高甘油三酯血症性急性胰腺炎的发病机制研究进展

王池，段丽芳，许小凡，张红,3*

1陕西中医药大学基础医学院，陕西咸阳 712046；2陕西中医药大学医学科研实验中心，陕西咸阳 712046；3陕西中医药大学陕西省国际合作基地/免疫炎症相关疾病中医药防治国际联合研究中心，陕西咸阳 712046

急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP)是胰腺自我消化并波及周围组织的炎症性疾病，可引起胰腺坏死、全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)甚至多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)[1]。既往认为胆石症及酒精是导致AP的主要原因，但是近年来的大量研究表明，高甘油三酯血症(hypertriglyceridemia，HTG)已逐渐成为引发AP或导致AP病情加重的重要因素[2-4]。张娜等[5]对中国近10年AP病因的变化特点进行Meta分析，结果显示，HTG已超过酒精成为AP发生的第二大病因。学者也将这种合并HTG的AP称之为高甘油三酯血症性急性胰腺炎(HTG-AP)，并对其发病机制进行了大量研究。本文就HTG-AP的相关发病机制进行综述。

1 HTG与AP的关系

虽然在临床上，HTG患者并非都会发生AP，但大量临床研究发现HTG与AP密切相关[6]。Pascual等[7]收集巴伦西亚大学附属医院治疗的1457例AP患者的病例资料，观察患者血清三酰甘油(triglyceride，TG)水平与AP严重程度的相关性，根据入院后48 h内TG水平，将患者分为正常或轻度HTG组(<2.26 mmol/L)、中度HTG组(2.26～8.46 mmol/L)、重度HTG组(≥8.46 mmol/L)等，并观察患者的胰腺坏死率，结果发现，轻、中、重度HTG组的胰腺坏死率分别为9.2%、14.3%、26.3%，单器官衰竭率分别为11.2%、15.6%、20.0%，多器官衰竭率分别为2.5%、5.2%、6.7%，ICU转入率分别为3.6%、6.5%、15.6%，证实血清TG水平与AP的严重程度呈正相关。Bálint等[8]及Zafri等[9]的研究也证实，伴发HTG的AP患者，其并发症发生率及AP复发率均明显增高，HTG可作为协助评估AP病情及预后的重要指标。陈雷等[10]收集武汉大学人民医院2015年1－12月收治的胆源性胰腺炎及HTG-AP患者，发现与胆源性胰腺炎相比，HTG-AP患者的重症倾向虽不明显，但随着TG水平升高，其急性肾损伤发生率逐渐升高，重症化趋势也更加明显。可见HTG与AP关系密切，HTG可能是加重AP病情的重要因素。在动物实验中也观察到了类似的结果。Zheng等[11]使用高脂饲料饲喂SD大鼠2 周后，通过雨蛙肽(caerulein)复制AP模型，发现高脂饲料组大鼠不仅血清TG、总胆固醇含量升高，淀粉酶、肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-6等炎性因子水平以及胰腺组织病理学评分均明显高于普通饲料组，提示HTG是导致AP加重的重要因素。

目前尚不清楚H T G 能否作为独立因素引起A P 的进展。最近一项研究对9 5 例H TG 患者(TG>20 mmol/L，平均38.1 mmol/L)随访12年，发现其中15.8%的患者发生了AP，AP发作时TG水平均超过20.5 mmol/L[12]。提示TG水平过度升高可能作为单独的危险因素导致AP的发生。Lloret Linares等[13]以血清TG>11.3 mmol/L为标准，纳入129例HTG患者并随诊6年发现，20.2%的患者发生了AP，且AP发作时TG水平明显升高(可达50.5 mmol/L)。基于以上研究结果，目前大多数学者认为HTG是引发AP的重要因素，HTG水平可决定AP的发生概率。当前临床上已将血清TG≥11.3 mmol/L作为诱发AP的危险因素[12]。

