胰腺结石成分与形成机制研究现状

叶博 胡良皞 廖专 李兆申

·综述与讲座·

胰腺结石成分与形成机制研究现状

叶博 胡良皞 廖专 李兆申

胰腺结石是慢性胰腺炎(chronic pancreatitis, CP)特征性病理改变，90%的CP患者在病程中伴有胰腺结石[1]。对结石化学成分和形成机制深入研究，可望为胰腺结石的预防和治疗提供科学依据。

一、胰腺结石化学成分分析

1．元素分析： 构成胰腺结石的主要化学元素为钙，占90%以上，此外还含有磷、硫、钾以及铁、铬、镍等元素。Pitchumoni等[2]通过直流等离子体发射光谱仪(DCP)发现胰腺结石主要由钙和其他17种元素组成。但通过扫描电镜(SEM)和能量色散X射线荧光光谱仪(EDXRF)对胰腺结石的形态结构以及元素空间分布进行分析发现，结石中心由致密的网状纤维构成，富含铁、铬、镍3种元素，几乎不含有钙，而结石表面呈波浪状，存在大量细小颗粒，富含钙元素，不含镍元素。景在平等[3]通过扫描电镜和能谱分析仪对胰腺结石进行分析发现胰腺结石外层致密光滑，主要含钙(96.26%)，中心部分呈不规则海绵状结构，主要含硫和氯。

2．化学成分分析： 胰腺结石主要由无机物和有机物两部分构成，无机物主要为碳酸钙，有机物主要为蛋白质和黏多糖。Bockman等[4]通过立体显微镜和扫描电镜对脱钙的和未脱钙的胰腺结石进行对比研究发现，碳酸钙晶体主要分布于圆形的、薄板状的和不光滑的表层；而在网格状脱钙的胰腺结石中含有大量的胶冻样物质，主要由酸性黏多糖和酸性、中性糖蛋白构成。Farnbacher等[5]对CP患者胰管支架中的阻塞物进行化学成分分析，发现大量的碳酸钙结晶、蛋白质以及黏多糖类。

二、胰腺结石的形成机制

胰腺结石主要包括两类：主胰管内结石(胰管结石、真性结石)和分支胰管内结石(胰腺钙化、假性结石)。从病因学分析，热带性胰腺炎中真性结石多见，而酒精性胰腺炎多见假性结石[6]。真性结石和假性结石形成机制基本相同。胰液中某些蛋白质分泌异常形成微蛋白栓，以及胰液中碳酸钙过饱和析出是胰腺结石形成的两个不可或缺的因素。

1．胰石蛋白：胰石蛋白是由人类2号染色体短臂(2p12)上6个外显子总共约3000个碱基对的Reg基因编码而成。它是一种含有3个二硫键、144种氨基酸组成的酸性糖蛋白。目前已知有11种亚型(分子质量17 000～22 000)，在胰腺腺泡内合成，主要存在形式是溶解型的PSP S2-5和不溶型的PSP S1。其几乎存在于所有的胰腺结石中，所占比重最高达到了1.21%，在构成胰石的所有蛋白质中比例高达0.01%～41.9%[7]。作为构成胰石的主要蛋白质，胰石蛋白与胰腺结石形成机制主要包括胰石蛋白稳定胰液假说、钙离子结合位点假说和吸附假说。(1)胰石蛋白稳定胰液假说。Sarles等[8]认为胰石蛋白可以通过抑制碳酸钙晶体的成核和生长而抑制胰腺结石形成。这种抑制作用主要由胰石蛋白C端多肽来完成。Bimmler等[9]将重组的鼠胰石蛋白部分水解后，证实了其活性，但在同样的条件下，其他蛋白质(如牛胰蛋白酶原、人白蛋白、大豆胰蛋白酶抑制剂)也表现了同样作用。Addadi等[10]发现不同蛋白质的浓度超过0.5 μg/ml，都可以非特异地抑制碳酸钙晶体形成。但新近研究表明，上述抑制作用是蛋白制作过程中氨丁三醇缓冲剂污染所造成[11]，因此胰石蛋白仅非特异抑制碳酸钙晶体形成。(2)钙离子结合位点假说。Lohse等[12]把具有放射性的45Ca作为示踪剂，在平衡透析实验中发现胰石蛋白具有4个独立的钙离子结合位点。他们认为钙离子的结合可以导致胰石蛋白物理化学性质的改变，最终形成蛋白质栓，可以很好地解释胰腺结石外层大量分布的胰石蛋白。但Pitchumoni和Multigner 等[2,13]的研究发现胰腺结石中心部位不含有钙。Mariani等[1]也发现X线可穿透的胰腺结石中央部位的多肽对钙没有亲和力。因此钙离子与胰石蛋白结合在蛋白栓形成过程中起了一定的作用，但主要在胰石形成后期。(3)吸附假说。Caross和De Caro等[14-15]认为胰石蛋白对碳酸钙晶体的亲和力大于钙离子是胰腺结石形成的关键。Sarles等[8]发现碳酸钙晶体表面吸附有大量胰石蛋白N端多肽似乎也印证了该说法。Geider等[16]通过免疫荧光技术进一步明确了胰石蛋白吸附在碳酸钙晶体表面，并且胰石蛋白的吸附可以造成碳酸钙晶体异构。但是De Reggi等[17]发现碳酸钙晶体表面吸附的白蛋白和胰石蛋白量基本相同，且碳酸钙晶体和玻璃对胰石蛋白的吸附作用没有明显区别。因此胰石蛋白参与了胰腺结石形成过程，但是胰石蛋白对碳酸钙晶体不具有特异性吸附作用。

