急性胰腺炎肝损伤机制研究进展

急性胰腺炎(AP)是临床常见急腹症之一，其特点是起病急，进展快，并发症多，住院病人死亡率高达25％[1]。AP时，胰腺外器官的损伤主要包括肝、肺损伤，全身炎症反应综合征(SIRS)以及多器官功能障碍综合征(MODS)等。AP主要死因包括休克、呼吸衰竭以及肝衰竭[2]。因此，对于早期控制AP症状和并发症对其预后至关重要，特别是AP合并肝损伤作为评价AP疗效和预后的重要指标，其复杂的致病机制是目前AP一大研究热点及难点。本文就AP肝损伤机制作一综述。南京总医院消化内科李敏利

1、细胞因子在AP肝损伤中的作用 

AP时，胰腺自身消化启动严重的全身炎症反应，炎症细胞被过度激活并释放大量细胞因子，研究发现过度炎症反应在AP病情进展及恶化中发挥重要作用。

1.1 Kupffer细胞(KCs)产生的细胞因子在AP肝损伤中的作用   KCs是位于肝窦内的巨噬细胞，虽然只占肝脏总体积的2.1％，但占体内巨噬细胞的80％-90％，是巨噬细胞最大群体，具有强大的吞噬、分泌、免疫调节和免疫监视的作用。当机体无异常情况出现时，KCs处于休眠状态，但AP时，可使胰腺腺泡细胞凋亡、胰酶的释放，并进一步促使大量的炎症介质的释放，经血液循环到达肝脏，KCs受到刺激后被激活，通过一系列生物学反应后引起连锁和放大效应，释放大量细胞因子，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1、IL-6等，抗炎性因子IL-2、IL-10、Fas/FasL等，这些细胞因子均参与全身炎症反应综合征（Systemic inflaminatory response syndrome，SIRS）的发生和发展[1]。

1.1.1 TNF-α 目前认为TNF-α在参与AP病理机制中是最重要的炎症因子之一。它具有广泛的生物学活性。有研究发现KCs介导p38MAPK激活NF-κB并进一步诱导肝KCs产生TNF,它与AP相关肝损伤有一定作用[3,4]。Malleo等[5]实验研究证实TNF-α是导致AP炎症反应及休克的最重要因素之一，它可使肝细胞凋亡和坏死，导致严重的肝损伤，而给予TNF-α抑制剂后，TNF-α表达水平明显下

降，且AP和外周器官明显改善。TNF-α在AP发病早期其主要作用机制是：作用于胰腺及胰腺外损伤的血管内皮细胞，一方面提高粘附分子的表达水平，促进对中性粒细胞的粘附作用；另一方面诱使血管内细胞产生其它炎症介质，与白细胞产生的介质共同引起局部的炎症反应；活化的血管内皮细胞还可释放凝血第三因子，启动凝血过程，引起小血管阻塞，造成局部组织血液供给中断和出血坏死，这是TNF得以被发现的主要特征之一。此外，TNF-α还可诱导肝细胞合成急性期反应蛋白，是一个急性期反应的强力诱导剂。相反，降低TNF-α水平则可以抑制中性粒细胞在血管内皮细胞的粘附作用，降低血管通透性，减弱肝细胞急性期反应蛋白的生成，从而减少胰腺组织坏死以及肝细胞损伤。Gloor等[6]在AP模型上预先给予KCs的特异性抑制剂氯化钆可以明显减少血中TNF-α、IL-1β等促炎细胞因子量的表达，减轻肺脏等胰外器官损伤，显著提高生存率,因此学者们已经认识到抑制KCs的激活,对于AP的治疗和预防、减缓AP相关的肝、肺等损伤是有益的。

