基于胰腺纤维化微环境探讨中医药防治慢性胰腺炎的机制*

彭青侠，许小凡，段丽芳，张 红,

（1.陕西中医药大学基础医学院，陕西 西安 712046；2.陕西中医药大学医学科研实验中心，陕西 西安 712046）

慢性胰腺炎（chronic pancreatitis，CP）是一种以胰腺实质破坏和纤维化改变为特征的慢性炎症性疾病，最终可导致胰腺内外分泌功能不全，患者预后较差[1]。大量研究证实胰腺纤维化是慢性胰腺炎发病的关键步骤，也是治疗过程中的重要靶标，其在慢性胰腺炎进程中起决定作用[2]。而在胰腺纤维化微环境中主要有3种细胞相互作用参与胰腺纤维化的进展[3-4]，即胰腺腺泡细胞、炎症细胞（以巨噬细胞为主）和胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSC）。在致病因素的作用下，胰腺腺泡细胞发生损伤，引起炎症细胞在胰腺组织中浸润，并释放多种炎症因子，刺激PSC由静止变为活化状态，进而转变为肌成纤维样细胞，表达α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA），增殖和迁移能力增强，并产生大量的细胞外基质（extra-cellular matrix，ECM）成分，促使胰腺纤维化的发生。中医虽无“胰腺炎”之名，但根据其临床症状，可将本病归于“腹痛”“脾心痛”“泄泻”等范畴，病因病机主要包括阴阳失调、脾胃虚弱、肝脾失调、情志不疏等[5-6]。近年来，大量学者结合慢性胰腺炎发病机制的最新研究进展，开展了多种中医药防治慢性胰腺炎的药理机制研究，主要针对慢性胰腺炎胰腺纤维化微环境进行探索。本文从胰腺纤维化微环境入手探讨中医药防治慢性胰腺炎的相关机制，并作一系统的概述。

1 中医药调控ECM的过度产生和降解

在胰腺损伤中，PSC被激活，产生大量的ECM蛋白，包括Ⅰ型胶原（COLⅠ-α1）、Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白（fibronectin，FN）和蛋白多糖基质，在纤维形成活跃的部位进行组织修复和再生，然而ECM蛋白产生的不平衡可使胰腺实质发生纤维化，最终导致器官永久性的形态学损伤。因此，平衡ECM的合成与降解被认为是治疗胰腺纤维化的有效手段[7]。ECM降解主要依赖于机体内降解酶系统的调控，其中，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）能选择性降解多种ECM成分，MMPs的活性和表达水平又受金属蛋白酶组织抑制剂（tissue inhibitors of metal proteases，TIMPs）的抑制，所以干预MMPs或TIMPs表达，调控MMPs/TIMPs相关信号通路活性可以调节ECM降解[8]。LTC细胞系是永生化的大鼠PSC，保留了原代PSC的基本功能和形态特征，是目前常用的研究胰腺纤维化事件较为合适的哺乳动物细胞模型[9]，而在体内、外研究中最常用到的，也是最强有力的纤维化诱导剂是转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）[7]。

相关研究证实[10]，中医药可通过调节ECM的过度沉积抑制纤维化形成。LIN Z等[11]用TGF-β刺激LTC-14细胞，研究中药成分的抗纤维化作用，其研究结果显示大黄酸、大黄素和姜黄素都可以通过抑制LTC-14细胞的Col I-α1和Fn1在mRNA和蛋白质水平的表达，起到抑制胰腺纤维化的作用。ZHANG S K等[12]采用DBTC诱导CP模型，发现造模后28 d，大鼠的胰腺中MMP13和TIMP1的表达显著增加，天狼星红染色证实，模型大鼠胰腺组织中存在Ⅰ型和Ⅲ型胶原的弥漫性纤维化；而给予加味小柴胡汤灌胃后，大鼠胰腺组织中MMP13表达明显升高，Ⅰ型和Ⅲ型胶原含量明显降低，提示加味小柴胡汤可以提高基质金属蛋白酶对胰腺组织中ECM的降解能力，从而减缓纤维化的进程。此外，张天玲等[13]还提出用和解利湿方（由柴胡桂枝汤和茵陈蒿汤组成）治疗慢性胰腺炎急性发作，他们采用乙醇流质饮食联合内毒素脂多糖（LPS）构建大鼠慢性胰腺炎急性发作模型并给予和解利湿方灌胃治疗，发现此方可以减少大鼠胰腺组织纤维沉积，对慢性胰腺炎急性发作有明显的治疗作用，并提示其治疗机制可能与此方能调节胰腺组织中MMP-2、TIMP-1和TIMP-2蛋白的表达，调节MMP/TIMP的平衡，增强其降解ECM的能力有关。

