实验性胰腺炎研究现状

www.cnkang.com 2007-3-22 15:10:00 中华康网

　　摘要胰腺炎尤其是急性重症胰腺炎是内科较为凶险的疾病，本文就近年来该疾病的一些实验性研究现状包括动物模型制备、发病机制以及治疗等作一概述。

　　自从17世纪中期，Wirsung首先从解剖学上发现胰腺并证实胰管的存在，至18世纪后期，Alberti首例报道胰腺感染或肿瘤，胰腺炎一直是医学领域中不断探索的课题。直到今天，急性重症胰腺炎的发病机制仍未完全阐明且治疗也终未能总结出卓有成效的方案，其病死率仍达20%～30%。为此，诸多学者进行了大量的动物实验研究，再将与此相关的国内外主要研究现状作一概述。

　　1动物模型的制备

　　急性胰腺炎动物模型的制备方法较多，根据实验的具体要求以及使用化学药品的剂量不同，可分别致轻至中度水肿性胰腺炎、出血和（或）坏死性胰腺炎。用于制模的动物常有Wistar、Spraque-Dawley大鼠、小鼠、负鼠、豚鼠、犬、猫、猪、猴。雨蛙肽（caerulein）是常用的制模诱导剂，一般使用剂量为12～20μg/kg皮下注射每小时1次，共4次或每日3次，共2天。Abdo等[1]曾比较了不同剂量（15μg/kg、20μg/kg）雨蛙肽皮下注射和静脉推注的效果，结果发现，两组生化指标测定及组织学检查均属急性水肿型胰腺炎，因此认为，皮下注射这一简单方法已足以诱导急性水肿型胰腺炎模型以供实验之用。牛黄胆酸（taurocholiac acid）是常用于制备急性出血坏死性胰腺炎的制剂，我们于1988年开始，用5%牛黄胆酸钠制造动物急性重症胰腺炎模型进行研究，一直沿用至今。曾用大鼠、家兔及狗造模，结果均非常满意，并发现胰腺病变程度与牛胆酸钠诱导浓度呈正相关[2]。除此之外，胰腺炎模型的制备方法还有很多，如结扎胰、胆管或胰胆共通管以及利用闭合十二指肠襻（CDL）的方法来诱导急性出血坏死性胰腺炎；利用暂时性阻断胰血供然后再开放血管以造成胰腺炎症状态的缺血-再灌注模型；利用通过中心静脉或脾动脉注射CaCl2(0.6mmol·kg-1·h-1)形成动物高钙血症而致急性胰腺炎模型；利用腹腔内注射乙硫氨酸（DL-ethionine）或通过剖腹对胰腺组织的直接挫伤而导致胰腺炎模型；利用对动物喂食缺乏胆碱而辅加乙硫氨酸（CDE）饮食所致出血性胰腺炎模型。近来，Azima等[3]提出一种可逆性急性胰腺炎模型的制备方法，即通过一聚丙烯绳结圈扎游离的总胆管并于24小时后松解，结果证实，经此处理后第三周的动物，其组织学已显示几乎正常的胰腺组织，提示急性胰腺炎已完全恢复，故认为此模型可用于发病机制及治疗干预的研究。关于慢性胰腺炎模型的制备，文献报道相对较少，Delaney等[4]曾在40只大鼠中进行实验，腹腔内注射L-精氨酸（L-arginine）500mg/100g且在以后的10天内注射250mg/100g共3次，结果发现，仅在第一个24小时大鼠血清淀粉酶升高，表现为严重的水肿性胰腺炎，而至第五天时，90%受损的胰腺泡已被脂肪组织所替代，且这种改变一直将延续至以后六个月，故作用认为此方法提供了一种简单的、导致胰腺慢性损伤的模型。

　　2发病机制研究

　　2.1酶的变化

　　在胰腺炎的发病机制中，各种因素导致胰酶的激活，引起胰腺自身消化仍是急性胰腺炎发生乃至发展的核心。众多研究显示，胰蛋白酶、糜蛋白酶、组织蛋白酶、淀粉酶、磷脂酶A2，D、溶酶体酶、弹性蛋白酶、超氧歧化酶、羟基酯水解酶、酪氨酸激酶、核糖核酸酶以及某些脂氧化酶产物（如LBT4和15-HETE）等等，其活性都在急性胰腺炎时明显增加且疾病的严重程度呈显著相关。其中最主要也是研究最多的则是胰蛋白酶（trypsin）。Merriam等[5]曾在结扎总胆胰管诱导的大鼠急性胰腺炎模型中利用多克隆抗体检测胰蛋白酶原激活肽（TAP）的变化，结果发现，与假手术组对比，实验组24小时和48小时时血清及胰组织中TAP含量显著增高，且此变化早于胰腺泡细胞的破坏，因此提示，胰内蛋白酶的激活与胰腺炎的发生有关。同时，还有研究则进一步表明，胰蛋白酶的激活将对轻症胰腺炎向重症胰腺炎发展产生影响。而Niederau等[6]又指出，不同浓度的胰酶作用也不相同。研究显示，弹性蛋白酶在纳摩尔（nmol）浓度时已对胰腺泡细胞造成明显损害；脂酶和糜蛋白酶仅在微摩尔（μmol）浓度时才有作用；而胰蛋白酶即使在毫摩尔（mmol）浓度时也无显著作用。此外，Lowe等[7]在雨蛙肽诱导的胰腺炎中研究胰酶原颗粒膜蛋白GP2，证实胰腺炎后8小时血清淀粉酶、脂酶和GP2浓度都达到峰值。至48小时，淀粉酶和脂酶的浓度分别只有峰值浓度的5.5%和0.5%，而GP2的浓度却仍有峰值浓度的70%。因此认为，GP2是研究急性胰腺炎很有价值的血清标志物。