1.1.2 Fas/FasL  Fas是I型跨膜蛋白,属于TNF神经生长因子受体超家族,而 FasL则为TNF家族成员。研究表明FasL在诱导AP合并肝损伤时肝细胞凋亡中有重要作用，即通过激活Fas相关的死亡域和暴露死亡效应结构域 随后活化p38-MAPK级联反应及其下游相关效应，最终导致DNA裂解和肝细胞凋亡，而Fas/FasL基因缺失的AP小鼠p38-MAPK磷酸化水平明显下调，且DNA裂解水平也下降60％[4,7,8], 这就说明Fas/FasL可以诱导AP介导的肝细胞凋亡。Yang等[9]研究发现AP发病初期由于淋巴系统发生炎症反应导致大量胰弹性蛋白的产生，经过体循环到达外周器官，特别是肝脏组织。在此，胰弹性蛋白酶可使KCs衍生的FasL基因表达水平上调，导致KCs及外周血清中FasL量明显增加，且两者在时间变化上具有一致性。经胰弹性蛋白酶处理过的KCs可使肝细胞受损，血清AST、LDH明显增高，肝细胞存活时间明显下降。为了进一步证明FasL来源于KCs,他们在体外实验用FasL及其特异性抗体作用于弹性蛋白酶处理过的KCs中，这就避免了其它因素的干扰，结果显示肝细胞活性明显降低，肝细胞凋亡显著增加。此外，用FasL处理后，FasL诱导的肝细胞凋亡减弱。由于胰弹性蛋白酶并不能直接致肝细胞损伤[10]，这就提示KCs可通过衍生FasL诱导肝细胞凋亡，导致肝脏受损。

1.2 血小板活化因子(PAF)作用  PAF是由磷脂酶A2和乙酰基转移酶共同作用于细胞膜甘油磷酸胆碱而生成的一种生物活性磷脂，是迄今为止发现的一种活性最强的脂类炎症介质[11,12]。正常情况下PAF以前体形式广泛定居于血小板、白细胞等细胞膜上。AP时PAF可从这些合成并释放出来，通过一序列生物学反应，引起胰腺严重损伤[13]。另一方面，它经过血液循环到达肝脏，可通过促进血小板聚集、活化，使微血栓形成，导致肝细胞供血不足，同时，它还可以引起其它炎症介质、细胞因子的大量产生以及诱发内毒素血症等多个环节加重AP相关的肝损伤，而应用PAF抑制剂后，肝脏KSc可显著提高杀菌能力，降低内毒素血症的发生，从而减轻肝损伤程度[14]。早期研究发现AP可致内毒素血症[15],而另有研究发现PAF可通过TGF-β、NF-κB信号转导系统诱导内毒素的生物学作用，而且还通过诱导其它介质的生成，这就构成了一个反馈网络系统，扩大内毒素的生物学效应[16,17],这就进一步促进了组织和器官损伤，导致SIRS、多器官功能衰竭甚至死亡。早期胰腺炎的研究显示，高浓度钙可导致腺泡细胞损害。高浓度钙可导致胰蛋白酶原的自我活化。钙离子的病理生理作用并不仅限于消化酶的未成熟活化，并且高钙浓度可以破坏细胞骨架并导致腺泡细胞的空泡形成。另有研究发现PAF可通过肌酸三磷酸途径使细胞内钙离子浓度大量增加，直接导致肝细胞受损、坏死。因此，PAF大量的产生在AP起病及进展过程中有重要作用[18,19]。

二、血管活性物质的变化在AP肝损伤中的作用

AP时，由于胰酶过早被激活，导致胰腺自身消化及过度的炎症反应，释放大量的血管活性物质，可以直接或间接引起胰腺、肝脏等器官局部血流量减少、血流速度降低、白细胞粘附、毛细血管通透性增加以及功能性毛细血管密度降低，最终导致微循环功能障碍[20]。血管活性物质主要包括舒血管介质如一氧化氮(NO)、前列环素及缩血管介质如内皮素(ET)、血栓素(TXA2)等。

2.1 ET  ET是迄今所知的一种最强的血管收缩介质，其缩血管效应发生慢且持久。正常情况下内皮素基因表达水平低，以维持血管张力及调节局部血流,部分内皮素释放入血充当循环激素的作用。而在AP时，由于缺氧、肠道菌群移位及炎症反应等多因素作用，体内血管平滑肌、肝脏KCs、胶质细胞等合成大量ET，使胰腺和外周组织、器官中的ET水平明显增高。ET作用于血管平滑肌引起血管收缩使微循环灌注减少；此外它还可使毛细血管通透性增加、血液粘滞度增高导致血流动力学改变以及缺血再灌注损伤等[21]。研究发现AP患者血清ET水平较正常对照组明显增高,且与包括肝损伤在内的MODS严重程度呈正相关，且肝脏病理标本提示肝脏明显充血、水肿，肝细胞坏死严重[22,23]。Forgacs [24]等研究发现，AP早期，使用ET抑制剂后肝脏微循环血流量明显增加，同时肝脏KCs功能显著增强。这就说明ET高水平表达与AP并发肝损伤相关。

