胰腺結石成分與形成機制研究現狀

葉博 胡良皞 廖專 李兆申

·綜述與講座·

胰腺結石成分與形成機制研究現狀

葉博 胡良皞 廖專 李兆申

胰腺結石是慢性胰腺炎(chronic pancreatitis, CP)特征性病理改變，90%的CP患者在病程中伴有胰腺結石[1]。對結石化學成分和形成機制深入研究，可望為胰腺結石的預防和治療提供科學依據。

一、胰腺結石化學成分分析

1．元素分析： 構成胰腺結石的主要化學元素為鈣，占90%以上，此外還含有磷、硫、鉀以及鐵、鉻、鎳等元素。Pitchumoni等[2]通過直流等離子體發射光譜儀(DCP)發現胰腺結石主要由鈣和其他17種元素組成。但通過掃描電鏡(SEM)和能量色散X射線熒光光譜儀(EDXRF)對胰腺結石的形態結構以及元素空間分布進行分析發現，結石中心由致密的網狀纖維構成，富含鐵、鉻、鎳3種元素，幾乎不含有鈣，而結石表面呈波浪狀，存在大量細小顆粒，富含鈣元素，不含鎳元素。景在平等[3]通過掃描電鏡和能譜分析儀對胰腺結石進行分析發現胰腺結石外層致密光滑，主要含鈣(96.26%)，中心部分呈不規則海綿狀結構，主要含硫和氯。

2．化學成分分析： 胰腺結石主要由無機物和有機物兩部分構成，無機物主要為碳酸鈣，有機物主要為蛋白質和黏多糖。Bockman等[4]通過立體顯微鏡和掃描電鏡對脫鈣的和未脫鈣的胰腺結石進行對比研究發現，碳酸鈣晶體主要分布于圓形的、薄板狀的和不光滑的表層；而在網格狀脫鈣的胰腺結石中含有大量的膠凍樣物質，主要由酸性黏多糖和酸性、中性糖蛋白構成。Farnbacher等[5]對CP患者胰管支架中的阻塞物進行化學成分分析，發現大量的碳酸鈣結晶、蛋白質以及黏多糖類。

二、胰腺結石的形成機制

胰腺結石主要包括兩類：主胰管內結石(胰管結石、真性結石)和分支胰管內結石(胰腺鈣化、假性結石)。從病因學分析，熱帶性胰腺炎中真性結石多見，而酒精性胰腺炎多見假性結石[6]。真性結石和假性結石形成機制基本相同。胰液中某些蛋白質分泌異常形成微蛋白栓，以及胰液中碳酸鈣過飽和析出是胰腺結石形成的兩個不可或缺的因素。

1．胰石蛋白：胰石蛋白是由人類2號染色體短臂(2p12)上6個外顯子總共約3000個堿基對的Reg基因編碼而成。它是一種含有3個二硫鍵、144種氨基酸組成的酸性糖蛋白。目前已知有11種亞型(分子質量17 000～22 000)，在胰腺腺泡內合成，主要存在形式是溶解型的PSP S2-5和不溶型的PSP S1。其幾乎存在于所有的胰腺結石中，所占比重最高達到了1.21%，在構成胰石的所有蛋白質中比例高達0.01%～41.9%[7]。作為構成胰石的主要蛋白質，胰石蛋白與胰腺結石形成機制主要包括胰石蛋白穩定胰液假說、鈣離子結合位點假說和吸附假說。(1)胰石蛋白穩定胰液假說。Sarles等[8]認為胰石蛋白可以通過抑制碳酸鈣晶體的成核和生長而抑制胰腺結石形成。這種抑制作用主要由胰石蛋白C端多肽來完成。Bimmler等[9]將重組的鼠胰石蛋白部分水解后，證實了其活性，但在同樣的條件下，其他蛋白質(如牛胰蛋白酶原、人白蛋白、大豆胰蛋白酶抑制劑)也表現了同樣作用。Addadi等[10]發現不同蛋白質的濃度超過0.5 μg/ml，都可以非特異地抑制碳酸鈣晶體形成。但新近研究表明，上述抑制作用是蛋白制作過程中氨丁三醇緩沖劑污染所造成[11]，因此胰石蛋白僅非特異抑制碳酸鈣晶體形成。(2)鈣離子結合位點假說。Lohse等[12]把具有放射性的45Ca作為示蹤劑，在平衡透析實驗中發現胰石蛋白具有4個獨立的鈣離子結合位點。他們認為鈣離子的結合可以導致胰石蛋白物理化學性質的改變，最終形成蛋白質栓，可以很好地解釋胰腺結石外層大量分布的胰石蛋白。但Pitchumoni和Multigner 等[2,13]的研究發現胰腺結石中心部位不含有鈣。Mariani等[1]也發現X線可穿透的胰腺結石中央部位的多肽對鈣沒有親和力。因此鈣離子與胰石蛋白結合在蛋白栓形成過程中起了一定的作用，但主要在胰石形成后期。(3)吸附假說。Caross和De Caro等[14-15]認為胰石蛋白對碳酸鈣晶體的親和力大于鈣離子是胰腺結石形成的關鍵。Sarles等[8]發現碳酸鈣晶體表面吸附有大量胰石蛋白N端多肽似乎也印證了該說法。Geider等[16]通過免疫熒光技術進一步明確了胰石蛋白吸附在碳酸鈣晶體表面，并且胰石蛋白的吸附可以造成碳酸鈣晶體異構。但是De Reggi等[17]發現碳酸鈣晶體表面吸附的白蛋白和胰石蛋白量基本相同，且碳酸鈣晶體和玻璃對胰石蛋白的吸附作用沒有明顯區別。因此胰石蛋白參與了胰腺結石形成過程，但是胰石蛋白對碳酸鈣晶體不具有特異性吸附作用。