Pan等[14]采用泊洛沙姆407(poloxamer 407，P-407)诱导小鼠HTG，发现P-407可剂量依赖性地引起TG水平升高，在此基础上进一步给予caerulein诱发AP发现，低剂量caerulein(5 μg/kg，常规复制AP模型需50 μg/kg)即可诱发HTG小鼠胰腺损伤，因此提出HTG可明显增加AP发生的敏感性。该团队进一步制备了重度HTG大鼠模型——甘油磷酸肌醇锚定高密度脂蛋白结合蛋白1基因缺陷大鼠，此种TG水平极高的大鼠接受普通饲料喂养也可出现自发性AP，而用高脂饲料喂养后，血清TG水平可达11.3 mmol/L，只需10～14 d即可100%出现自发性AP[15]。由此提出，当TG水平重度升高时，可以出现自发性AP，血清TG水平过高是诱发AP的独立病因[14]。

2 HTG-AP的发生机制

胰腺腺泡细胞内富含脂肪酶，可水解TG，产生游离脂肪酸(free fatty acid，FFA)及甘油。生理条件下，TG水解产生的脂肪酸主要与血浆白蛋白结合，是体内的能源物质之一，而当发生HTG时，过多的脂肪酸在血清中以游离形式存在，即FFA[2,16-18]。Saharia等[19]采用高浓度TG灌注液灌注犬胰腺组织，发现4 h后血清FFA水平明显增高，同时可见胰腺组织损害明显加重；进一步采用FFA直接进行胰腺灌注时发现，胰腺损伤出现时间更早，损伤程度更重。上述结果提示FFA可能是HTG导致AP的重要因素。

Navina等[20]发现，肥胖的AP患者胰腺中脂肪含量明显增加，胰腺坏死清创液中的FFA浓度可达(7.8±2.9) mmol/L，而清创组织匀浆上清液中FFA浓度高达65 mmol/L，提示肥胖的AP患者胰腺内脂肪产生的FFA可能是加重胰腺损害的重要原因。为进一步确定FFA与AP之间的关系，Patel等[21]对比了ob/ob小鼠[胖小鼠，体重(42.7±2.6) g]与C57BL/6小鼠[瘦小鼠，体重(26.4±0.5) g]复制AP模型后的病变差异，发现ob/ob小鼠因大量内脏脂肪分解，血清FFA水平明显升高，伴大量内脏脂肪坏死，表现为干酪样的白色钙皂，并于造模第2～3天全部死亡，而C57BL/6小鼠无死亡。进一步采用脂肪酶抑制剂奥利司他治疗后发现，ob/ob小鼠内脏脂肪及胰腺坏死减轻，血清FFA水平降低，死亡率也明显降低[20]。提示胰腺分泌的脂肪酶可通过分解过多的内脏脂肪加速胰腺坏死。

为进一步证实FFA与腺泡细胞损伤的关系，有学者采用Transwell体系对脂肪细胞及腺泡细胞进行共培养，发现单独培养时两种细胞形态均正常，而在共培养体系中可见大量腺泡细胞坏死，同时，培养基中FFA浓度明显增高[20]，提示脂肪细胞分解产生过多的FFA可能是腺泡细胞坏死的重要原因。以上研究均证实，FFA的大量堆积对于加速腺泡细胞坏死起重要作用。

大量研究结果显示，HTG-AP的发生机制主要包括过多的FFA引起氧化应激、Ca2+超载、内质网应激及微循环障碍等，具体如下。

2.1 氧化应激 研究发现，HTG-AP伴发胰腺组织超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽(glutathione，GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)等抗氧化物生成减少，而NADPH氧化酶(NADPH oxidase，NOx)、过氧化氢酶等促氧化酶的生成增加，抗氧化剂/氧化剂失衡，引发炎症反应，进一步加重胰腺损伤[22-26]。在对HTG-AP胰腺组织进行病理分析时，发现胰腺组织中有大量巨噬细胞浸润，并产生促炎因子，进而加速了细胞呼吸及氧自由基的产生[27]。进一步深入探究胰腺组织局部浸润的巨噬细胞表型变化时发现，巨噬细胞发生了极化偏移，以M1型巨噬细胞为主，而M1型巨噬细胞可促进细胞因子及氧自由基的过度产生[28]。