2.2 NO  NO主要是内皮细胞衍生的舒张血管因子，肝细胞、KCs、巨噬细胞等多种细胞均能合成分泌NO，可分内源性和外源性NO。NO由左旋精氨酸在NO合成酶作用下生成。NO极易和细胞结合，穿越生物膜，通过一序列反应，最终导致血管平滑肌松弛，扩张血管。AP时，适量的NO有调节微循环、维持细胞完整性、抑制白细胞和血小板聚集、粘附作用，对AP有一定的保护作用；另一方面，过量NO则由于血管过度扩张，血流速度减慢，组织淤血，使细胞缺血、缺氧，导致胰腺及外周器官微循环障碍，从而引起组织损伤。Jaworek 等[25]应用脂多糖造小鼠动物模型时发现一有趣现象，使用NO抑制剂治疗后的小鼠死亡率高达50％，而实验组死亡率为12.5％，明显高于实验组，且外周血流量显著下降，血清TNF-a和淀粉酶均明显增高，胰腺及外周器官损伤程度增加。Zhang等[26]应用黄芩甙治疗AP后发现，治疗组中的NO显著下降，外周血内毒素、TNF-a也明显降低，病理标本提示胰腺及外周组织损伤程度均减轻。另有研究发现AP时，血清 NO表达量增加时，血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、淀粉酶均降低，肝损伤减轻，且NO表达水平与肝脏TNF-a mRNA水平呈负相关。Liu[27]等研究表明，AP胰腺组织中NO含量降低时，胰腺从水肿向坏死转化，病例改变逐渐加重。这些研究似乎提示，AP时，过高或过低浓度NO对AP的治疗和预后均不利，而只有适当浓度的NO才能对组织起保护作用，减轻胰腺和肝脏等的其它器官损伤。

三、 核因子-κB (NF-κB)在AP肝损伤中的作用

NF-κB是一种多极性细胞转录因子，与机体炎症、细胞凋亡等均密切相关。正常情况下，NF-κB以二聚体或三聚体形式处于静息状态存在于细胞质中。当细胞受到外界因素刺激后，NF-κB可经一条或多条信号转导通路作用，通过磷酸化、泛酸化被活化后进入细胞核，与相应受体结合，调节细胞因子基因表达。这些基因编码的蛋白质主要包括TNF-a、IL-1、IL-6等，这些细胞因子是重要的炎症因子，TNF-a、IL-1、IL-6作为细胞外刺激信号又可激活NF-κB，进一步放大炎症反应。急性胰腺炎时NF-κB参与调控机体炎症反应[28-30]。Murr等[3]研究发现，胰弹性蛋白酶可诱导肝脏KCs产生大量TNF-a, NF-κB活性显著增加，从而导致AP相关的肝损伤。他们进一步用胰弹性蛋白酶和钆（钆是目前应用最广泛的KCs抑制剂之一）处理肝脏，结果发现钆可抑制胰弹性蛋白酶诱导的TNF-a的产生，NF-κB活性及TNF mRNA 水平均明显下降，且血清AST，ALT，LDH的浓度以及细胞死亡率均下降。这就提示AP时，胰弹性蛋白酶很可能是通过激活NF-κB作用于肝脏KCs，从而刺激各种细胞因子产生，最终导致肝损伤。

