急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是一种常见的急腹症,发病急、进展快,病情凶险,并发症多,病死率高,其发病机制是复杂的、多因素参与的病理生理过程,与炎症介质、细胞因子过量产生有明显的因果关系^{[1, 2]}。AP发生后可激活机体的肾素-血管紧张素系统(RAS),引起其活性产物血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)等水平异常升高,肾素-血管紧张素系统也是应激反应系统^[3]与经典的应激反应系统相互联系、相互促进。核因子-κB(NF-κB)作为一个重要的调控因子,在AP的发生、发展过程中,其过度活化可引起多种炎症反应相关基因的表达上调,导致炎症介质、细胞因子的大量产生而参与AP的炎症反应过程^[4]。同时NF-κB与肾素-血管紧张素系统之间亦存在着某种联系。近年来,NF-κB、RAS在AP的发病机制中的作用已成为研究的热点,本文就此研究进展综述如下。

RAS是一个调节机体血压及水电解质平衡的重要系统,其主要激活途径依赖于一个多酶促级联反应。血管紧张素原通过肾素和血管紧张素转化酶(ACE)作用依次生成血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)及血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)^[5]。AngⅠ及AngⅡ再分别通过NEP(中性肽链内切酶)和ACE2(血管紧张素转换酶2)等途径生成Ang-(1-7)^[6]。血管紧张素-1-7[Ang-(1-7)]也是RAS中的重要生物活性成分,对AngⅡ具有反向调节作用^[7]。

现有的研究表明,AngⅡ的所有生物学作用均是通过位于组织细胞上的特异性受体介导的。AngⅡ受体有AT1、AT2、AT3、AT4种,但目前对 AT3、AT4的研究较少。AT1受体是其中的关键成分,主要分布于人的血管、心脏、胰腺、肝、脑、肾等组织和器官,且目前已明确的AngⅡ的几乎所有生物学作用如高血压、氧化应激及炎症反应等都是由AT1受体介导的^{[8, 9]}。AT2受体激活则可起到拮抗AT1受体来阻断血管收缩,促进细胞凋亡等效应^[10]。

现已证实急性胰腺炎患者中RAS被显著激活,而进一步针对基因多态性的研究指出,angiotensin-converting enzyme I等位基因与酒精性AP相关,renin rs5707 G等位基因与急性胰腺炎、胰腺组织坏死及患者病死率等密切相关^[11]。RAS也属于应激反应系统与经典的交感神经-肾上腺髓质和下丘脑-垂体-肾上腺皮质兴奋的非特异性全身应激反应反应系统相互促进。同时作为循环系统中RAS的补充,局部RAS系统亦存在于各个器官组织中,胰腺局部RAS的在胰腺炎中的作用也已进入研究^[12]。

早在20年前,胰腺微循环形态学的应用基础研究就已经指出,胰腺小叶的血供特点是多由独支小叶动脉供给血液,相邻小叶动脉之间以及他们的分支之间无吻合存在^[13]。急性胰腺炎时胰腺局部肾素、AngⅡ具有显著活性,初步研究表明RAS在急性胰腺炎的微循环障碍中可能发挥作用^[14]。AngⅡ及其受体AT1、AT2在人类胰腺中主要存在于胰腺导管上皮细胞、血管内皮细胞等导管中,在急性胰腺炎患者中其大量激活可能引起血管的收缩进而引起微循环障碍^[15]。

除局部微循环障碍及缺血-再灌注损伤引起的促炎因子增多外,AngⅡ作为内皮细胞炎症活化因子与其产物内皮素1等的激活可以调控钙离子通道进而活化内皮细胞^[16]。内皮细胞不仅是所有器官都共具的结构成分,又是一种分泌器官,从MODS的研究角度而言,血管内皮细胞的作用已经不仅限于器官血流灌注,更包括其分泌产物(如NO、内皮素、肾素、黏附分子等)的信使功能对炎症反应的调节^{[15, 17]}。 同时RAS也是一种AP病理状态下中性粒细胞招募的调控信号,而中性粒细胞在AP的发生发展过程中起到了关键的作用。在大鼠胰导管注射牛黄胆酸盐之前注射RAS抑制剂(farnesylthiosalicylic acid,FTS)可有效降低中性粒细胞的浸润,减少趋化因子、IL-6等细胞因子的形成,抑制胰腺炎的发生、发展^[18]。