Hong等[24]使用高脂饲料饲喂SD大鼠8周，逆行自胰胆管注射5%的牛磺胆酸钠复制HTG-AP模型，发现在血清F FA增多的同时，氧化应激产物过氧化脂质(lipid peroxide，LPO)及丙二醛(malondialdehyde，MDA)水平明显升高，胰腺组织SOD及GSH的水平明显下降，提示在HTG-AP进展中存在氧化应激。进一步研究氧化应激致HTG-AP损伤的机制，发现胰腺组织Toll样受体4(Toll-like receptor-4，TLR4)、坏死标志物受体相互作用蛋白3(receptor interacting protein 3，RIP3)、核因子(NF)-κB p65及TNF-α的表达上调，而给予TLR4抑制剂TAK-242后，胰腺组织炎症损伤减轻，炎性因子RIP3、NF-κB p65及TNF-α表达减少，MDA、LPO水平下降，SOD、GSH水平升高[24]，提示HTG-AP进展过程中的炎症损伤可能会促进胰腺的过氧化反应，进而加重HTG-AP的病情。

研究者进一步聚焦炎症反应与氧化应激之间的相互作用机制时发现，高脂饮食可通过活化RIP3加重非酒精性脂肪肝的氧化应激反应，而RIP3敲除小鼠肝脏脂肪变性、炎症反应及氧化应激均明显减轻[29]。而在离体细胞层面，采用棕榈酸(palmitic acid，PA)培养肝细胞发现，沉默TLR4后肝细胞RIP3的表达降低[29]。He等[30]的研究也发现，RIP3敲除可明显减轻caerulein诱导AP的严重程度。但HTG-AP是否也存在RIP3调控的氧化应激还需进一步研究。

研究还发现，高脂饮食可上调心血管、肾脏、脂肪组织及大肠NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4，NOx4)的表达，引起氧化应激损伤[31-32]。而NOx是机体促氧自由基生成的主要酶类之一，其活性变化对局部组织甚至全身的氧自由基水平具有重要影响[33]。有学者对SD大鼠HTG-AP模型进行研究发现，除胰腺炎症及肾损伤外，肾小管上皮细胞NOx2及NOx4均呈高表达，而采用罗布麻宁(apocynin)抑制NOx4活性后，胰腺及肾脏的损伤程度减轻，氧自由基及炎性因子的表达减少[34]。由此可见，氧化应激在HTG-AP的发生中也发挥了重要作用。

2.2 钙超载 近年来，越来越多的研究证实脂代谢异常也可影响细胞钙水平[20,35]。Yang等[35]采用1 g/L乳糜微粒(chylomicrons，CMs)刺激胰腺腺泡细胞发现，细胞内Ca2+浓度迅速升高达到高峰并维持在较高水平，此时给予胆囊收缩素(cholecystokinin，CCK)-8刺激，可见细胞内Ca2+浓度进一步升高，随后出现第2个高峰，而脂肪酶抑制剂奥利司他可明显抑制腺泡细胞内Ca2+浓度的升高，提示胰腺腺泡细胞钙超载与脂代谢紊乱相关。深入探讨HTG导致胰腺腺泡细胞钙超载的机制，发现HTG可诱发细胞膜及细胞器脂质过氧化，导致相应钙通道功能障碍，使Ca2+进入细胞内，而胰腺腺泡细胞内钙超载可进一步加速胰蛋白酶原活化，加剧胰腺损伤[35]。

