通信作者：张太平教授
刘 涛医生
【引用本文】刘 涛，刘悦泽，张太平. 急性胰腺炎基础及临床转化研究进展[J]. 中国实用外科杂志,2024,44(5):594-597,600.
急性胰腺炎基础及临床转化研究进展
刘 涛，刘悦泽，张太平
中国实用外科杂志,2024,44(5):594-597,600
急性胰腺炎（AP）起病急、并发症发生率高，是普通外科常见急症之一，如干预不及时，可向危重症转变，严重影响病人预后。目前临床上以支持治疗和手术为主要治疗方式，然而当前并无有效药物能够逆转AP发生发展。AP的发病机制包括胰蛋白酶原异常激活、病理性钙信号传导、线粒体功能障碍、自噬异常、内质网应激、炎症和免疫调节等，以此为基础，在AP病因、治疗靶点、临床转化及临床试验等方面均进行了大量的研究，为今后的临床转化提供参考。
基金项目：国家自然科学基金项目（No.82172836，No.62133006）
作者单位：中国科学医学院北京协和医学院 北京协和医院基本外科，北京100730
通信作者：张太平，E-mail：tpingzhang@yahoo.com
1 AP发病机制
AP主要是因胰蛋白酶原异常激活引起腺泡细胞损伤，进而引发其他消化酶、激肽和补体的级联激活，导致胰腺及胰周组织的自消化和局部或全身炎症反应［1］。腺泡细胞损伤通常是由腺泡细胞毒素（如酒精、尼古丁、胆汁酸、脂肪酸及其代谢物等）或者胰管导管内事件（如导管阻塞、管腔酸化和胆汁酸反流入胰管）触发的［2］。AP发病机制主要包括胰蛋白酶原异常激活、病理性钙信号传导、线粒体功能障碍、自噬异常、内质网应激等。这些病理生理机制并非相互独立，而是相互串联和沟通的。 1.1 胰蛋白酶原异常激活 正常生理条件下，胰蛋白酶以无活性的胰蛋白酶原形式储存，进入肠腔后胰蛋白酶原被肠激酶激活为有消化活性的胰蛋白酶。腺泡细胞毒素及胰管梗阻都可以引起胰腺腺泡细胞内溶酶体与酶原的融合，进而溶酶体内的组织蛋白酶B将胰蛋白酶原激活为胰蛋白酶并释放至胞外［3］。另外，巨噬细胞可以内吞并激活胰蛋白酶原，并通过核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）途径进一步促进胰腺炎进展［4］。巨噬细胞激活的胰蛋白酶可能是AP发生后胰蛋白酶产生的主要原因［4］。
1.2 病理性钙信号传导 胞质内病理性Ca2+浓度升高是AP发生的核心事件。Ca2+作为第二信使参与细胞代谢、增殖、分化及凋亡等过程。Ca2+主要通过储存操作Ca2+通道（store-operated calcium entry，SOCE）从胞外输入，例如Orai蛋白和瞬时受体电位阳离子通道（transient receptor potential channels，TRPC）。激活压力门控Ca2+通道（Piezo1）可以激活瞬时感受器电位离子通道蛋白（transient receptor potential cation channel subfamily V 4，TRPV4）引起钙超载［5］。而肌酸三磷酸受体（inositol 1，4，5-trisphosphate receptor，IP3R）和兰尼碱受体（Ryanodine receptor，RyR）则介导了肌内质网钙离子释放进入胞质。腺泡细胞最后通过肌内质网钙ATP酶和质膜钙ATP酶清除胞质Ca2+以维持胞质内Ca2+水平。Ca2+释放和排出异常等都可以引起胞质内钙超载，从而引发胰蛋白酶原激活、线粒体损伤、细胞自噬异常、内质网应激和激活NF-κB途径等事件，进一步介导腺泡细胞损伤或死亡。
1.3 线粒体功能障碍 线粒体的主要功能是为细胞供能。腺泡细胞内钙超载会引起线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pores，MPTP）开放、线粒体膜电位降低，最终造成活性氧和活性氮的生成及ATP生成障碍。活性氧和活性氮引起的氧化应激反应将引起细胞器和蛋白质损伤同时激活炎症通路。ATP的缺乏又会引起钙排出、自噬和未折叠蛋白质反应（unfolded protein response，UPR）等ATP依赖性细胞功能丧失，最终引起基于线粒体功能障碍引发的细胞死亡［6］。另外，线粒体还能够基于线粒体外膜通透性变化介导细胞色素C的释放和caspase的激活调控腺泡细胞凋亡［7］。
