過氧化物酶體增殖物激活受體-γ激動劑在急性胰腺炎NF-κB活化通路中的作用

2015-01-12 05:46:48陸貝于源泉殷俊杰蔡陽

中國現代醫生 2015年27期

陸貝于源泉殷俊杰蔡陽

杭州市第一人民醫院肝膽外科，浙江杭州310006

陸貝于源泉殷俊杰蔡陽

杭州市第一人民醫院肝膽外科，浙江杭州310006

急性胰腺炎尤其是重癥急性胰腺炎的發生發展與炎癥細胞的過量產生有關，其中NF-κB可參與許多炎癥細胞因子的調控，是SIRS和MODS環節的重要信使。過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）激動劑也是細胞炎癥反應的調節劑，可通過抑制NF-κB調節炎癥反應，改善胰腺及胰外器官的損傷，是當前胰腺炎信號通路研究的熱點。

急性胰腺炎；過氧化物酶體增殖物激活受體；核因子-κB

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）時，炎癥介質、細胞因子的過量產生與多器官功能衰竭（multiple organ dysfunction，MODF）的出現呈明顯的因果關系。其中NF-κB可參與許多炎癥細胞因子的調控，是SIRS和MODS環節的重要信使。2003年Hashimoto等[1]首次在AP大鼠實驗中發現PPAR-γ激動劑可能治療急性胰腺炎。研究發現過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（peroxisome proliferators-activated receptor-γ，PPAR-γ）激動劑在胰腺炎的全身炎癥反應過程中起重要調節作用，通過調控相關炎癥介質的表達，改善胰腺及胰外多器官的損傷。NF-κB是AP中細胞因子級聯瀑布反應的上游靶點，同時在SIRS、MODS環節中起著“信使”作用。PPAR-γ激動劑是否可能通過抑制核轉錄因子NF-κB的活化通路控制急性胰腺炎的進展、減輕胰外器官損害是當前胰腺炎信號通路研究的熱點。PPAR-γ激動劑與AP之間關系的研究不少，但有關NF-κB及相關下游因子信號通路的文獻報道不多。本文就PPAR-γ激動劑對胰腺炎NF-κB通路的調節和多器官保護作用的研究現狀與前景作一概述。

1 急性胰腺炎與NF-κB通路

研究表明AP相關信號通路較多，NF-κB及其下游有關因子是其中較為重要的一條。核因子κB在炎癥、免疫、再生、修復等生理病理過程中均有不同程度表達，是調控炎癥因子的轉錄基因。通常其未活化狀態下為p50/p65二聚體，在病理生理情況下被激活為活化的NF-κB。一般激活NF-κB的因素包括：腫瘤壞死因子-α、生長因子、白細胞介素、病毒蛋白、脂多糖、蛋白激酶C、氧自由基、內毒素、缺血-再灌注、放射線等。一般認為內外刺激通過細胞膜受體傳遞信號至細胞內，κB抑制蛋白與NF-κB解離后NF-κB進入細胞核，與基因啟動子或增強子的特異性序列結合，NF-κB活化，啟動基因轉錄。靶細胞基因研究方法表明活化NF-κB的必需亞基是IKKβ介導的促炎細胞因子。NF-κB狀態的激活同時受正負反饋調節，其中負反饋為主[2]。

Dunn等[3]早在1997年發現NF-κB的活化是重要的AP早期事件，在AP的發生、發展中作用顯著。Altavilla等[4]發現用雨蛙素誘導的急性胰腺炎大鼠，胰腺組織中NF-κB含量升高較早。之后大量實驗（動物實驗）發現AP和SAP的整個發病過程幾乎都有NF-κB活化的參與。在正常組織臟器內NF-κB的檢測水平幾乎為零。但在胰腺炎SD大鼠模型中胰腺組織細胞及胰外器官組織細胞內NF-κB活性度明顯增強，同時外周血及組織內炎癥細胞因子水平明顯上升。AP時胰腺細胞內首先產生大量細胞因子，導致胰腺腺泡細胞直接損傷，隨之通過循環系統進入肺、肝、內皮細胞和單核巨噬細胞等組織細胞內，最終呈現全身活化，相繼引起多臟器損傷[5]。

