重癥急性胰腺炎相關(guān)肺損傷機(jī)制與治療的研究進(jìn)展

景光旭，梁鴻寅，黃竹，王張鵬，孫紅玉，3，湯禮軍，3

（1.西南醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，四川瀘州646000；2.中國人民解放軍西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院全軍普外科中心，四川成都610083；3.四川省胰腺損傷與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610000）

重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）是一種極為危險(xiǎn)的臨床急腹癥，可引起全身炎癥反應(yīng)，并迅速累及全身多個(gè)器官。急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是SAP中最常出現(xiàn)的并發(fā)癥，也是SAP最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，且病死率超過30%，尤其老年患者病死率較高，是早期SAP患者死亡的主要原因之一[1-4]。目前對于SAP相關(guān)ALI的救治主要集中于胸腔穿刺、控制肺部感染、改善呼吸、吸氧等對癥支持治療。然而，SAP相關(guān)ALI的具體發(fā)病機(jī)制至今尚不完全清楚，胰腺壞死、菌血癥、腸屏障功能衰竭、炎癥級聯(lián)激活和彌漫性肺泡損傷的串?dāng)_是導(dǎo)致SAP相關(guān)ALI病理機(jī)制不明確的主要原因[5]，這也讓醫(yī)治臨床SAP相關(guān)ALI成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)[6-9]。大量研究表明，SAP相關(guān)ALI的發(fā)病機(jī)制與各種信號通路的激活密切相關(guān)。另外，近年來，抗氧化應(yīng)激、抗細(xì)胞焦亡也成為治療SAP及SAP相關(guān)ALI的重要研究熱點(diǎn)之一。筆者就SAP相關(guān)ALI的機(jī)制及治療的最新研究進(jìn)展作如下綜述。

1 抗炎機(jī)制

1.1 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）

MAPK是一種由多種同工酶組成的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、P38MARK和氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK），是絲氨酸/蘇氨酸激酶家族的重要組成部分，已被證明在炎癥、腫瘤發(fā)生、細(xì)胞增殖、凋亡、分化和應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[10-13]。近幾年來，P38MAPK信號作為經(jīng)典的蛋白激酶，逐漸成為干預(yù)SAP相關(guān)ALI的研究熱點(diǎn)；大量研究證明：P38MAPK作為一種重要的信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)酶，通過將細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯，主要參與炎癥疾病發(fā)病機(jī)制中炎性細(xì)胞因子和介質(zhì)的釋放；有實(shí)驗(yàn)證明，通過抑制P38MAPK/NF-кB信號通路可改善小鼠SAP相關(guān)ALI，減輕炎癥反應(yīng)，改善氧化應(yīng)激和自噬[14]；Zhou等[15]發(fā)現(xiàn)SB203580（MAPK抑制劑）預(yù)處理可明顯降低妊娠期急性胰腺炎（acute pancreatitis in pregnancy，APIP）誘導(dǎo)的肺組織中腫瘤壞死因子（TNF-α）、白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、白細(xì)胞介素6（IL-6）的上調(diào)表達(dá)，并改善肺組織病理損傷。并且SB203580預(yù)處理標(biāo)本肺組織中中性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞強(qiáng)度降低；提示SB203580可能通過抑制中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活化來發(fā)揮APIP后的抗炎和肺保護(hù)功能。

1.2 脂氧素A4（lipoxin A4）

作為最重要的生理性脂氧素之一，lipoxin A4是炎癥反應(yīng)開始時(shí)由花生四烯酸產(chǎn)生的內(nèi)源性抗炎分子家族的成員，已在越來越多的炎癥相關(guān)疾病模型中得到廣泛研究；研究[16]表明，lipoxin A4能顯著降低SAP大鼠肺組織中腫瘤壞死因子-R1抗體（TNF-R1）、腫瘤壞死因子受體相關(guān)死亡域蛋白（TRADD）、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2（TRAF2）的表達(dá)，從而有效抑制促炎細(xì)胞因子的釋放，從而減輕局部和全身炎癥反應(yīng)，并且lipoxin A4可緩解SAP胰腺和肺的病理改變，降低血清促炎介質(zhì)水平、細(xì)胞間黏附分子1（ICAM-1）表達(dá)、抑制NF-κB活化。另外，Yu等[17]發(fā)現(xiàn)lipoxin A4以“TNF-α”為中心，通過下調(diào)TNF-R1信號通路相關(guān)蛋白腫瘤壞死因子受體相關(guān)死亡域蛋白（TRADD）、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2（TRAF2）的表達(dá)；從而抑制NF-κB通路和MAPK通路的活性，進(jìn)而抑制SAP胰腺炎癥損傷及相關(guān)肺損傷。