1.4 自噬异常 自噬是细胞的一种保护机制，用于处理和回收细胞内存在缺陷或者受损的成分。细胞自噬是由自噬相关蛋白（autophagy-related proteins，ATG）和溶酶体相关膜蛋白2（lysosomal-associated membrane protein-2，LAMP-2）介导，引发溶酶体及自噬体融合并降解其内容物。自噬异常会引起细胞中具有活性的胰蛋白酶积累、内质网应激和线粒体功能障碍，从而进一步导致腺泡细胞损伤或死亡［2］。动物实验发现ATG5、ATG7等自噬相关基因的敲除将引起AP的进展，而LAMP-2低表达同样通过自噬异常加重AP［8］。
1.5 内质网应激 内质网应激是指内质网腔内错误折叠和（或）未折叠蛋白质的积累。酒精等胰腺毒素会增加胰腺对于胰蛋白酶原、糜蛋白酶原、脂肪酶和溶酶体组织蛋白酶B等蛋白质生产的需求并降低处理胞内蛋白质的能力，从而引起内质网应激。内质网应激时，腺泡细胞可以通过UPR或启动自噬以回收异常蛋白质。但当内质网应激超过UPR处理上限时，则将启动细胞凋亡。
1.6 炎症和免疫调节 当胰腺腺泡细胞受到损伤或钙超载时会释放各种趋化因子、细胞因子及黏附因子从而招募并介导免疫细胞（如单核细胞、中性粒细胞等）浸润。血管生成素2（angiopoietin-2，Ang-2）、白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、抵抗素（resistin）等促炎因子和M1型巨噬细胞在AP早期主导发挥促炎作用，而在AP晚期，肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）、可溶性肿瘤坏死因子-α受体1A（soluble tumor necrosis factor receptor 1A，sTNF-αR1A）等抗炎因子和M2型巨噬细胞则主要引起炎症消退并修复［9-10］。单核细胞通过损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）激活NF-κB通路和炎症小体并引起局部乃至全身炎症和组织损伤［11］。中性粒细胞通过中性粒细胞胞外陷阱导致胰管阻塞、激活促炎信号并激活蛋白酶原［11］。近年来提出腺泡细胞坏死诱发Ca2+信号可作用于邻近的胰腺星状细胞，使星状细胞产生一氧化氮又进一步作用于实质细胞加重炎症损伤反应，这被称为“放大坏死环”［12］。
2 AP分类及治疗靶点
2.1 胆源性AP 胆源性AP主要由胆道结石阻塞壶腹部导致胰管内压力增高和胆汁酸反流进入胰管而引起。胰管内高压可以激活胰腺腺泡细胞上的Piezo1和TRPV4促进钙内流［5］。胰管内高压还可以通过激活信号转导和转录激活子3（STAT3）通路和炎症反应引起腺泡细胞损伤［13］。反流的胆汁酸则与G蛋白偶联细胞表面胆汁酸受体结合，通过IP3R和RyR介导内质网Ca2+释放进入胞质［14］。新近的研究发现胆汁酸通过GRP39提高胞质内Ca2+浓度，这可能成为胆源性AP的有效治疗靶点［15］。胆汁酸还可以抑制腺泡细胞和导管细胞的水通道蛋白1的表达导致导管内胰液和碳酸氢根分泌减少，进一步引起胰管阻塞和管腔酸化，最终引发AP［16］。
2.2 酒精性AP 酒精的非氧化代谢产物如棕榈油酸乙酯等，可激活IP3R通道促进内质网钙释放从而引起钙超载［2］。与胆汁酸类似，酒精被证明可降低碳酸氢根转运（CFTR）的功能及碳酸氢根分泌，引起导管内胰液酸化和胰管阻塞，最终引起酶原激活［17］。另外，饮酒与高甘油三酯相关，大量饮酒可能引起继发性高甘油三酯血症性AP。
