn)胰酶的合成和釋放，用IL-1和TNF-α浸潤孤立的胰腺腺泡細(xì)胞也不能導(dǎo)致胰腺炎，表明這兩種炎癥因子可以啟動(dòng)SAP引起全身炎癥反應(yīng)的后續(xù)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。

2．白介素-6(IL-6)：?jiǎn)魏司奘杉?xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞均可產(chǎn)生IL-6。內(nèi)毒素、IL-1β和TNF-α都是IL-6的強(qiáng)力誘導(dǎo)劑。在炎癥反應(yīng)中，IL-6的濃度與胰腺炎預(yù)后密切相關(guān)[3]。IL-6主要是刺激肝臟細(xì)胞合成C反應(yīng)蛋白(CRP)等急性期蛋白，在AP病程中，IL-6的血清濃度峰值要比CRP的峰值早24 h。在反映AP嚴(yán)重程度方面，IL-6的敏感性較高，而CRP的特異性較高。有研究發(fā)現(xiàn)，IL-6可活化胞內(nèi)G蛋白,上調(diào)PMN-彈力蛋白酶功能，水解血管壁彈力纖維，破壞血管壁，引起局部胰腺和全身器官水腫和出血。

3．白介素-8(IL-8)：IL-8是中性粒細(xì)胞強(qiáng)有力的誘導(dǎo)物和活化因子，由多種細(xì)胞分泌，包括單核巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等。可通過正常的方式分泌，也可由炎癥刺激產(chǎn)生。AP時(shí)IL-8活化胞內(nèi)G蛋白，促進(jìn)PMN釋放彈力蛋白酶，引起肺組織損傷。IL-8升高引起的彈力蛋白酶的升高與病情呈正相關(guān)，而后者被認(rèn)為是中性粒細(xì)胞激活的標(biāo)志；SAP患者的血清IL-8明顯高于MAP者，且其下降速率較慢者預(yù)示病情較重。AP時(shí)IL-8還與中性粒細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致白細(xì)胞發(fā)生畸形、呼吸爆發(fā)、蛋白溶解酶和活性氧釋放；增強(qiáng)胞內(nèi)黏附分子和L-選擇素對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損害及促進(jìn)白細(xì)胞向炎癥部位游走等。IL-8在分子C末端有肝素的結(jié)合位點(diǎn)，該位點(diǎn)可以將IL-8固定在內(nèi)皮細(xì)胞的多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物上，為中性粒細(xì)胞透過血管進(jìn)入組織提供一個(gè)理想的階梯。

三、血小板活化因子(platelet activating factor, PAF)

PAF是一種低分子磷脂，可與多種細(xì)胞(血小板、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等)表面的PAF受體結(jié)合，產(chǎn)生一系列的促炎反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)分離的胰腺腺泡可以產(chǎn)生PAF，并在胰腺受到外界刺激時(shí)PAF的濃度升高[4]。PAF是內(nèi)源性炎癥啟動(dòng)與放大過程的重要介質(zhì)，可以與G蛋白耦聯(lián)的跨膜受體結(jié)合，通過胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)使胞內(nèi)的磷脂酶A2和磷脂酶C激活，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷和中性粒細(xì)胞浸潤。PAF還可以通過上調(diào)PMN-彈力蛋白酶的作用，改變內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)骨架蛋白，破壞內(nèi)皮細(xì)胞，增強(qiáng)血管壁的通透性，便于炎細(xì)胞的游走與擴(kuò)散。另外還促進(jìn)血栓形成，引起微循環(huán)障礙，加重胰腺炎癥的嚴(yán)重程度。

四、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)

LPS是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的組成成分，是內(nèi)毒素的化學(xué)本質(zhì), LPS在血中水平的增高與腸道細(xì)菌易位入血和抗生素殺菌后細(xì)菌裂解更多的LPS入血有關(guān)[5]。研究發(fā)現(xiàn)，LPS是一種很強(qiáng)的促炎因子，與SIRS及多器官功能障礙綜合征(MODS)的發(fā)生密切相關(guān)。細(xì)菌，包括LPS的代謝產(chǎn)物可與巨噬細(xì)胞表面的CD14受體結(jié)合激活巨噬細(xì)胞，激活的巨噬細(xì)胞可通過胞內(nèi)的NO合成酶合成NO，過多的NO可擴(kuò)張血管，降低血壓，減少胰腺血流灌注，導(dǎo)致胰腺損傷[6]。另外LPS還可增強(qiáng)環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)mRNA的表達(dá)，而COX-2可誘導(dǎo)花生四烯酸轉(zhuǎn)化為強(qiáng)致炎因子前列腺素E2[6]。LPS在血中的水平也與胰腺炎的預(yù)后有關(guān)，有內(nèi)毒血癥的胰腺炎患者預(yù)后較差。

五、內(nèi)皮素(endothelin, ET)