在RAS通路中,ACE是一个关键酶,它是RAS激活的主要途径。同时,ACE2是RAS另一个关键酶,ACE2是RAS中的负调节途径,作用与ACE相反^[6]。胰腺炎大鼠中ACE2基因和蛋白表达以及血浆和胰腺中血管紧张素-(1-7)的水平以及Mas受体基因和蛋白表达的明显提升,对AP起到保护作用^[19]。体外实验也证实了这一观点,但具体特异性的作用于何种Mas受体能达到抑制炎症作用目前还知之甚少^[20]。而近期的一些实验研究表明ACE基因的多态性很可能不是急性胰腺炎发生发展及并发症的危险因素,ACE在血清中的水平不影响胰腺炎的发展及预后,这可能与non-ACE路径影响RAS活性相关^{[21, 22]}。因此RAS活性的影响机制还需进一步了解。

1986年Sen和Baltimore^[23]首次从B淋巴细胞核抽提物中检测到一种能与免疫球蛋白k轻链基因的增强子κB序列特异性结合的核蛋白因子,称之为NF-κB。近年来研究发现NF-κB是具有多向性调节作用的诱导型核转录因子,广泛调控着自昆虫至人类的一系列基因的表达,尤其是在与免疫反应、应激反应和炎症反应相关的基因及凋亡相关基因表达上。

目前已知NF-κB/Rel家族中共有5个成员^[24]:分别为P50(NF-κB1)、P52(NF-κB2)、P65(RelA)、RelB、c-Rel。NF-κB常以二聚体形式存在,其中P65/P50是最具有代表性的促转录因子,也是胰腺细胞中占据明显优势的促转录因子。静息状态下NF-κB与抑制蛋白IκBα、IκBβ结合,无活性。胞外多种刺激最终激活IKK,进而磷酸化IκB,释放NF-κB作用于细胞核促进基因的转录。由于IκB基因启动子内也有κB位点,NF-κB活化后也促进IκB的表达而使自身失活,从而构成负反馈^[25]。在细胞外也存在负反馈调节,如刺激NF-κB活化的促炎因子可导致反向调节的抑炎因子的产生,抑炎因子又通过阻断NF-κB活化而产生的负反馈调节作用^[26]。

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及MODS是重症急性胰腺炎(SAP)早期主要的死亡原因。有关NF-κB及炎性介质与AP的关系已引起人们的极大关注。近年来,人们对全身炎症反应综合征(SIRS)的发生机制的研究认为细胞因子和炎症介质的持续过量释放造成广泛自身组织破坏是SIRS的本质,是导致SAP持续发展和形成MODS的重要原因。

SAP时胰腺及胰外组织中的NF-κB出现了持续性的活化,有研究在雨蛙肽诱发的大鼠急性重症胰腺炎模型上发现早期可见到胰腺NF-κB的过度活化^[27]。对内毒素介导炎症的研究指出TLR4 / NF-κB信号通路的激活可以影响内皮细胞的功能,导致内皮细胞功能障碍,进而促进炎症的发展^[28]。同时进一步的研究指出,NF-κB与SIRS、MODS之间也有着密切的关系。AP中炎症介质释放进入血液循环,进而引起远处脏器中单核巨噬细胞的NF-κB活化,从而连带导致远隔脏器的损伤,引起SIRS、MODS等严重并发症^[29]。大量实验研究证实NF-κB的活化是SAP时调节炎症介质表达的关键因素。在SAP中,无论是胰腺组织还是胰外脏器,NF-κB均明显被激活。SAP肠黏膜早期的损伤可能与小肠组织NF-κB的表达增加有关,作为重症胰腺炎“晚期”炎症介质——HMGB1的激活亦可能受到了NF-κB的调节^[30]。在远隔脏器损伤方面,NF-κB的激活也与急性胰腺炎肺损伤存在着密切联系,NF-κB激活后一方面引起炎性反应,另一方面激活PUMA导致早期肺泡上皮细胞凋亡。通过抑制NF-κB活化既可减轻炎症浸润,又可抑制细胞凋亡,减轻肺组织损伤。肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡受损后,上皮细胞的修复会受到影响,可促使肺泡萎缩,严重时导致ARDS^[31]。