2 中医药抑制PSC活化

研究表明[14-15]，在PSC活化过程中，TGF-β和血小板源性生长因子（plateletderived growth factor，PDGF）扮演着至关重要的角色，二者可发挥不同的效应。PDGF作为一个多肽类生长因子，能促进PSC的有丝分裂；而TGF-β具有增加α-SMA表达和ECM蛋白质的合成的功能。PSC在胰腺炎症微环境中被激活，且通过复杂的信号通路进一步促进炎症及促纤维化的进展，PSC活化的主要信号通路包括Smad和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated prtein kinases，MAPKs）信号通路等[16]。MAPK家族又包括3个成员[17]，即JNK、ERK、p38 MAPK，在慢性胰腺炎进展过程中活化的PSC与p-JNK、p-ERK、p-p38 MAPK存在共表达；在体外，PSC受到TGF-β1刺激后发生了JNK和ERK的过表达。研究提示嘌呤P2 X7R-NLRP3炎性小体（P2 X7R-NLRP3）也参与了慢性胰腺炎的进展[18]，NLRP3炎性小体可以诱导IL-1β、IL-18的释放，进而通过自分泌和旁分泌信号，导致TGF-β1表达增加并进一步促进PSC活化；而PSC活化后也可分泌一些炎症因子，如结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）、趋化蛋白1、白细胞介素-1等，通过自分泌方式促进PSC增殖[19]。

研究发现[20-22]中医药可通过调控参与PSC活化的细胞因子和通路，阻止或延缓胰腺纤维化的进程。张心磊[22]采用SD大鼠尾静脉注射DBTC复制慢性胰腺炎模型，发现丹参注射液可以减轻慢性胰腺炎大鼠胰腺的纤维化程度，并可降低大鼠血清中TGF-β1及IL-6的水平。陆宏伟等[23]的研究发现，秋水仙碱可以减轻TGF-β1所诱导的PSC活化、抑制PSC增殖、促进其凋亡，同时发现秋水仙碱可以明显降低PSC中Smad2、Smad3和Smad4的磷酸化水平。许小凡[24]采用DBTC联合饮用乙醇诱导小鼠慢性胰腺炎模型，发现大柴胡汤在减轻胰腺组织纤维化的同时，可有效降低胰腺组织p-ERK、p-JNK的表达水平。朱林佳[25]采用腹腔注射20%L-精氨酸复制小鼠慢性胰腺炎模型，给予大柴胡汤灌胃后，小鼠血清和胰腺组织中IL-6的含量及磷酸化STAT3的蛋白表达程度明显降低，同时胰腺组织炎细胞浸润程度、PSC活化程度明显减低，胰腺纤维化减轻。王曼雪等[26]用番石榴叶的主要活性成分番石榴叶总黄酮作用于雨蛙素（cerulein）诱导的慢性胰腺炎小鼠模型，发现番石榴叶总黄酮可以降低小鼠胰腺中NLRP3、IL-1β、IL-18蛋白表达，提示番石榴叶总黄酮可通过抑制P2 X7R-NLRP3信号通路的激活，达到保护胰腺组织的作用。

大量的实验证据表明中医药抑制PSC活化、抗胰腺纤维化的作用与其调控多种炎症信号通路和细胞因子的生成有关。但是由于PSC活化是一个非常复杂的过程，其具体机制尚未完全阐述清楚，关于中医药抑制PSC活化的具体机制仍需进一步研究。

