細胞信號通路在APALI發(fā)病機制中的研究進展

冷波綜述，李波審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州 646000)

細胞信號通路在APALI發(fā)病機制中的研究進展

冷波綜述，李波審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州 646000)

重癥急性胰腺炎(SAP)是急性胰腺炎的特殊類型，是臨床上病情兇險、并發(fā)癥多、病死率較高的危重急腹癥。SAP早期易引起全身炎癥反應(yīng)，并發(fā)多器官功能衰竭(MODS)，其中以急性胰腺炎相關(guān)性肺損傷(APALI)最早發(fā)生。大量研究發(fā)現(xiàn)，胰酶、炎癥細胞介質(zhì)、細胞信號傳導(dǎo)通路、氧化損傷、P物質(zhì)等參與其發(fā)病，其中細胞信號通路越來越受到人們的重視。本文就細胞信號通路在APALI發(fā)病機制中的研究進展做一綜述。

急性胰腺炎相關(guān)性肺損傷；發(fā)病機制；細胞信號通路

重癥急性胰腺炎(Severe acute pancreatitis，SAP)是急性胰腺炎的特殊類型，是臨床上病情兇險、并發(fā)癥多、病死率較高的危重急腹癥。SAP早期易引起全身炎癥反應(yīng)，并發(fā)多器官功能衰竭(MODS)，其中急性胰腺炎相關(guān)性肺損傷(Acute pancreatitis associated lung injury，APALI)最早發(fā)生。APALI是指SAP時炎癥介質(zhì)、細胞因子大量釋放經(jīng)血循環(huán)等途徑到達肺組織，導(dǎo)致肺內(nèi)大量炎癥細胞浸潤、細胞信號通路過度激活，引起炎性介質(zhì)級聯(lián)放大反應(yīng)，從而出現(xiàn)頑固性低氧血癥，進而可能發(fā)展成為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)。近年來許多研究表明細胞信號傳導(dǎo)通路在APALI的發(fā)病中起著重要作用，本文就近年來細胞信號通路在APALI發(fā)病機制中的研究進展做一綜述。

1 NF-κB/IκB信號通路

核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)通路是細胞內(nèi)最重要的信號傳導(dǎo)通路之一，它通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控靶基因來影響細胞生理發(fā)育過程，從而在機體多種生理病理過程中發(fā)揮重要作用[1-4]。正常生理條件下NF-κB與其抑制因子IκB以復(fù)合體形式穩(wěn)定結(jié)合，并以無活性狀態(tài)存在于細胞胞漿中，當(dāng)受到許多刺激物(如內(nèi)毒素、腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-1β)、生長因子及激素等活化信號)刺激時可被激活。IκBα是NF-κB的主要抑制性調(diào)控蛋白，IκBα的磷酸化繼而降解是NF-κB活化的重要途徑[5]。SAP時肺內(nèi)大量炎癥介質(zhì)、細胞因子(IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等)的過度釋放，引起NF-κB誘導(dǎo)激酶活化，活化的誘導(dǎo)激酶使Iκ B激酶激活，導(dǎo)致IκBα磷酸化，破壞復(fù)合體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，最終IκBα脫落降解，NF-κB被激活移向細胞核內(nèi)，調(diào)控靶基因使細胞因子(如IL-6、IL-1β、TNF-α等)以及黏附分子(ICAM-1)、消化酶等過度表達，進而加重肺組織炎癥反應(yīng)和組織損傷，從而導(dǎo)致APALI的發(fā)生。

2 JNK/SAPK信號通路

c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-term inal kinase，JNK)是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的主要成員之一，因其與機體應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān)故也被稱為應(yīng)激激活蛋白激酶(SAPK)，在許多應(yīng)激刺激因素如細胞炎癥因子(TNF-α、IL-1)、生長因子、熱休克、活性氧(ROS)、細胞表面受體等刺激下激活且活性增強。APALI實際上是SAP全身炎癥反應(yīng)在肺臟器官的主要表現(xiàn)，炎性介質(zhì)、細胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，在其發(fā)病過程中起著重要作用。實驗表明在SAP早期，肺組織中JNK信號傳導(dǎo)通路已被激活，從而使活化蛋白-1(Activating protein 1，AP-1)激活，活化的AP-1可使IL-1β、TNF-α、ICAM-1表達上調(diào)，在APALI中起重要作用[6]。肺組織中TNF-α、IL-1β等炎性細胞因子的表達上調(diào)，可加重肺組織的炎癥反應(yīng)及損傷，同時ICAM-1過度表達引起中性粒細胞在肺組織中的大量粘附,肺毛細血管內(nèi)皮受損，血管通透性增高，導(dǎo)致大面積肺水腫、肺不張的形成，從而導(dǎo)致APALI的發(fā)生。