2．乳铁蛋白： 乳铁蛋白(lactoferrin，LF)是一种铁结合蛋白，主要存在于乳汁、唾液、泪液等外分泌液以及血浆、中性粒细胞中，具有免疫调节和抗感染等多种生物学功能。

正常胰腺会分泌一定浓度的LF。但CP患者胰液中分泌的LF高出正常人数倍[18]。中南大学胡国潢教授等通过比较胰腺外伤组、CP结石组和非结石组胰液中LF浓度，发现胰腺外伤组LF浓度变化不大，CP非结石组明显升高，结石组最高。Nagai等[19]发现LF在胰管微蛋白栓和扩张胰管的鳞状上皮细胞中有较高的浓度。因此我们可以认为LF是炎症早期胰腺腺泡细胞或中性粒细胞释放的一种抗炎因子，早期参与结石中心蛋白网架的形成，并且可能结合一些金属离子参与碳酸钙晶体的形成。

3．胰蛋白酶原：胰蛋白酶原(trypsinogen)为胰蛋白酶的前体，它可以通过自我催化实现胰蛋白酶、糜蛋白酶和磷脂酶等活化。

Allan等[20]发现，部分CP患者分支胰管中有大量酶原激活甚至沉积。Hayakawa等[21]通过免疫金染色法联合扫描电镜发现13例胰腺结石患者中，11例结石存在胰蛋白酶免疫反应性，其含量为0～42.3 ng/μg蛋白质，并且其免疫反应性主要集中在结石中心。Tympner等[22]也发现CP患者胰液的黏度系数、胰蛋白酶活性、乳铁蛋白和总蛋白含量均增高。Renner等[23]在酒精性CP患者胰液中发现胰蛋白酶原增多。因此胰蛋白酶原的激活、浓聚以及胰腺外分泌活性增高与胰腺结石的形成相关，并且这种作用发生在胰腺结石形成早期。

4．骨桥蛋白：骨桥蛋白(osteopontin)是在类骨质中由基质细胞产生的骨特异的、含唾液酸的酸性磷蛋白，分子质量约44 000，在细胞和基质无机物之间起桥连作用。目前的研究发现其主要在钙化相关的疾病中表达，如动脉粥样硬化、乳腺癌、脑膜瘤等。最近的报道还认为其与尿路结石和胆结石形成有关。

Nakamura等[24]通过RT-PCR和免疫组化方法检测了CP患者和正常人胰腺骨桥蛋白mRNA的表达，发现正常人胰腺细胞中没有骨桥蛋白表达，而所有胰腺结石患者腺泡和导管细胞中都有骨桥蛋白表达，55.6%无胰腺结石的CP患者腺泡和导管细胞中无骨桥蛋白表达。因此骨桥蛋白在胰腺结石的形成中起着重要作用，其表达与胰腺结石形成的因果关系有待进一步研究。

5．糖蛋白-2：糖蛋白-2(GP-2)是胰腺外分泌细胞中酶原颗粒膜蛋白的主要成分，它通过糖基-磷脂酰肌醇(GPI)固定在膜上，是GPI锚连蛋白家族的成员之一，被认为是酶原颗粒的标志性蛋白[25]。 其主要功能为构成酶原颗粒膜、调节分泌和促进胰腺顶膜细胞内吞作用。

GP-2的同系物Tamm-Horsfall蛋白参与肾管型的形成，与泌尿系结石的形成有一定的关系。目前已有研究发现，急性胰腺炎患者血清中GP-2水平升高。Freedman等[26]对CP患者胰液中提纯的蛋白栓用SDS-PAGE法分析其中的成分，发现蛋白栓中富含一种分子质量97 000的蛋白质，通过对其细胞定位、等电点、蛋白质印迹等多方分析证实为GP-2。因此推测GP-2参与了早期微蛋白栓形成，并且参与胰腺损伤的病理生理过程。

三、展望

通过对胰腺结石成分和其形成机制分析的最终目的是为了能够在结石形成早期给予更多的干预和治疗。目前Noda和Tsujimoto等[27-28]发现支气管黏液溶解药盐酸溴己新对胰腺腺泡细胞有很高的亲和力，并促使其分泌低黏度的胰液。Lohse和Noda等[29-30]发现，像柠檬酸、酒石酸、二甲双酮等有机酸可以通过螯合钙离子溶解胰腺结石。所以新型溶石剂，甚至是早期微蛋白栓溶解剂可能是未来治疗结石的方向。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.03.027

第二军医大学青年启动基金(2010-2012，2010QN16)

200433 上海，第二军医大学长海医院消化内科

李兆申，Email: zhsli@81890.net

2011-10-09)

(本文编辑：吕芳萍)