3 中医药抑制炎症细胞浸润和炎症因子释放

早期的研究发现[27]，慢性胰腺炎患者胰腺组织浸润的主要免疫细胞是淋巴细胞和巨噬细胞。慢性胰腺炎时，在胰腺组织中，巨噬细胞的浸润程度较正常胰腺组织升高3~4倍。XUE J等[4]研究发现在人类和小鼠慢性胰腺炎胰腺组织中巨噬细胞标记物CD68和F4/80表达增加。有研究发现[28]活化的巨噬细胞可能通过分泌促纤维因子（尤其是TGF-β），参与PSC活化，使PSC合成并分泌胶原纤维成分，促进胰腺纤维化的发展。MICHALSKI C W等[29]通过建立巨噬细胞与PSC共培养体系，进一步证实巨噬细胞不仅可以促进PSC活化，而且可以提升PSC分泌MCP-1、IL-6和TGF-β的能力，从而可能导致慢性炎症持续状态。

中医药可以通过抑制巨噬细胞浸润和炎症因子的释放来抑制胰腺纤维化[30-31]。DUAN L F等[30]用20%L-精氨酸制备慢性胰腺炎小鼠模型，发现胰腺组织在纤维化的同时，可见大量巨噬细胞浸润，血清IL-6浓度亦明显升高，给予大柴胡汤灌胃后，发现小鼠胰腺巨噬细胞浸润及纤维化程度明显减弱，IL-6、MCP-1、MIP-1α及纤连蛋白的mRNA水平明显降低，提示大柴胡汤可通过抑制胰腺组织中的巨噬细胞浸润和炎症因子分泌来有效改善胰腺纤维化。何林[31]用C57BL/6小鼠腹腔注射cerulein构建慢性胰腺炎模型，发现胰腺组织中纤维化相关因子（a-SMA和FN）、巨噬细胞表面标记物（CD68和F4/80）及炎症相关因子（TNF-a和IL-6）的表达均升高，而给予异甘草素灌胃治疗后，这些因子的表达均受到抑制，说明异甘草酸可以通过抑制巨噬细胞浸润和相关炎症因子表达，对慢性胰腺炎发挥治疗作用。研究表明[32]不同极化状态的巨噬细胞在慢性胰腺炎进展中具有不同的作用，中医药如何影响巨噬细胞的极化状态缓解慢性胰腺炎，值得进一步探讨。

4 中医药抑制腺泡细胞凋亡

腺泡细胞损伤是慢性胰腺炎胰腺组织的重要病理学表现之一，继之被纤维化所替代。而胰腺腺泡损伤主要包括坏死和凋亡两种形式[33]。细胞凋亡在慢性胰腺炎腺泡损伤的早期和中期具有重要作用[34-35]。有研究报道[36]大量腺泡细胞凋亡会释放组蛋白、高迁移率族蛋白1等，其可能作为潜在原因通过增强胰蛋白酶原活性，促进胰腺损伤和慢性胰腺炎进展。而半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase）家族成员可与多种蛋白因子产生作用对细胞凋亡进行调控，为介导细胞凋亡的重要因子[37]。此外，Bcl-2家族蛋白在凋亡过程中同样扮演着重要角色，Bcl-2家族中存在着对凋亡作用相反的两类调节蛋白，即促凋亡的蛋白有Bax、Bak、Bad等，以及抗凋亡的蛋白有Bcl-2和Bcl-XL等[38]。

中医药可以通过调节凋亡蛋白，抑制腺泡细胞凋亡，从而达到防治慢性胰腺炎的目的[39-40]。高丽娟等[39]用L-精氨酸制备SD大鼠慢性胰腺炎模型，给予胰泰复方（由四君子汤加减化裁而成）治疗，发现此方可下调慢性胰腺炎大鼠胰腺组织中明显升高的Caspase-3蛋白表达，抑制慢性胰腺炎胰腺纤维化的进程。周钱梅等[40]采用乙醇饲料联合尾静脉注射LPS制备SD大鼠酒精性慢性胰腺炎模型，给予和解利湿方灌胃治疗，发现此方能减轻胰腺组织炎症细胞浸润和腺泡细胞凋亡，并降低Caspase-3、Caspase-9及Bax的表达，增加Bcl-2的表达和Bcl-2与Bax的比值。和解利湿方含药血清对AR42J细胞的体外实验显示，和解利湿方可能通过减少腺泡细胞凋亡对慢性胰腺炎具有治疗作用[40]。然而，中医药调节凋亡蛋白进一步对胰腺微环境中的PSC和炎症细胞的影响及其具体的作用机制还需深入研究。