Navina等[20]采用不同类型的脂肪酸刺激胰腺腺泡细胞，发现不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acids，UFA)不仅可导致胰腺腺泡细胞坏死，升高细胞中的Ca2+浓度，还可促使腺泡细胞内的LDH漏出至培养基中。进一步给予细胞内钙库的选择性螯合剂2-双(2-氨基苯氧基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸[1,2-bis(2-aminophenoxy)-ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid，BAPTA]发现，在胰腺腺泡细胞损伤减轻的同时，所释放的LDH也减少，可见腺泡细胞钙超载在高脂诱发的胰腺损伤中发挥重要作用。关于腺泡细胞受到UFA刺激发生钙超载时Ca2+的主要来源，有课题组研究发现内质网钙库IP3Rs抑制剂咖啡因及IP3抑制剂U-73122并不会阻断高浓度UFA所致的胰腺腺泡细胞钙超载[6]，提示高浓度UFA诱发的钙超载并不是通过IP3介导的。这一结论也被Criddle等[36]的研究证实：高浓度的UFA主要通过抑制线粒体复合物Ⅰ、复合物Ⅳ的形成抑制ATP的生成，影响钙泵功能，导致胰腺腺泡细胞钙超载。另有研究指出，UFA可引起蛋白激酶C(protein kinase，PKC)的亚型如PKC-α、PKC-δ及PKC-ε的表达上调，引发钙超载[6]。由上可见，UFA可能通过不同的途径引起腺泡细胞钙超载，促进AP的发生。

2.3 内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERS)

内质网(endoplasmic reticulum，ER)是细胞内蛋白质加工及钙储存的主要部位，对应激极为敏感。ERS的主要特征是未折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)，包括3条重要的信号通路：IRE1(inositol-requiring ER-to-nucleus signal kinase 1)通路、PERK(protein kinase-like ER kinase)通路、ATF6(activating transcription factor 6)通路[37]。研究发现，高脂饮食本身能够诱导肝脏、脂肪及骨骼肌组织发生ERS，激活与脂质代谢和炎症密切相关的IRE1a-sXbp1信号通路(ERS的经典通路)[38]，提示脂代谢紊乱可能促进ERS的发生。另有研究指出，HTG-AP大鼠胰腺细胞内钙水平显著升高的同时，ERS相关蛋白表达也明显增加[39]，提示ERS可能参与了HTG-AP的发生。

为了探索高脂引起ERS的机制，Danino等[40]以脂肪酸作用于胰腺外分泌细胞AR42J，发现不同类型的脂肪酸对ERS的效应存在差别：饱和脂肪酸可以改变Xbp1的剪接，提高UPR相关蛋白(CHOP、Xbp1、Bip)的转录水平及TNF-α、转化生长因子-β(TGF-β)的水平，上调Xbp1的表达，继而显著加重ERS；多不饱和脂肪酸只引起较轻的ERS，而单不饱和脂肪酸则可减轻ERS。有研究采用高浓度的PA刺激AR42J细胞发现，细胞在出现严重ERS的同时，Xbp1剪接明显增加，提示Xbp1与ERS密切相关[40]。Zheng等[11]在HTG-AP的研究中发现，IRE1αsXbp1通路异常活化可导致ERS以及进一步的胰腺损伤。Wu等[41]在体外研究中以0.1 mmol/L PA刺激胰腺腺泡细胞后，再给予20 pmol/L CCK刺激，发现经PA预处理后，ERS相关蛋白表达明显增多，炎性信号通路被启动，NF-κB、TNF-α、IL-6及IL-1β的表达均明显增高；而给予ERS抑制剂4-苯基丁酸(4-phenylbutyric acid，4-PBA)后，ERS相关蛋白表达减少，胰腺腺泡细胞的炎症反应及损伤均明显减轻。以上研究结果提示ERS参与了PA诱导的胰腺腺泡细胞损伤，可能与HTG-AP密切相关，但其具体机制还需进一步探究。