2．乳鐵蛋白： 乳鐵蛋白(lactoferrin，LF)是一種鐵結合蛋白，主要存在于乳汁、唾液、淚液等外分泌液以及血漿、中性粒細胞中，具有免疫調節和抗感染等多種生物學功能。

正常胰腺會分泌一定濃度的LF。但CP患者胰液中分泌的LF高出正常人數倍[18]。中南大學胡國潢教授等通過比較胰腺外傷組、CP結石組和非結石組胰液中LF濃度，發現胰腺外傷組LF濃度變化不大，CP非結石組明顯升高，結石組最高。Nagai等[19]發現LF在胰管微蛋白栓和擴張胰管的鱗狀上皮細胞中有較高的濃度。因此我們可以認為LF是炎癥早期胰腺腺泡細胞或中性粒細胞釋放的一種抗炎因子，早期參與結石中心蛋白網架的形成，并且可能結合一些金屬離子參與碳酸鈣晶體的形成。

3．胰蛋白酶原：胰蛋白酶原(trypsinogen)為胰蛋白酶的前體，它可以通過自我催化實現胰蛋白酶、糜蛋白酶和磷脂酶等活化。

Allan等[20]發現，部分CP患者分支胰管中有大量酶原激活甚至沉積。Hayakawa等[21]通過免疫金染色法聯合掃描電鏡發現13例胰腺結石患者中，11例結石存在胰蛋白酶免疫反應性，其含量為0～42.3 ng/μg蛋白質，并且其免疫反應性主要集中在結石中心。Tympner等[22]也發現CP患者胰液的黏度系數、胰蛋白酶活性、乳鐵蛋白和總蛋白含量均增高。Renner等[23]在酒精性CP患者胰液中發現胰蛋白酶原增多。因此胰蛋白酶原的激活、濃聚以及胰腺外分泌活性增高與胰腺結石的形成相關，并且這種作用發生在胰腺結石形成早期。

4．骨橋蛋白：骨橋蛋白(osteopontin)是在類骨質中由基質細胞產生的骨特異的、含唾液酸的酸性磷蛋白，分子質量約44 000，在細胞和基質無機物之間起橋連作用。目前的研究發現其主要在鈣化相關的疾病中表達，如動脈粥樣硬化、乳腺癌、腦膜瘤等。最近的報道還認為其與尿路結石和膽結石形成有關。

Nakamura等[24]通過RT-PCR和免疫組化方法檢測了CP患者和正常人胰腺骨橋蛋白mRNA的表達，發現正常人胰腺細胞中沒有骨橋蛋白表達，而所有胰腺結石患者腺泡和導管細胞中都有骨橋蛋白表達，55.6%無胰腺結石的CP患者腺泡和導管細胞中無骨橋蛋白表達。因此骨橋蛋白在胰腺結石的形成中起著重要作用，其表達與胰腺結石形成的因果關系有待進一步研究。

5．糖蛋白-2：糖蛋白-2(GP-2)是胰腺外分泌細胞中酶原顆粒膜蛋白的主要成分，它通過糖基-磷脂酰肌醇(GPI)固定在膜上，是GPI錨連蛋白家族的成員之一，被認為是酶原顆粒的標志性蛋白[25]。 其主要功能為構成酶原顆粒膜、調節分泌和促進胰腺頂膜細胞內吞作用。

GP-2的同系物Tamm-Horsfall蛋白參與腎管型的形成，與泌尿系結石的形成有一定的關系。目前已有研究發現，急性胰腺炎患者血清中GP-2水平升高。Freedman等[26]對CP患者胰液中提純的蛋白栓用SDS-PAGE法分析其中的成分，發現蛋白栓中富含一種分子質量97 000的蛋白質，通過對其細胞定位、等電點、蛋白質印跡等多方分析證實為GP-2。因此推測GP-2參與了早期微蛋白栓形成，并且參與胰腺損傷的病理生理過程。

三、展望

通過對胰腺結石成分和其形成機制分析的最終目的是為了能夠在結石形成早期給予更多的干預和治療。目前Noda和Tsujimoto等[27-28]發現支氣管黏液溶解藥鹽酸溴己新對胰腺腺泡細胞有很高的親和力，并促使其分泌低黏度的胰液。Lohse和Noda等[29-30]發現，像檸檬酸、酒石酸、二甲雙酮等有機酸可以通過螯合鈣離子溶解胰腺結石。所以新型溶石劑，甚至是早期微蛋白栓溶解劑可能是未來治療結石的方向。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.03.027

第二軍醫大學青年啟動基金(2010-2012，2010QN16)

200433 上海，第二軍醫大學長海醫院消化內科

李兆申，Email: zhsli@81890.net

2011-10-09)

(本文編輯：呂芳萍)