ET是內(nèi)皮細(xì)胞分泌的重要的血管活性物質(zhì)。在SAP時(shí)損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放ET-1，ET-1可激活磷脂酶A2生成花生四烯酸，誘導(dǎo)血小板聚集形成血栓[7]。ET-1還與黏附分子家族中的P-選擇素呈正相關(guān)，與ET-1共同參與AP缺血的病理生理過程。另外，ET在致血管收縮使胰腺缺血的同時(shí)，也促使氧自由基生成增多，進(jìn)而反饋內(nèi)皮素和緩激肽的產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)，加重胰腺損傷。目前認(rèn)為，ET水平可作為評(píng)價(jià)AP病情的重要指標(biāo)，ET也成為AP藥物治療的研究靶點(diǎn)。

六、核因子(NF-κB)

NF-κB是一類能與多種基因啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的κB位點(diǎn)特異性結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子。NF-κB在AP早期起著重要的作用?；罨腘F-κB進(jìn)入細(xì)胞核，與特異的DNA位點(diǎn)結(jié)合，啟動(dòng)IL-6、TNF-α等許多炎癥因子、黏附分子和急性期反應(yīng)蛋白的基因表達(dá)，控制它們的轉(zhuǎn)錄[8]。在出血壞死性胰腺炎中，胰彈性蛋白酶可激活NF-κB，使其促進(jìn)白細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，從而引起類似胰腺炎相關(guān)的肺損傷。在支氣管肺泡中存在兩種蛋白IκBα和IκBβ，這兩種蛋白屬于IκB蛋白家族，可與NF-κB結(jié)合，使NF-κB處于休眠狀態(tài)，抑制NF-κB的活性[9]。有研究發(fā)現(xiàn)單純應(yīng)用彈性蛋白酶不能活化NF-κB，而應(yīng)用污染的彈性蛋白酶和脂多糖可以活化NF-κB和誘導(dǎo)TNF-α釋放，導(dǎo)致包括急性肺損傷在內(nèi)的胰腺外多器官損傷[10]。SAP的炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生始發(fā)于NF-κB的活化，因此抑制NF-κB的激活可能會(huì)是阻止SAP中SIRS惡化的重要環(huán)節(jié)。

七、磷脂酶A2(PLA2)

PLA2在胰腺炎引發(fā)的SIRS中也起著重要的作用。人體分泌的PLA2可分為ⅠB、ⅡA、ⅡE、ⅡF等不同，其中GⅠB-PLA2被稱為“胰腺的PLA2”，因?yàn)镚ⅠB-PLA2在胰腺腺泡中廣泛表達(dá)。GIB-PLA2可以有效地催化卵磷脂水解，使血漿中類花生四烯酸的水平增高，如前列腺素(PGI2)和血栓素(TXA2)。PGI2與TXA2的作用相反，兩者的平衡控制正常的止血機(jī)制。如果PGI2相對(duì)過多，就會(huì)導(dǎo)致出血傾向；反之，就會(huì)導(dǎo)致血小板聚集甚至血栓形成。在AP時(shí)兩者之間的平衡被打破[11]。另外GIB-PLA2可將卵磷脂水解為膽汁的重要成分溶血卵磷脂，溶血卵磷脂既可直接破壞胰腺組織，也可參與膽汁的形成，造成膽汁反流進(jìn)入胰管導(dǎo)致胰腺炎。“非胰腺的PLA2”GⅡA-PLA2對(duì)AP相關(guān)的肺損傷起著重要的作用。這與溶血性卵磷脂破壞肺泡壁的表面活性物質(zhì)而使肺泡壁塌陷有關(guān)。但是關(guān)于PLA2如何參與這一過程的機(jī)制到迄今尚不明了。

八、其他

抗氧化基因和抗凋亡基因、嘌呤核苷酸、氧自由基等也在SIRS的發(fā)生中起著重要的作用。

抗氧化基因的多態(tài)性如谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶T1基因亞型異常與SAP密切相關(guān)[12]。調(diào)控細(xì)胞凋亡的Fas/FasL系統(tǒng)可阻斷半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Bcl-2家族可抑制細(xì)胞色素C的促細(xì)胞凋亡作用。這些基因均可使中性粒細(xì)胞凋亡反應(yīng)延遲，炎癥反應(yīng)擴(kuò)大。Tashiro等[13]采用NaTc誘導(dǎo)絕食一整夜的小鼠產(chǎn)生AP模型，發(fā)現(xiàn)具有抗凋亡效應(yīng)的survivin基因與存活素啟動(dòng)胰腺腺泡細(xì)胞的再生與增殖和抗細(xì)胞凋亡有關(guān)。