近期更深入的研究指出NF-κB在急性胰腺炎中似乎又不仅仅在于它的负面作用。利用全基因组表达分析,一簇NF-κB控制基因可能对AP起到了保护作用,IκBα不足的小鼠NF-κB表达增加,Spi2a(丝氨酸蛋白酶抑制剂2a)明显上调,而Spi2a基本量的激活能抑制AP 的发展。删除 IκBα基因后,RelA表达增加,AP发展减慢、胰蛋白酶激活受损。然而同时删除 IκBα和RelA后AP又会被充分诱导^[32]。对NF-κB的完全剔除可加重大鼠急性胰腺炎,其机制可能与NF-κB抑制细胞过度凋亡的作用相关。虽然细胞凋亡可清除损伤细胞,但胰腺细胞的过度凋亡可能进一步加重胰腺组织坏死及炎症反应,而且抑制NF-κB可改变其他系统的补偿性反馈^[33]。p50- /-p65+/- 大鼠可以显著的抑制NF-κB的激活而没有胚胎期致死性,而这类大鼠表现为对LPS所致休克特别敏感,这个研究指出p50/p65在脓毒性休克中的抗炎作用可能比促炎作用更加显著。p50/p65比例低表达、NF-κB DNA高表达的患者,更有可能出现MOF等并发症^{[34, 35]}。其具体机制目前尚不明了,可能与NF-κB家族中各成员在炎症控制中发挥作用不同有关。因此,如何更具选择性的调节NF-κB在AP的控制中还需要进一步的研究。

NF-κB过度活化和RAS系统过度激活在AP的发病机制中都占有重要作用,但两者之间的关系研究较少。目前,胰腺炎局部变化和全身多脏器损害之间还缺乏有说服力的连接。体内其他脏器的炎症过程很少会象胰腺炎那样如此迅速而全面的暴发SIRS。而通过对近期研究的汇总,如此迅速的SIRS爆发过程中,局部RAS激活NF-κB进而引起全身炎症反应途径可能起到重要作用,目前研究的可能机制如下。

AP的持续发展,需有促炎因子的持续作用,其一便是缺血-再灌注损伤使促炎介质生成增多(胰腺及胰外组织)。缺血-再灌注可激活ROS,通过小鼠胰腺炎模型的实验证实AngⅡ的促炎行为的通路之一可能是通过激活ROS,进而活化NF-κB来完成的,早前的大量动物实验通过多种模型证实,氧化应激可以活化NF-κB,ROS可能作为第二信使与AP中NF-κB的调节密切相关；通过洛沙坦来阻断AT1受体,可以下调AT1受体依赖的NF-κB的活化。因此NF-κB可能是AngⅡ及AT1在AP中促炎作用的执行者^[36]。同时其他基于药物抑制及基因敲除的体外及体内实验亦支持此观点。

SAP时AngⅡ可刺激内皮素1的生成,而此二者的活化可以进一步的激活的细胞内信号转导途径,调节钙调蛋白,促进钙内流,造成细胞内的钙超载^[16]。细胞内Ca²⁺浓度不受控制的增加可导致细胞内一系列严重的后果,包括线粒体损伤及ATP生成障碍,从而改变细胞功能,甚至导致细胞的死亡^[17]。而AP患者组织细胞中的钙超载不仅仅可以产生如上文所述的内皮细胞活化,Tando等^[37]在实验中应用钙离子络合剂间接证实细胞内钙超载是雨蛙肽诱导的NF-κB的活化信号通路中的关键环节。