AP時由于胰酶大量釋放，相關信號通路被激活，非活化NF-κB轉化為活化NF-κB，刺激促炎細胞因子釋放，最終誘導經典的SIRS、MODS過程。

迄今為止，關于NF-κB狀態激活的相關信號通路有幾種經典理論：①磷脂肌醇信號途徑理論。PKC（protein kinase C）磷酸化IκB，NF-κB與IκB解離，NF-κB被激活。此途徑中C與胰腺炎的發生發展有關。②鈣依賴/非依賴性信號途徑理論。AP時胞漿內異常鈣離子信號可由膽汁酸等代謝產物引發。鈣離子螯合劑（BAPTA）能減少NF-κB的活化[6]。③PKB/Akt信號通路。活化的絲氨酸/蘇氨酸激酶能夠作用于NF-κB及凋亡蛋白，選擇性PI3K/Akt抑制劑可減少AP中NF-κB活化，減輕AP時胰腺組織細胞及胰外器官組織細胞的損傷程度[7]。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶信號途徑在AP局部及全身炎癥反應中活化，結果與NF-κB活化相關。④誘導型一氧化氮合酶（iNOS）和環氧合酶2（COX-2）信號途徑。iNOS、COX-2均為信號蛋白分子，iNOS與COX-2協同作用直接導致胰腺細胞的蛋白質和DNA損傷，同時也導致NF-κB活化[8]。⑤p38相關信號通路。多種細胞因子可激活p38MAPK，促使細胞增殖分化，并使NF-κB活化[9]，分裂原激活的蛋白激酶信號途徑是細胞信號傳導的中轉站。⑥TNF-α信號通路。TNF-α是AP啟動因子，激活TNF-α可誘發白細胞介素等多種細胞因子釋放，然后與NF-κB相關位點結合，可通過TNF-α信號途徑激活NF-κB[10]。但關于NF-κB活化在AP患者中表達的研究報道卻很少提及，Satoh等[11]檢測45例AP患者入院和AP發病后14 d外周血單核細胞NF-κB活性，入院患者NF-κB和P50/P65二聚體水平普遍較高，輕癥AP患者外周血單核細胞在內毒素刺激下NF-κB活性進一步增高，而SAP患者外周血單核細胞則不敏感。O’Reilly等[12]研究也有類似情況發現，AP患者發病24 h后外周血單核細胞的NF-κB活性較高，認為重癥和輕癥AP患者間NF-κB表達程度并無差異，但NF-κB DNA結合力持續高、NF-κB活性變化小、P50/P65比值低的患者2周后全身并發癥發生率高且嚴重。

NF-κB蛋白因子因具有轉錄調節作用，參與包括TNF-α、IL-l、IL-6、IL-8、黏附分子等重要細胞因子的調控，因此NF-κB被認為是AP炎癥級聯瀑布反應的上游靶點。NF-κB可能調控SAP的啟動，同時在SIRS、MODS環節中發揮作用。NF-κB活化抑制后可明顯減少外周血炎癥細胞因子的釋放，減輕胰外器官的損害。更多研究發現NF-κB抑制劑可有效減輕AP的嚴重程度，降低SAP死亡率。因此AP治療的新靶點與NF-κB活化抑制相關[13]。

國內外有較多動物實驗證明，早期阻止NF-κB活化能有效減少SAP的致死率。一些抗腫瘤藥物如姜黃素、5-FU以及某些抗生素如膠霉素、格爾德霉素及渥曼青霉素等可降低胰腺組織細胞內IκB的表達，抑制NF-κB活化[14]。鈣蛋白酶抑制蛋白通過泛素-蛋白酶體等途徑能顯著抑制急性胰腺炎中NF-κB的活化，其機制或與IκB退化有關[15]。在縮膽素、牛磺膽酸鈉鹽等實驗研究中，N-乙酰半胱氨酸、雷索司特、吡咯烷二硫基甲酸鹽等是常見的NF-κB高效抑制劑，均可抑制NF-κB活化及降低炎性細胞因子釋放[16]。另外環氧化酶-Ⅱ抑制劑、丙酮酸乙酯等也被證明能有效抑制NF-κB的活化[17]。Letoba等[18]研究人員通過向大鼠注入大劑量縮膽素，發現抑制肽PN50能有效降低AP的胰腺及胰外損傷。預防性注射甘氨酸可在早期阻斷NF-κB的激活，減輕AP的全身炎癥反應是由Ceyhan等[19]報道。

值得注意的是，盡管大多數實驗研究表明NF-κB活化的抑制對AP起保護作用，但也有研究發現在抑制NF-κB的同時也可能加重胰腺的全身炎癥反應，加重胰腺組織細胞的壞死程度。Rakonczay等[20]的實驗研究認為胰腺炎癥反應加重的現象可能與抑制劑的劑量有關，大劑量使用NF-κB抑制劑在阻斷炎癥反應的同時抑制了細胞凋亡這一可能的保護作用，可能加重組織損傷。此外非特異性藥物抑制劑（抗炎、抗氧化物等）應用于實驗，但由于其潛在的毒性而只能限制應用于動物實驗。此外目前關于NF-κB抑制劑對AP保護的實驗研究基本使用NF-κB抑制劑預處理，但臨床上更需要在AP發生后阻斷NF-κB活化，有關調控NF-κB活化的蛋白通路也有待進一步證實。