嘌呤核苷酸如次黃嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸可削弱胰腺炎的嚴(yán)重程度及延緩胰腺炎引發(fā)SIRS的進(jìn)程，尤其可減少胰腺炎引發(fā)的肺損傷[14]。其機(jī)制包括：(1)抑制淀粉酶和髓過氧化酶的活性，減少胰腺和肺組織的氧化損傷；(2)次黃嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸可與中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞細(xì)胞膜上的腺嘌呤A3受體結(jié)合，抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生；(3)阻斷中性粒細(xì)胞對(duì)肺組織的趨化作用，減少中性粒細(xì)胞對(duì)肺組織的浸潤。有學(xué)者認(rèn)為次黃嘌呤核苷酸可作為SAP臨床治療的備選藥物。

氧自由基對(duì)靶細(xì)胞的氧化損傷也被認(rèn)為是SAP的發(fā)病機(jī)制之一。在SAP時(shí)，氧自由基可由胰腺腺泡細(xì)胞直接產(chǎn)生，并作為重要的炎癥介質(zhì)對(duì)組織造成損傷。其主要通過觸發(fā)細(xì)胞膜磷脂的過氧化，使細(xì)胞膜破壞，造成腺泡細(xì)胞損傷。目前研究發(fā)現(xiàn)N-乙酰半胱氨酸可以抑制腺泡細(xì)胞氧自由基的生成，并增加胰腺組織中還原型谷胱甘肽的含量，削弱氧自由基對(duì)組織的氧化損傷程度[15]。關(guān)于SAP啟動(dòng)SIRS的機(jī)制至今雖未完全闡明，但隨著研究的不斷深入，許多學(xué)者提出了新的學(xué)說，這些學(xué)說可以為重癥胰腺炎的防治提供新的策略。

[1] Gulcubuk A,Altunatmaz K,Sonmez K,et al.Effects of curcumin on tumour necrosis factor-alpha and interleukin-6 in the late phase of experimental acute pancreatitis.J Vet Med A Physiol Pathol Clin Med,2006,53:49-54.

[2] Granger J,Remick D.Acute pancreatitis:models,markers,and mediators.Shock,2005,1:45-51.

[3] Stimac D,Fisic E,Milic S,et al.Prognostic values of IL-6,IL-8,and IL-10 in acute pancreatitis.J Clin Gastroenterol,2006,40:209-212.

[4] Denham W,Norman J.Potential new therapies for the treatment of acute pancreatitis.Expert Opin Investig Drugs,1999,8:973-982.

[5] Sugishita Y,Shimizu T,Yao A,et al.Lipopolysaccharide augments expression and secretion of vascular endothelial growth factor in rat ventricular myocytes.Biochem Biophys Res Commun,2000,268:657-662.

[6] Hu XD,Yang Y,Zhong XG,et al.Anti-inflammatory effects of Z23 on LPS-induced inflammatory responses in RAW264.7 macrophages.J Ethnopharmacol,2008,120:447-51.

[7] Inoue K,Hirota M,Kimura Y,et al.Further evidence for endothelin as an important mediator of pancreatic and intestinal ischemia in severe acute pancreatitis.Pancreas,2003,26:218-223.

[8] Algül H,Tando Y,Schneider G,et al.Acute experimental pancreatitis and NF-kappaB/Rel activation.Pancreatology,2002,2:503-509.

[9] Jaffray C,Yang J,Carter G,et al.Pancreatic elastase activates pulmonary nuclear factor kappa B and inhibitory kappa B,mimicking pancreatitis-associated adult respiratory distress syndrome.Surgery,2000,128:225-231.

[10] Geisler F,Algul H,Riemann M,et al.Questioning current concepts in acute pancreatitis: endotoxin contamination of porcine pancreatic elastase is responsible for experimental pancreatitis-associated distant organ failure.J Immunol,2005,174:6431-6439.

[11] Nevalainen TJ,Graham GG,Scott KF.Antibacterial actions of secreted phospholipases A2.Review.Biochim Biophys Acta,2008,1781:1-9.

[12] Rahman SH,Ibrahim K,Larvin M,et al.Association of antioxidant enzyme gene polymorphisms and glutathione status with severe acute pancreatitis.Gastroenterology,2004,126:1312-1322.

[13] Tashiro M,Nakamura H,Taguchi M,et al.Expression of survivin after acute necrohemorrhagic pancreatitis in rats.Pancreas,2003,26:160-165.

[14] Yamagiwa T,Shimosegawa T,Satoh A,et al.Inosine alleviates rat caerulein pancreatitis and pancreatitis-associated lung injury.J Gastroenterol,2004,39:41-49.

[15] Sevillano S,de la Mano AM,Manso MA,et al.N-acetylcysteine prevents intra-acinar oxygen free radical production in pancreatic duct obstruction-induced acute pancreatitis.Biochim Biophys Acta,2003,1639:177-184.

2009-06-04)

(本文編輯：呂芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2010.02.025

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院消化內(nèi)科

湛先保，Email:xianbaozhan@yahoo.com