3 P38MAPK信號通路

p38絲裂原活化蛋白激酶(p38m itogen-activated protein kinase，p38MAPK)是MAPK信號傳導(dǎo)通路成員之一，在應(yīng)激、炎性介質(zhì)、細胞因子及各種受體等多種刺激因素的刺激下被激活，能夠?qū)C體炎癥反應(yīng)發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[7]。SAP時，肺組織中p38MAPK信號通路被激活，使PMN等炎癥細胞過度激活在肺組織中大量浸潤、聚集，上調(diào)TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子的表達逐步引起并加重肺炎癥反應(yīng)及損傷，同時活化的p38MAPK可激活下游的絲裂原和應(yīng)激激活的蛋白激酶(MSK)，通過NF-κB途徑，使TNF-α、IL-1β、細胞間黏附因子(ICAM-1)表達增強，加重肺組織炎癥反應(yīng)及損傷，最終導(dǎo)致APALI的發(fā)生。

水通道蛋白1(Aquaprotein 1，AQP1)是位于肺毛細血管內(nèi)皮細胞膜上，對調(diào)節(jié)肺毛細血管與肺間質(zhì)之間水平衡起重要作用的蛋白[8]。近來有研究發(fā)現(xiàn)，在APALI發(fā)病過程中，肺組織中AQP1mRNA及其蛋白的表達水平均下調(diào)[9]，提示AQP1可能參與了APALI過程。潘彩飛等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，p38信號途徑可調(diào)節(jié)AQP4蛋白的表達，通過抑制p38MAPK的激活，下調(diào)AQP4蛋白的表達，可減輕細胞水腫。綜上所述，p38MAPK的激活促使NF-κB的活化及炎癥因子TNF-α和IL-1β的過度釋放是SAP致ALI的重要因素之一，而p38MAPK的激活可能通過調(diào)節(jié)炎癥因子的釋放，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)肺組織中AQP1mRNA及其蛋白的表達，參與APALI發(fā)病過程中肺水腫的形成過程。

4 CAMP/PKA信號通路

蛋白激酶A(PKA)是一種與環(huán)磷酸腺苷(CAMP)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路密切相關(guān)的蛋白激酶。蛋白激酶A的主要底物血管擴張刺激磷蛋白(VASP)，在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞骨架蛋白的重構(gòu)中起作用。PKA通過調(diào)節(jié)VASP上絲氨酸的磷酸化/去磷酸化，進而使其與細胞骨架肌動蛋白分離或結(jié)合，從而控制該蛋白重構(gòu)，在炎性介質(zhì)反應(yīng)和血管損傷時增強血管內(nèi)皮通透性，這一調(diào)節(jié)過程能被CAMP的抑制劑抑制[11-13]。SAP時大量炎性介質(zhì)釋放，細胞內(nèi)抑制性鳥苷酸結(jié)合蛋白-2 (Gi2)被激活，作用于CAMP-PKA信號通路，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)PKA活化及CAMP水平，進而調(diào)控下游底物磷酸化/去磷酸化反應(yīng)，改變血管內(nèi)皮細胞的通透性。這些發(fā)現(xiàn)可能提示SAP時，TNF-α、IL-1β等大量炎性介質(zhì)的釋放，可能激活了CAMP/PKA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，提高VASP磷酸化及表達水平，引起肺毛細血管滲漏，導(dǎo)致急性肺水腫形成，可能參與了SAP并發(fā)急性肺損傷(ALI)的病理過程。