5 中医药治疗慢性胰腺炎的其他机制

酒精滥用被认为是慢性胰腺炎的主要病因之一，其主要损伤目标为腺泡细胞[41-42]。酒精过量，可使腺泡细胞中用于异种生物代谢的Ⅰ型细胞色素P450酶和Ⅱ型偶联蛋白的活性增加，导致活性氧（reactive oxygen species，ROS）大量增加[43]。细胞内ROS生成增加会开启细胞凋亡通路，细胞凋亡通路激活后，抗凋亡蛋白Bcl-2受到抑制，诱导促凋亡蛋白Bax寡聚化，线粒体膜透化及细胞色素C的释放，细胞色素C与凋亡蛋白酶激活因子1（apoptosis protease-activating factor-1，Apaf-1）结合形成Apaf-1/procaspase-9凋亡小体，从而激活启动子Caspase-9，进而激活下游效应子Caspase-3/7，导致PARP蛋白破坏，最终诱导细胞凋亡[44]。此外，还有研究报道氧化应激增加会阻断胰腺腺泡细胞的胞吐作用，从而导致腺泡细胞自噬代偿增加，促使氧化自由基产物及新合成的酶进入腺泡间质，促使胰腺炎症的发生[45]。

大量研究表明[46-47]，许多中草药可作为天然抗氧化剂，通过清除自由基和抑制过氧化对胰腺起到保护作用。KAVITHA Y等[43]采用乙醇和cerulein诱导Wistar大鼠慢性胰腺炎模型，给予桑白皮甲醇提取物灌胃治疗，发现桑白皮甲醇提取物可以使慢性胰腺炎大鼠血液中缺失的内源性抗氧化因子，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶及还原型谷胱甘肽等的表达水平得到改善，胰腺纤维化和炎症程度也明显减轻，由此可见，桑白皮甲醇提取物可能通过恢复其抗氧化功能从而达到对胰腺的保护作用。以疏肝理脾、行气活血为治法的胆胰宁对L-精氨酸诱导的慢性胰腺炎也具有治疗作用，其机制为增加机体SOD的活性，减少胰腺自由基的含量，从而对大鼠胰腺组织发挥保护作用[48]。在DBTC复制的慢性胰腺炎小鼠，给予柴胡疏肝散治疗后小鼠血清淀粉酶活性、透明质酸的含量明显降低，SOD活性呈回升趋势，而丙二醛明显下降并维持在较低水平，提示柴胡疏肝散可以通过提高胰腺组织的抗氧化能力，有效延缓胰腺纤维化的发展[49]。

综上所述，ROS增加可通过增加腺泡细胞凋亡促进慢性胰腺炎的发展，许多中医药单体或者复方具有抗氧化功能，有望通过减少氧自由基的形成，遏制慢性胰腺炎的进展。

6 小结与展望

中医药可以通过调节胰腺纤维化微环境延缓胰腺纤维化进程，中医药复方、单体及提取物可抑制PSC活化、炎性细胞浸润和炎症因子释放、腺泡细胞凋亡等，以减少胰腺纤维化的形成，减轻胰腺实质的损伤。但是，由于中医药防治慢性胰腺炎胰腺纤维化的机制研究以动物实验和细胞实验为主。因此，这些研究结果在临床的转化还需要加快。随着对慢性胰腺炎胰腺纤维化机制的深入认识，今后的研究应立足中医药防治慢性胰腺炎的临床疗效，通过临床实验与动物实验相结合，进一步深入研究中医药防治胰腺纤维化的机制，为中医药在慢性胰腺炎的临床应用提供充足的科学依据。