1.3 Janus激酶/信號傳感器和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAK/STAT）通路

此通路之前已被證明在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用，腫瘤相關(guān)淋巴分泌的配體趨化因子配體21（CCL21）可與口腔鱗狀細(xì)胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）細(xì)胞的C-C驅(qū)化因子受體7（CCR7）相互作用，從而誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的干細(xì)胞性激活JAK2/STAT3信號通路[18-19]。IL-6作為一種促炎因子，優(yōu)先激活STAT3，在啟動和加劇炎癥進(jìn)程中發(fā)揮重要作用；SAP可激活I(lǐng)L-6進(jìn)而激活JAK2/STAT3通路，導(dǎo)致ICAM-1活化，促進(jìn)NF-κB表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而誘導(dǎo)ALI的發(fā)生發(fā)展[18,20]；細(xì)胞因子信號抑制因子（SOCS3）過表達(dá)后，TNF-α、IL-6、IL-18表達(dá)顯著下降，SAP相關(guān)ALI、肺水腫、出血、嚴(yán)重炎癥反應(yīng)、肺泡充血、細(xì)胞損傷癥狀顯著改善[21-23]。LI等[24]也發(fā)現(xiàn)JAK/STAT信號通路廣泛參與炎癥反應(yīng)JAK2通過細(xì)胞因子受體與STAT3結(jié)合，激活細(xì)胞因子信號級聯(lián)，而TNF-α在胰腺損傷中激活JAK2和STAT3，阻斷JAK2/STAT3信號通路，防止過度系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)在SAP中的致命作用。Piao等[25]也發(fā)現(xiàn)JAK2和STAT3磷酸化的失活顯著抑制炎癥和氧化應(yīng)激，從而改善小鼠急性胰腺炎相關(guān)肺組織損傷。通過瑞香素處理的小鼠中，TNF-α、IL-6、淀粉酶和脂肪酶水平顯著降低，已證明能有效減輕胰腺本身即全身炎癥[26]。Han等[20]發(fā)現(xiàn)，ICAM-1和JAK/STAT信號中間體以及包括MAPK信號通路在內(nèi)的其他急性炎癥信號通路的組分可能是SAP相關(guān)ALI患者治療的重要干預(yù)靶點(diǎn)；另外，通過下調(diào)ICAM-1-JAK2/STAT3信號級聯(lián)能夠減弱炎癥反應(yīng)，促進(jìn)炎癥過程中的白細(xì)胞運(yùn)輸。大量研究[26-28]也相繼發(fā)現(xiàn)，瑞香素，地塞米松，垂盆草提取物等藥物能抑制JAKSTAT通路的激活，從而抑制SAP相關(guān)ALI的發(fā)生，相反，JAK2/STAT3信號通路的激活可誘導(dǎo)IL-6及IL-18過度表達(dá)，可能加重SAP時(shí)的炎癥反應(yīng)和肺損傷。

1.4 NOD樣受體蛋白3炎癥小體（NLRP3）

NLRP3是一種結(jié)點(diǎn)樣受體，是炎癥的關(guān)鍵組織損傷激活劑，可以被不同的損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）激活，如活性氧類物質(zhì)（ROS）、線粒體DNA（mtDNA）、三磷酸腺苷，從而產(chǎn)生IL-6、TNF-α等炎癥因子；而NF-κB信號通路作為轉(zhuǎn)錄因子核因子，啟動過程中Toll樣受體識別危險(xiǎn)相關(guān)的分子模式或病原體相關(guān)的分子模式，從而激活NF-κB、誘導(dǎo)IL-1β和增加NLRP3的合成。作為經(jīng)典的促炎途徑，具有傳統(tǒng)的作用模式，而且由于在NLRP3激活的初始步驟中的關(guān)鍵作用；NLRP3和NF-κB通路都是引起細(xì)胞損傷的促炎通路；有證據(jù)表明大黃素、地塞米松可能通過抑制NLRP3炎性小體介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞募集和減弱NF-κB信號通路的激活，從而達(dá)到抑制SAP相關(guān)ALI的作用[29-31]；不難看出，NF-κB信號通路是啟動NLRP3激活的重要起始步驟，以此介導(dǎo)的炎癥產(chǎn)生的ROS也是激活NLRP3的危險(xiǎn)信號；而Yu等[32]發(fā)現(xiàn)，表面活性蛋白D作為抑制劑對NLRP3和NF-κB信號通路均有抑制作用，降低了SAP模型中細(xì)胞因子IL-1β、IL-6和趨化因子MCP-1的表達(dá)，從而降低了SAP相關(guān)ALI的炎癥程度。