2.3 高甘油三酯血症性AP 高甘油三酯血症可以分为原发性高脂蛋白血症（Ⅰ型、Ⅳ型和Ⅴ型）和继发性高脂蛋白血症（由于糖尿病控制不佳、妊娠、甲状腺功能减退症和部分升甘油三酯药物等）。甘油三酯本身对于胰腺腺泡细胞没有毒性，但是其代谢产物如游离脂肪酸（free fatty acids，FFA）可以引发钙超载、胰蛋白酶原激活、线粒体功能障碍、促进炎症反应、酸中毒等［18］。其中，不饱和脂肪酸具有明显的促炎作用并通过抑制线粒体复合物Ⅰ和Ⅴ导致细胞坏死［19］。脂蛋白脂肪酶作为甘油三酯降解途径的关键酶，因此成为了高甘油三酯血症性AP诊治的关键目标靶点。
2.4 ERCP相关AP ERCP相关性AP与胆源性AP发生机制相似，主要为胰管内压力增高。ERCP可能通过引起胰管内高压通过Piezo1、钙调神经磷酸酶和TRPV1介导的机制诱发AP［20］。当使用酸性造影剂行ERCP时，可因管腔酸化通过TRPV1引起血清淀粉酶增高、免疫细胞浸润进而引起胰腺损伤［21］。ERCP还可以使已激活的胰酶反流进入胰管而引起ERCP术后AP发生。
2.5 遗传相关AP AP遗传易感性相关基因主要涉及到上述提到的发病机制，包括胰蛋白酶激活（PRSS1、SPINK1、CTRC、SPINK1）、CFTR、URP（CPA1、CEL）和病理性钙信号传导（TRPV6）等［22］。另外，IL-1B和IL-6等细胞因子相关基因变异也与AP风险增高有关［23］。一项孟德尔随机化研究发现ABCG5/8、TWIST2、SPINK1、PRSS2和MORC4等基因与AP发病显著相关，可能成为AP的治疗靶点［24］。
3 AP临床转化研究现状
文献［12］报道，Barreto等认为AP发生发展的病程可以分为2个阶段：第一个阶段是当局部炎症反应超过局部保护反应时，将引起局部胰腺损伤；第二个阶段是当炎症通过“坏死放大环”引起全身性炎症反应时，将引起远处器官损伤。目前大部分临床治疗研究集中在抑制AP进展和处理AP并发症，现根据不同治疗靶点将最新的转化及临床研究总结如下。 3.1 胰蛋白酶异常激活 胰蛋白酶异常激活是AP发病早期的关键事件。抑制胰蛋白酶原的激活尚未被证明是可行的治疗靶点，但胰蛋白酶抑制剂或许是AP治疗的有效手段。蛋白酶抑制剂如乌他司丁等通过降低炎症反应从而有效地减少重症急性胰腺炎（server acute pancreatitis，SAP）病人器官衰竭和死亡的发生，改善预后［25］。
3.2 病理性钙信号传导 钙超载在细胞损伤及AP进展中发挥关键作用。Mg2+具有拮抗Ca2+和松弛Oddi括约肌的作用，其可以显著降低ERCP后AP的发生率［26］。CM4620、GSK-7975A和CM128都是ORAI1钙通道的选择性小分子抑制剂。现有的临床试验证明了CM4620治疗可以减轻持续性全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）、减少住院时间、提高对固体饮食的耐受并展现出良好的安全性，但其疗效和安全性还有待进一步临床验证［27］。Piezo1拮抗剂GsMTx4可以减轻小鼠模型中AP的严重程度，但是目前尚未有靶向Piezo1的临床试验［28］。丹曲林和咖啡因分别抑制RyR和IP3R进而减轻小鼠模型中胰腺炎的严重程度［20］。
3.3 脂代谢异常 甘油三酯的水平与患 AP 的风险直接相关。一项Meta分析发现，通过抑制载脂蛋白C3的表达可以有效地降低高甘油三酯血症人群中AP的发生，但其机制有待进一步探索［29］。与抑制载脂蛋白C3相似，血管生成素样3因其可以抑制脂蛋白脂肪酶活性而成为具有潜力的重要靶点，但当前Ⅱ期临床试验的结果差强人意［30］。一项观察性研究发现他汀类药物与降低AP的发病率及严重程度有关，可能是因为3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）抑制剂（即他汀类）可促进UPR［2］。另外，有研究提出通过血浆置换降低血浆中的甘油三酯以期改善高甘油三酯血症性AP病人的预后，但遗憾的是，血浆置换反而可能让病人病情加重，相应的临床试验也正在进一步进行中［31］。