5 Janus激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK 2/ STAT3)信號通路

JAK2/STAT3信號通路是多種炎癥細胞因子信號共同轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一，可轉(zhuǎn)導(dǎo)多種細胞因子的細胞內(nèi)信號。研究發(fā)現(xiàn)多種細胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、NF-κB等，能夠激活JAK2，進而活化下游STAT[14-15]，通過JAK/STAT途徑,在急性肺損傷(ALI)病理過程中發(fā)揮重要作用。SAP發(fā)生時，大量炎性介質(zhì)及細胞因子釋放，JAK2/STAT3通路被激活,激活后的STAT3轉(zhuǎn)移至細胞核，與目標(biāo)靶基因上的特定調(diào)節(jié)序列結(jié)合，誘導(dǎo)相應(yīng)基因的表達，使IL-6和IL-18表達上調(diào)，可能是造成SAP肺損傷原因之一。

6 PI3K/PKB信號通路

磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)是一種普遍存在于機體各種細胞中，參與細胞各種生理活動的激酶。根據(jù)其亞單位結(jié)構(gòu)不同分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。PI3K/PKB信號傳導(dǎo)途徑中最重要的是Ⅰ型PI3K，在調(diào)控ALI炎癥反應(yīng)作用機制的研究中，主要集中在Ⅰ型PI3K。蛋白激酶B(PKB)是PI3K主要的下游靶目標(biāo)。

PI3Kγ(PI3K的亞型)參與了PMN活化及氧自由基的產(chǎn)生，在小鼠ALI模型中，Kuan等[16]發(fā)現(xiàn)ALI時支氣管肺泡灌洗液中PMN數(shù)量及O2-的含量明顯增多，并且O2-的釋放量與PIP3的生成量呈明顯正相關(guān)；應(yīng)用PI3Kγ抑制劑SB203580處理PMN后PIP3與O2-的產(chǎn)生明顯減少。

PI3K在調(diào)控PMN活化及炎癥介質(zhì)釋放的過程中起重要的作用。在LPS誘導(dǎo)的小鼠ALI模型中，Reutershan等[17]觀察到PI3Kγ(PI3K的亞型)缺陷型小鼠肺組織中PMN浸潤程度及肺泡灌洗液(BALF)中PMN數(shù)量，與正常野生型小鼠比較均明顯減低。PI3K/PKB通路激活后也有較強的抗凋亡作用，因此抑制PI3K可以加速PMNS的凋亡，從而減輕炎癥反應(yīng)。ALI發(fā)病早期，中性粒細胞(PMN)中的PI3K/ PKB信號通路被激活，活化的PKB可以通過增強IκB的磷酸化，調(diào)節(jié)NF-κB信號通路激活增強，同時PKB也可被NF-κB調(diào)節(jié)，形成正反饋作用。NF-κB被活化后，可促使大量的促炎細胞因子如TNF-α、IL-1β等的釋放，從而進一步加重肺損傷。

蛋白酶激活受體-2(PAR2)是一種在呼吸道上皮細胞中廣泛表達，可被凝血因子(VIIA、XA)、胰蛋白酶等激活的受體。Moriyuki等[18]研究發(fā)現(xiàn)肺泡上皮細胞中激活的PAR2可以通過PI3K/PKB信號通路上調(diào)NF-κB的表達，引起環(huán)氧化酶2(COX-2)、前列腺素2 (PGE2)等促炎性細胞因子的釋放，導(dǎo)致肺泡上皮損傷，同時發(fā)現(xiàn)PI3K/PKB抑制劑LY294002能夠阻斷這種調(diào)節(jié)作用。由此推斷SAP發(fā)病時，大量胰蛋白酶經(jīng)血液循環(huán)到達肺部從而激活PAR2，并通過PI3K/PKB通路介導(dǎo)炎癥反應(yīng)從而直接損傷肺泡上皮細胞。

綜上所述，有多條細胞信號傳導(dǎo)通路參與了APALI發(fā)病過程。但是，目前的研究大多都集中在其中某一條通路上，而他們之間是否存在潛在相互聯(lián)系以及相互交匯作用機制的研究較少。若能進一步明確上述通路間相互的交匯作用，加以調(diào)控，有望能為APALI的防治提供新的思路和手段。

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R657.5+1

A

1003—6350（2014）04—0536—03

2013-11-11)

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10.3969/j.issn.1003-6350.2014.04.0206