2 氧化應(yīng)激機(jī)制

有研究表明核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）是一種氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子，可以通過轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核誘導(dǎo)抗氧化應(yīng)激酶HO-1的表達(dá)，已有多項(xiàng)研究[33-35]證實(shí)Nrf2-HO-1信號通路的激活對惡性腫瘤的血管生成、脊髓損傷和缺血性卒中等產(chǎn)生影響。近年來，Nrf2作為經(jīng)典通路的關(guān)鍵因子，在炎癥中的重要作用越來越引起關(guān)注；有研究表明，Nrf2是人類抗氧化反應(yīng)元件（ARE）的正調(diào)節(jié)因子，驅(qū)動抗氧化酶的表達(dá)。Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Keap1）是一種固定在細(xì)胞骨架上的Nrf2結(jié)合蛋白，在基礎(chǔ)條件下，Nrf2作為細(xì)胞的一個(gè)組成部分存在于細(xì)胞質(zhì)中，并與Keap1結(jié)合，最終降解Keap1，它的發(fā)現(xiàn)揭示了Keap1/Nrf2復(fù)合物作為細(xì)胞“氧化應(yīng)激傳感器”的功能[36]；西格列汀通過激活SAP相關(guān)ALI中p62-Keap1-Nrf2途徑，促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位，最終發(fā)揮保護(hù)作用，從而抑制氧化應(yīng)激、控制炎癥、減少ROS生成和過度自噬，從而抑制SAP相關(guān)ALI[37]。

3 抗細(xì)胞焦亡機(jī)制

目前認(rèn)為焦亡是一種程序性細(xì)胞壞死，其特征是細(xì)胞腫脹、破裂，并釋放促炎內(nèi)容物；焦亡包括caspase-1依賴的經(jīng)典炎性小體途徑和caspase-4/5/11依賴的非經(jīng)典炎性小體途徑。近年來，caspase-1依賴的經(jīng)典炎性小體受到廣泛關(guān)注；已有研究證明，在肝損傷與肝纖維化中，NLRP3炎性小體激活后，小鼠和人的原發(fā)性肝細(xì)胞可發(fā)生焦死，隨后釋放NLRP3炎性小體蛋白，放大和延續(xù)炎性小體驅(qū)動的纖維化；另外，Gaul等[38]發(fā)現(xiàn)通過阻斷caspase-1和消皮素D（Gasdermin D）的激活，可抑制焦亡；因此肝細(xì)胞焦亡和炎性小體成分的釋放是一種新的機(jī)制傳播肝損傷和肝纖維化的發(fā)展；Fan等[39]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡與SAP及相關(guān)ALI中起著關(guān)鍵作用；蟛蜞菊內(nèi)酯（Wed）通過抑制焦亡和鐵死亡來保護(hù)AP和相關(guān)的肺損傷，并表示可能與激活或上調(diào)GPX4水平有關(guān)；Gao等[40]提出，在體內(nèi)和體外，去除焦亡相關(guān)因子NLRP3、caspase-1或焦孔素（Gsdmd）可以有效地減少腺泡細(xì)胞死亡和胰腺組織與肺組織的壞死程度。

4 現(xiàn)狀與展望

SAP相關(guān)ALI在臨床上被認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜且棘手的臨床疾病，在過去的幾十年里，有大量動物實(shí)驗(yàn)證明，SAP可導(dǎo)致ALI中各種信號通路的持續(xù)激活，通過抑制相關(guān)信號通路，可以減少促炎因子的分泌，減輕肺損傷，達(dá)到一定的治療效果。近10年來，如間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）、腹腔穿刺引流（APD）、腹腔灌洗等治療SAP及SAP相關(guān)ALI的方式也開始被陸續(xù)報(bào)道。然而，準(zhǔn)確有效的靶向抑制劑的發(fā)現(xiàn)仍依賴于通路中涉及的基因和蛋白質(zhì)的研究，而炎癥疾病的診斷基因和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究目前仍處于初級階段。在今后的研究中，需要注重分析各種蛋白質(zhì)、基因及信號通路之間的相互作用，以此加深對SAP相關(guān)ALI的機(jī)制的理解，望能早日為有效診斷和治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。