2 PPAR-γ激動劑與NF-κB

Jiang等[21]學者在20世紀末對人外周血單核細胞使用PPAR-γ激動劑，發現單核細胞的P50/P65表達下降，首次證實PPAR-γ激動劑可調節人體炎癥反應，其機制可能與抑制NF-κB基因表達、抑制TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等細胞因子的產生有關。PPAR-γ是依賴配體激活的核受體轉錄因子之一，配體激活PPAR-γ后可與特殊DNA結合位點結合，調節炎癥相關基因表達。PPAR-γ激動劑既可直接抑制IL-1β、IL-6、TNF-α、ICAM-1的分泌，又可通過調節NF-κB等炎癥相關基因的表達，間接抑制炎癥因子分泌，改善全身炎癥反應和減輕多器官的損害，其抑炎作用顯著而廣泛。其中PPAR-γ對NF-κB的調節是通過抑制IκB的降解，促使NF-κB活性下調而實現[22]。

攝食和人體代謝產物是PPAR-γ的天然配體，其中來源于食物的多不飽和脂肪酸能在較低濃度范圍內與PPAR-γ結合，如亞油酸、亞麻酸等。而代謝產物環氧化酶產物1,5脫氧-前列腺素J2在極低濃度即可與PPAR-γ結合，是使用最廣泛的天然配體和強效活化劑，是較早發現的PPAR-γ的合成配體（如吡格列酮、羅格列酮、曲格列酮、環格列酮等）。臨床上廣泛用于2型糖尿病的治療，毫微克水平即可激活PPAR-γ，并對其具有高選擇性[23]。之后有研究發現噻唑烷二酮類藥物通過激活PPAR-γ后可用于炎癥反應調節，從此開啟了此類藥物治療炎癥性疾病的新思路，并且在缺乏有效治療手段的AP中展開相關信號通路研究，以尋求治療進展。

3 PPAR-γ激動劑對急性胰腺炎的保護作用

2003年Hashimoto等[1]在Pancreas雜志發表論文，發現對AP實驗大鼠使用15 d-PGJ2后，胰腺組織損傷明顯緩解，大鼠血液和胰腺組織中環氧合酶-2、白介素、粘附因子等表達下降，NF-κB因子活性減低，推測PPAR-γ激動劑通過抑制NF-κB基因表達發揮胰腺保護作用，首次在動物實驗中證明PPAR-γ激動劑可能用于治療AP。參閱國內外文獻，PPAR-γ激動劑與AP之間關系的研究最多的是天然配體15d-PGJ2和合成配體羅格列酮。

裴紅紅等[24]分別用PPAR-γ激動劑羅格列酮和PPAR-γ抑制劑Gw9662處理AP大鼠，發現羅格列酮通過抑制NF-κB活化減輕AP大鼠胰腺組織損傷，Gw9662可使羅格列酮失去抑制NF-κB活化的作用，從而使NF-κB表達升高，加重胰腺損傷。Ivashchenko等[25]對敲除胰腺上皮PPAR-γ表達的特殊AP大鼠使用羅格列酮，發現其對胰腺組織保護作用減弱，表明胰腺上皮組織PPAR-γ在AP的發生、發展過程中起重要作用，提示PPAR-γ活化可能是胰腺炎新的治療途徑，但未能闡明對NF-κB的作用。不少國內外學者的實驗研究證實了PPAR-γ激動劑對胰腺炎確實存在有效的抗炎作用，尤其對預防并發性AP和治療早期AP有明顯效果。但有關PPAR-γ對胰腺炎NF-κB活化通路的研究不多。

綜上所述，PPAR-γ激動劑對急性胰腺炎的治療作用已被證實有效，但其機制尚未闡明，可能通過抑制NF-κB的活性，下調炎癥細胞因子含量從而緩解炎癥反應。如能盡早采取措施早期干預AP，有望阻斷炎癥細胞因子的瀑布效應，減輕AP胰外多臟器損害的發生，為急性胰腺炎的治療開辟新的方向。羅格列酮等噻唑烷二酮類藥物已廣泛投入臨床用以治療糖尿病，其抗炎作用如能應用于急性胰腺炎治療，市場價值和社會價值不可估量。

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Effects of PPAR-γ agonists correlate with NF-kappa B during acute pancreatitis

LU BeiYU YuanquanYIN JunjieCAI Yang
Department of HPB Surgery,First People's Hospital of Hangzhou City,Hangzhou310006,China

Acute pancreatitis,especially severe acute pancreatitis is related to excessive inflammatory cells.The NF kappa B can be involved in the regulation of many inflammatory cytokines,it is an important messenger in SIRS and MODS link the occurrence of severe acute pancreatitis(SAP).The activated receptor-γ(PPAR-γ)agonist is also a regulator of cellular inflammation,and can modulate the inflammatory reaction by inhibiting NF-kappa B to reduce the damage of pancreatic and external pancreatic organs.It is the hotspot of the research on the current pancreatitis signaling pathway.

Acute pancreatitis;Peroxisome proliferator activating receptor;Nuclear factor-kappa B