劉海旺 馬珂歆 許力 董兵 王立明 梁銳

隨著人們生活水平及醫(yī)療水平的不斷提高，胰腺疾病的發(fā)病率和檢出率也在逐年增加，尤其是急、慢性胰腺炎和糖尿病，對人們的健康造成了極大的危害。當前胰腺炎主要病因以膽道疾病和酒精性因素為主，不過近年來缺血性損傷、代謝異常、Oddi括約肌功能障礙、藥物以及胰腺手術、創(chuàng)傷所致胰腺炎的發(fā)病率也有逐漸上升的趨勢[1]。研究發(fā)現在胰腺炎動物模型中胰腺腺泡細胞內Ca2+濃度均有明顯異常變化。本文主要就鈣離子在胰腺炎發(fā)生、發(fā)展中的作用作一簡要綜述。

一 、鈣離子生物學功能

Ca2+在細胞生命活動中發(fā)揮重要作用，參與許多重要細胞功能的調節(jié)，如肌肉收縮、細胞運動、分泌功能、代謝、增殖、分化等。細胞內Ca2+濃度的升高，不僅可引起細胞功能改變，如果持續(xù)升高甚至還可導致細胞死亡。靜息狀態(tài)下胰腺腺泡細胞內Ca2+濃度維持在150 mmol/L，分泌狀態(tài)下維持在280 mmol/L，隨后又通過Ca2+通道的調控迅速恢復至靜息水平。

二、鈣離子在胰腺炎發(fā)生和發(fā)展機制中的作用

胰腺炎的發(fā)生以往認為是由于胰蛋白酶原在胰腺腺體內的異常激活，激活的胰蛋白酶促使其他蛋白水解酶激活，進而對胰腺本身進行自我消化，引起胰腺的炎癥和壞死[1]。最近研究發(fā)現，胰腺炎的發(fā)生除了胰蛋白酶原的異常激活外，還與胰腺細胞前炎癥遞質異常激活、腺泡細胞線粒體損傷和胰腺腺泡細胞的凋亡有關[2-3]。在上述過程的發(fā)生中均可觀察到胰腺腺泡細胞內Ca2+濃度的異常升高，當使用螯合劑除去細胞內Ca2+時可明顯抑制胰腺炎的發(fā)生[4]，使用鈣調磷酸酶抑制劑可明顯抑制胰蛋白酶原的激活和胰腺炎的嚴重程度[5]。

1．鈣離子與胰蛋白酶原的活化：胰蛋白酶原以及其他酶原主要儲存在胰腺腺泡細胞內的酶原顆粒中，當外界刺激導致腺泡細胞內Ca2+濃度升高時，酶原顆粒通過外排方式釋放各種酶原[7]。其主要發(fā)生過程為：膽囊收縮素或乙酰膽堿與腺泡細胞膜G蛋白耦聯(lián)受體結合，通過磷脂酶C通路使細胞內三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)濃度升高，升高的IP3和DAG與其在內質網或其他Ca2+儲存單位的受體結合，誘發(fā)Ca2+釋放，使細胞內Ca2+濃度升高。除IP3和DAG途徑外，cAMP和煙酸腺嘌呤二核苷醛磷酸(NAADP)也可誘導細胞內Ca2+濃度升高[8]?，F已發(fā)現，在腺泡細胞內可調控Ca2+濃度的結構有內質網和酸性池，內質網主要位于細胞基底部，酸性池主要位于細胞頂部[9]。正常情況下隨著酶原顆粒的外排，胞質內的Ca2+在細胞頂部Ca2+ATP酶的作用下不斷被排出細胞外[3]，同時細胞基底部的儲存調控Ca2+通道(store-operated Ca2+channels)開放促進細胞外Ca2+內流[2]，以此維持細胞內Ca2+濃度平衡。

胰蛋白酶原分子中存在兩個氨基酸位點對胰蛋白酶原的活化發(fā)揮調控作用，分別是23號賴氨酸和122號精氨酸[10]。當細胞內處于低Ca2+濃度時胰蛋白酶原通過顯露122號位點限制酶原的激活，相反當細胞內Ca2+異常升高時胰蛋白酶原可顯露23號位點促進酶原的激活且抑制胰蛋白酶的滅活。由于細胞內Ca2+穩(wěn)態(tài)的維持需要消耗能量，當外界過度刺激導致細胞內Ca2+持續(xù)升高時可損傷線粒體導致ATP產生減少[11-13]，由此導致Ca2+及時排出，細胞內Ca2+濃度持續(xù)上升，激活位于酶原顆粒中的酶原[3]。有研究報道，丹參可通過阻斷IP3途徑降低細胞內Ca2+濃度，減輕胰腺的損傷[14]。胰蛋白酶原的激活不僅需要細胞內Ca2+維持在高濃度，同時還與Ca2+釋放位置密切相關[4]，但其具體機制尚未完全明了。