AngⅡ还可作为一个炎症反应前的因子参与SAP的炎症反应过程^[38],苯肾上腺素、内皮素、血管紧张素Ⅱ等G蛋白偶连的受体(GPCR)的激动剂可能是通过TLR4 / NF-κB信号通路或血管紧张素Ⅱ受体1引起血管内皮细胞、中性粒细胞NF-κB的活化的。AngⅡ促进黏附分子(胞间黏附分子、P选择素等)和细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1等)的合成和释放,其机制可能是激活炎症信号转导通路NF-κB,继而调节细胞因子、黏附分子、趋化因子的基因表达^[39]。目前关于TLR4 / NF-κB信号通路与危重症神经激素之间相互作用等方面的研究还少有涉及。

血管紧张素转换酶抑制剂卡托普利与血管紧张素Ⅱ1型受体拮抗剂L-158809和洛沙坦在急性胰腺炎中起到了一定抑制炎症反应的作用。卡托普利可以减轻急性胰腺炎血清淀粉酶、髓过氧化物酶、组织病理评分以及胰腺组织坏死,然而L-158809并没有类似效果,洛沙坦可以降低胰腺组织坏死及中性粒细胞浸润^[40]。这些药物具体的作用靶点及其作用效果的差异化的机制还有待研究,同时以上药物的应用是否能增加AP患者的预后水平,也有一定的争议,同时作为血管活性药物,单独给予可能增加低血压风险^[41]。 乌司他丁作为一种蛋白酶抑制剂也已被用于急性胰腺炎的治疗,目前进一步研究表明其对RAS具有激活作用,而其激活作用对RAS的两个轴的影响是存在差异性的,其对急性胰腺炎患者的治疗作用可能与其激活ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴相关^[42]。

通过抑制NF-κB来控制AP发展,相关研究也逐渐趋于成熟。通过对胸腺素β4预处理的大鼠SAP模型研究指出胸腺素β4对SAP大鼠具有保护作用,相比未进行预处理的SAP大鼠,其胰腺组织内NF-κB p65蛋白水平降低,IκBα蛋白增高,其作用机制可能与抑制胰腺NF-κB的活化及降低炎症细胞因子水平相关^[43]。1,8-桉树脑可以通过减少NF-κB的表达及MPO、MDA水平,减少大鼠胰腺组织的损伤^[44]。NF-κB活化抑制剂,NAC和PDTC可以通过阻断NF-κB活化进而减轻胰腺组织的炎症反应和腺泡细胞损伤,改善AP大鼠的生存率^[45]。同时,电刺激法作用于足三里穴亦可通过抑制NF-κB p65表达,起到控制重症胰腺炎的作用^[46]。

目前对于针对以上的研究已有相当的进展,但多停留于实验阶段。一些学者指出NF-κB及RAS系统并不仅仅局限于我们目前的了解,NF-κB及RAS系统自身的平衡及之间的反馈联系可能对治疗产生一些不可预料的结果,同时全面抑制RAS或NF-κB系统也可能同时抑制此二者对AP的保护作用。针对上诉两系统的进一步研究可能会为急性胰腺炎的治疗提供更可行的、收益更佳的方案。

综上所述,NF-κB的活性、RAS过度激活与急性胰腺炎的发生发展有着极为密切的关系。针对性的治疗措施在AP实验动物中也取得了乐观的疗效,但同时尚且存在许多问题有待进一步探讨,如NF-κB活化的具体发生机制、与RAS过度激活之间的相互关系,以及二者与AP调控更加明确的机制等等。随着NF-κB、RAS在急性胰腺炎的发病机制中的作用得到广泛的关注和认可,以及它们在急性胰腺炎中作用研究的深入,必将为急性胰腺炎的临床治疗提供重要的理论依据。