以往研究还发现，在H T G-A P 进展过程中，E R S 与自噬紊乱密切相关。Me i 等[42]使用高脂饲料喂养雄性SD大鼠2周后，经腹腔注射caerulein(50 μg/kg，4次)建立HTG-AP大鼠模型，结果发现胰腺组织ERS水平升高，自噬小体也明显增多，自噬标志物LC3及P62表达增多，提示HTG-AP进展过程中存在自噬紊乱及自噬流障碍；给予雷帕霉素(mTOR抑制剂，自噬激活剂)后，胰腺组织mTOR减少，P62、LC3的表达也下降，ERS及炎症反应的相关指标也显著改善，表明自噬流修复可以抑制ERS，改善HTG-AP的胰腺损伤。为进一步研究ERS与自噬之间的关系，有研究采用500 μmol/L PA孵育胰腺腺泡细胞12 h后，给予200 nmol/L caerulein刺激30 min模拟体外HTG-AP模型，发现自噬流受损的同时ERS相关指标也发生了明显变化；给予20 μmol/L内质网应激抑制剂4-PBA后，ERS得到改善，同时P62及LC3等自噬相关指标表达也下降，提示内质网应激可能参与了自噬流障碍；另一组给予200 μmol/L雷帕霉素，在自噬恢复的同时，ERS亦得到明显改善[42]。上述结果提示，在HTGAP模型中，自噬流受损与ERS密切相关，均参与了HTG-AP的发生，但其具体机制尚需进一步研究。

2.4 微循环障碍 随着对HTG-AP发病机制的深入研究，学者们发现，过量的FFA不仅可直接造成胰腺损伤，还可引起胰腺微循环障碍[22]。HTG可通过增加AP患者血液黏滞度，尤其是血浆内较大直径的乳糜微粒，使毛细血管阻塞，加重胰腺缺血，并且会增加局部栓塞及血栓形成的风险[43-44]。有研究对比了普通AP与HTG-AP仓鼠的胰腺微环境变化，发现HTG-AP仓鼠的胰腺微循环系统结构异常紊乱，毛细血管壁上黏附了大量白细胞，甚至发生组织浸润[45-46]。当血清FFA水平增高时，FFA分子聚集成具有洗涤剂性质的胶束，直接损伤胰腺的血管内皮细胞，导致胰腺的局部缺血，引发酸中毒，激活溶酶体组织蛋白酶-B，进而使胰蛋白酶原活化形成胰蛋白酶，导致胰腺自身消化并发生损伤[47-48]。

此外，FFA还可直接损伤血管内皮细胞，进一步引发血管通透性增加，使血液发生渗漏或激发血管内凝血，从而加重血管损伤[49]。发生HTG时，血液中过度升高的TG除了减慢胰腺微循环的血流速度，加重胰腺血管内皮细胞超微结构损伤外，还可促使血小板释放大量的缩血管物质血栓素A2(thromboxane A2，TXA2)，减少血管内皮细胞释放的扩血管物质如前列腺素I2(prostaglandin I2，PGI2)，使TXA2/PGI2失衡，从而引起毛细血管床过度收缩，加重胰腺微循环障碍，甚至引发大量微血栓的形成，导致胰腺的缺血及梗死[50]。HTG可减慢胰腺血流速度，而高脂血症患者如果合并酒精、胰管梗阻等病因时，胰腺微循环损伤会进一步加重，引发或促进HTG-AP的进展[43,51]。

3 总结与展望

HTG-AP是由高水平TG引起的胰腺炎症，HTG作为引发AP的病因基本已经得到公认。目前多认为HTG-AP是由于TG水解后产生的FFA所导致的病理学改变，FFA可以通过氧化应激、Ca2+超载、内质网应激、微循环障碍等途径引起或加重胰腺的炎症反应。然而，由于这些途径也是AP发病的关键环节，目前有关HTG-AP发病的特异性机制尚未阐明，使得临床治疗HTG-AP的主要手段仍集中在降脂及缓解症状等一般治疗，缺乏有针对性的治疗手段，未来需深入探究HTG-AP发病的核心机制，为HTG-AP的治疗提供新的靶点和思路。