2．鈣離子與炎癥遞質：腺泡細胞內異常升高的Ca2+，不僅可激活胰蛋白酶原導致腺泡細胞受損，同時還可誘導氧自由基釋放[12]、活化NF-κB[15-17]、激活Capase通路[18]，產生大量促炎因子如腫瘤壞死因子、白介素等誘發(fā)和放大炎癥反應，最終導致病情的進一步惡化[1]，同時腫瘤壞死因子還可通過凋亡通路誘導腺泡細胞的死亡[19]。大量研究證明，許多與炎癥和免疫反應相關的細胞因子、黏附因子基因的啟動部位都含有NF-κB結合區(qū)域。急性胰腺炎早期可見NF-κB過度活化，給予NF-κB活化抑制劑可減輕胰腺組織炎癥反應和腺泡細胞的損傷，改善急性胰腺炎大鼠的生存率[20]。NF-κB主要通過去磷酸化發(fā)揮生物作用，通過進入細胞核參與轉錄調控[21]。鈣依賴磷酸酶作為Ca2+敏感型絲/蘇氨酸磷酸酶，對NF-κB的調控發(fā)揮重要作用，當細胞內Ca2+濃度降低時，NF-κB蛋白就會磷酸化從而離開細胞核終止轉錄[22]。因此當細胞內Ca2+濃度升高時不僅可以激活胰蛋白酶原，同時還可以激活NF-κB通路，促進炎癥遞質的產生，參與胰腺炎的發(fā)生、發(fā)展。Ca2+除了可以從胞質內Ca2+儲存結構釋放外，還可從細胞膜上TRPC3 Ca2+通道進入到胞質[5]，在TRPC3基因缺陷的急性胰腺炎動物模型中，腺泡細胞內蛋白酶原的活化程度以及炎癥發(fā)展程度明顯減輕。

3．鈣離子與線粒體損傷：研究顯示[3]，輕度急性胰腺炎時胰腺腺泡細胞多發(fā)生凋亡，而重度急性胰腺炎時腺泡細胞多發(fā)生壞死。由于凋亡并不引起機體的炎癥反應，因此凋亡很可能是一種保護措施，預防機體在各種刺激下發(fā)生炎癥反應。但過度的刺激很可能直接導致細胞壞死。在用L-賴氨酸誘導的急性胰腺炎動物模型中發(fā)現，線粒體的損傷要早于胰蛋白酶原和NF-κB的激活[23]。線粒體的功能失常被認為是導致腺泡細胞死亡的重要原因，除此之外內質網應激也在細胞死亡過程中發(fā)揮重要作用，但其具體機制尚不清楚[24]。現研究認為由線粒體導致的細胞死亡主要與細胞內Ca2+超載導致活性氧聚集、線粒體內外膜電位的耗竭和ATP產生不足有關[3, 12]。

脂肪酸可通過抑制線粒體ATP的產生誘導細胞凋亡[2]。當細胞內ATP濃度降低時，細胞內高濃度的Ca2+激活腺泡細胞膜上TRPM4通道促進Na+、K+內流[7]，但這一過程與腺泡細胞的死亡兩者之間關系還不清楚。細胞內持續(xù)高濃度Ca2+可引起線粒體膜通透性和膜電位發(fā)生變化，最終引起細胞色素C釋放，細胞色素C通過激活Caspase通路誘導細胞凋亡[18, 25]。也有研究認為線粒體通透性遷移孔或許也參與腺泡細胞的死亡[3]，其主要過程為Ca2+超載以及氧化應激過程中活性氧的蓄積，導致該孔通透性增加，使得一些分子量低的物質(如質子)進入線粒體，從而使線粒體內外膜電位降低以及線粒體腫脹裂解，激活細胞的凋亡或壞死通路。由于實驗設備的限制，胰腺腺泡細胞的凋亡和壞死通路之間的關系還未完全明白，但可以肯定的是線粒體在這兩個通路的相互轉換中發(fā)揮了重要作用。

三、總結

Ca2+作為細胞內的重要信使，不僅參與胰腺腺泡細胞內重要信號的傳遞，同時還參與腺泡細胞內蛋白酶原的活化與胰島素的分泌。細胞內Ca2+穩(wěn)態(tài)的破壞不僅參與胰腺炎的發(fā)生、發(fā)展，同時還可導致細胞的死亡。從目前的研究結果可以看出，Ca2+在胰腺疾病的發(fā)生、發(fā)展眾多環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用，雖然其確切機制尚未完全明了，但相信隨著對其進一步深入研究，一定會對闡明胰腺疾病的發(fā)病機制，及為找到更有效的藥物作用靶點提供幫助。

參 考 文 獻

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