四、氧自由基(OFR) 在AP肝损伤中的作用

OFR为不成对电子位于氧原子上的自由基，占人体内自由基总量的95%以上。自由基一般很活泼、不稳定，很容易与其它分子反应。研究表明，人体内抗自由基损伤体系是一个可与免疫系统相比拟的具有复杂而完善的机能的体系，主要包括抗氧化酶和抗氧化剂两类。AP时受损区存在缺血，缺血可诱导OFR在AP早期就大量分泌[31]，其产生量超过清除能力，使胰腺早期的抗氧化系统就严重受损。氧自由基与脂肪结合，使脂质过氧化产物增高，同时使和氧化物质活性的减低，并趋化中性粒细胞进入损伤区及肝脏、肾脏等器官，而后是巨噬细胞、单核细胞、淋巴细胞和其它细胞，从而释放大量的炎症因子，并进一步促进OFR释放。大量中性粒细胞进入这些器官被激发产生大量超氧阴离子及其引发的其它OFR，OFR通过过氧化物酶作用产生乳酸过氧化物酶，一方面它会附在细胞膜上，使细胞膜通透性增加，吞噬细胞作用增强，破坏其它细胞，促使产生更多OFR；另一方面又进攻中性粒细胞本身，导致正常肝脏实质细胞及间质细胞大量死亡，再引起溶酶体及脂溶性炎症因子大量释放，进一步损伤细胞，且血管通透性增加，导致肝脏损伤。Sevillano等[32]研究发现，AP早期使用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸治疗后，体内OFR水平和中性粒细胞数量在发病6-12小时内会明显下降。另有临床研究也使用N-乙酰半胱氨酸治疗AP引起的多器官功能衰竭，72小时后，病人肝功能明显改善。这就说明OFR在AP发病早期及诱发肝损伤过程中有重要促进作用。

五、细菌和内毒素破坏肠微生物屏障介导AP肝损伤作用

机体肠道内栖居有大量细菌，其中主要是厌氧菌以及部分革兰氏阴性杆菌，它们在正常情况下保持着相当稳定的比例关系，形成一个肠粘膜微生物屏障。革兰氏阴性杆菌细菌死亡可释放内毒素，在正常情况下可被机体清除，但当肠道受到各种因素刺激肠微生物屏障时，可破坏其屏障功能[33]。临床研究发现，细菌及其释放的内毒素与AP起病、病情恶化及多器官功能损伤等并发症均有重要关系[34]。由于AP使肠道功能下降，肠粘膜屏障受损，并使肠道正常菌群分布和功能紊乱，大量革兰氏阴性杆菌如大肠杆菌产生细菌蛋白酶直接破坏上皮细胞微绒毛膜蛋白，使绒毛受损甚至消失[35]，同时产生大量内毒素。由于多重因素作用导致内毒素经过肠粘膜屏障进入血液系统，通过血液循环到达全身各个器官。肝脏是清除内毒素和解毒的主要器官，由于大量内毒素到达肝脏，经溶酶体降解，其毒性部分类脂A被转运至线粒体内膜，与特异性受体结合，抑制ATP合成酶，使能量生成受阻，导致线粒体受损，响肝脏能量代谢。此外，内毒素还可介导炎症因子的产生，这些炎症因子可激活凝血系统或使门静脉强烈收缩，使肝脏血灌流不足，肝细胞严重缺氧，线粒体磷酸化受阻，肝脏正常代谢和解毒功能发生严重障碍[36]，其主要表现是血清ALT、AST及胆红素水平均明显增高。Shashanka等[37]研究发现AP病情越严重，尤其是合并肝脏等多器官损害同时，体内内毒素水平越高，而在急性水肿型胰腺炎体内，内毒素水平则正常或轻度增高，这就说明内毒素血症和急性胰腺炎严重程度及并发胰腺外器官损害呈正相关。

六、 结语

综上所述，AP并发肝损伤是一个复杂、多因素共同参与的过程。肝细胞凋亡和坏死程度与AP严重程度有直接相关性，而肝脏KCs在从胰腺损伤发展为系统性炎症反应过程中可能发挥着最关键作用。虽然目前关于AP并发肝损伤方面的动物实验研究取得了一定的进展，但毕竟动物和人类生理和病理特点上仍有很大差异。因此,在参考动物实验的基础上,还应再进行深入完全的临床研究,以更好地掌握AP并发肝损伤的发病机制，寻找出潜在的新的预防性和治疗方法。

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