3.4 氧化应激与免疫炎症反应 AP可引起炎症因子风暴，针对炎症因子途径开发抑制剂或寻找降低体内促炎因子水平的方法正在被不断尝试。托珠单抗作为IL-6受体拮抗剂可以改善SAP预后，但有相关临床病例报道其本身可以引发药物相关胰腺炎［32］。2015年的一项随机对照试验（RCT）发现，非选择性磷酸酯酶抑制剂已酮可可碱可以减少病人的住院时间，但这一观点被2020年同类型RCT研究所否定［33］。生长抑素及其类似物可以抗氧化并抑制炎症反应，然而目前的临床研究证据并不支持其作为AP的一线治疗方法［34］。在对抗氧化治疗上，芹菜素、甘草甜素、维生素C、谷氨酰胺等抗氧化剂已被探索作为AP治疗的潜在方法，但是遗憾的是这些抗氧化治疗并未展现出明显的临床获益［35］。乳酸可以通过降低IL-1β进而降低SIRS的发生，但是一项RCT研究中指出乳酸林格液仅在发病前24 h内减少SIRS效果优于生理盐水，48 h后SIRS及总体病死率没有差别［36］。另外，已在动物模型上证明通过抑制激活素A、 TNF-α、NF-κB途径等都可以有效减轻AP严重程度［20］。
3.5 其他靶点 临床前模型中，TRO40303和NIM811可以通过抑制线粒体通透性变化从而达到治疗AP的作用［37-38］。提高自噬效率或抑制中性粒细胞胞外陷阱途径都可以减轻动物模型中的胰腺损伤和AP严重程度［39-40］。另外，针对肠道菌群的治疗方案也被提出，但是其试验结果并未展示出明显获益，反而可能增加不良结局［41］。
一些新的临床药物试验正在进行中，以期有助于AP的临床治疗。CM4620作为干预方式的多中心RCT研究正在开展，以进一步明确CM4620的临床疗效和安全性（NCT04681066）。吡非尼酮作为一种抗炎和抗纤维化的治疗药物被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于特发性肺纤维化的治疗，现开始评估其在AP中的疗效、安全性和耐受性（NCT05350371、NCT06253117）。间充质干细胞、英夫利昔单抗和氢化可的松等因其抗炎机制而被尝试应用于AP临床治疗研究（如NCT0418941、NCT036842789、NCT05160506）。三丁酸甘油酯可以维护肠道屏障并调节肠道菌群，也正在进行Ⅱ期临床试验（NCT06147635）。
除了根据AP药物靶点设计新型治疗药物外，药物递送也被认为是改变AP治疗现状的合理途径之一。纳米药物因其能有效地实现靶向药物递送、提高药物疗效、改善药代动力学和具有相对可靠的安全性而被引起关注［42］。目前关于AP治疗的纳米制剂（聚酰胺树状大分子、抗氧化金属纳米材料、丙二胺衍生物等）主要关注抗炎、抗氧化和抗凋亡等方面，这在动物实验中获得了喜人的成果［43］。但是鉴于AP药物靶点特异性较差、纳米药物毒理学性质不确切、被动靶向药物递送效率低下等原因，纳米医学在AP的临床应用还有很长一段路要走［42］。
4 结语
AP作为一种常见且危害性大的胃肠道疾病，严重威胁人类的生命健康，同时带来巨大的社会经济负担。尽管目前对AP发生发展的机制与治疗的认识不断提升，然而还有很多问题亟待解决：AP发生的病理生理机制尚未完全阐明；治疗靶点的实用性仍有待考证；AP后期炎症消退和胰腺组织重建机制急需进一步研究；临床转化工作中大部分临床实验停留在Ⅰ~Ⅱ期，其中很多研究药物治疗无效或效果不确切；纳米材料等新型药物递送方法还有很多问题需克服；缺乏临床适用的AP严重程度识别方法。未来AP的研究可关注于寻找有效的治疗靶点、创新性的药物递送方法、患病人群危险程度的识别及分层、人工智能辅助诊疗等方面，同时充分构建规范化的多中心临床试验平台，从而为提升AP临床诊治水平提供更加可靠、有力的武器。
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（2024-03-26收稿）
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