　　2.2微循环变化

　　胰腺微循环障碍常常是急性胰腺炎发病因素之一。Klar等[8]曾在12只家兔中分别比较了不同类型胰腺炎时胰腺微循环的改变，研究采用活体显微镜测定胰毛细血管密度、血球速率及血浆标志物FITC-葡聚糖70的分布，结果指出，不管是水肿性或坏死性胰腺炎，早期均可记录到显著的FITC-葡聚糖外渗，其中前者以血球速率增加显示充血为主要表现，而后者则相反，表现为灌注毛细血管数量的减少，因此认为，胰微血管灌注的变化是决定胰腺炎发病的重要因素之一。同样，Kerner等[9]也在动物胰腺炎模型中观察到功能性胰毛细血管密度以及胰单位组织灌注血量的减少，且提出胰腺微血流障碍还与胰腺炎的严重程度呈相关性。有数据表明，急性胰腺炎后10分钟即可见胰微循环血流减少（11.86%±4.91%）且至20小时末仍明显降低（9.14%±5.87%），与发病前（21.71±11.40%）有显著差别。

　　2.3细菌易位

　　在胰腺炎的发病过程中细菌乃至真菌的感染是影响疾病严重程度甚至死亡率的重要因素。为此，一些基础研究着力于证实感染源的存在以及细菌易位与胰腺炎的关系。Kazantsev[10]曾在16条犬中利用标记pUC4K质粒的大肠杆菌（E.coli6938K）研究坏死性胰腺炎时的细菌移居和感染源，结果显示，实验组动物小肠呈明显的缺血性改变且细菌移居至胰腺（n=5）及肠系膜淋巴结（n=6），而对照组则无细菌移居（P＜0.05），故认为肠道是胰腺感染的发源地且胰腺炎时肠粘膜的缺血性损伤将促进细菌移居的发生。同样，Iwasaki等[11]在坏死性胰腺炎模型中证实，胰组织细菌培养阳性率在单纯胰腺炎及胰腺炎加全结肠切除的大鼠中分别为40.7%和6.0%(P＜0.001)，且后者生存率也明显提高，也进一步证实了上述结论。此外，又有研究比较了细菌移居感染与胰腺炎时胰腺坏死程度的关系，发现胰腺炎后96小时，对照组几乎无细菌感染发生，而轻、中、重度胰腺炎组细菌感染率分别为37.5%、50.0%和75.0%(P均＜0.05)，同时胰腺坏死的组织学评分，对照组0.3±0.1与轻症组0.6±0.1之间无统计学差异，而与中1.1±0.2、重1.9±0.2症组之间存在显著差异，提示细菌感染与胰腺坏死及胰腺炎的严重程度有关[12]。

　　2.4炎症介质或细胞因子

　　在急性胰腺炎尤其是重症胰腺炎期间，某些炎症细胞及胰腺组织释放炎症介质和细胞因子，影响胰腺炎的病程。其中研究较多的是白介素（IL）、肿瘤坏死因子（TNF）以及转化生长因子（TGF）。IL-1是一种由胰腺产生的前炎症细胞因子，Fink等[13]曾在诱导胰腺炎模型前给予IL-1受体拮抗剂（IL-ra），发现阻断IL-1受体能显著降低胰淀粉酶的释放和胰组织的坏死，且呈剂量依赖关系。Norman等[14]则进一步利用基因工程技术证实，不管是IL-1r基因缺乏或是经药物阻断IL-1r都能显著减少胰酶的释放和减轻胰腺的空泡形成、水肿、坏死和炎症，且动物的生存率也得以提高，故推测IL-1r的激活虽然不是胰腺炎发生的必须因素，但对胰腺炎时胰腺的炎症、损伤即胰腺炎的发展却是必不可少的。长期以来，IL-2被认为是维持正常免疫功能和抵御感染的重要因素，至于IL-2在胰腺炎中的作用机制尚研究不多。近来，Curley等[15]在CDE饮食诱导的小鼠胰腺炎中检测第三和第十天时的IL-2水平，发现IL-2的产生均明显减少（第三天：32%，P＜0.05；第十天；48%，P＜0.005），因此认为，胰腺炎的发生与动物本身免疫功能的削弱有关。至于IL-10，研究证实，无论于胰腺炎前或后应用，都能降低血清淀粉酶，抑制炎症介质介导的巨噬细胞释放，减少胰组织的水肿、出血、坏死，从而减轻胰腺炎的严重程度，降低胰腺炎的死亡率[16]。TNF作为炎症过程中的另一种潜在因子，也在胰腺炎的发展中起重要作用。Hughes等[17]研究证实，TNF水平在胰腺炎动物中显著提高，与对照组存在明显差异（181pg/ml±26.8pg/ml比24.6pg/ml±8.9pg/ml,P＜0.001），当应用抗TNF-α多克隆抗体以阻断TNF-α后则能明显减轻胰腺炎的严重程度且提高生存率。关于TGF的作用，Kimura等[18]通过免疫电镜对TGF-β1的研究表明，胰腺炎后12～24小时，胰小叶间及小叶内即出现明显的多形核白细胞渗出及纤连蛋白和TGF-β1的沉着，故认为这种在胰腺炎早期即出现的变化与胰组织修复过程细胞外基质中纤连蛋白和Ⅲ型胶原的产生有关。

　　2.5氧自由基（O2）与一氧化氮（NO）

　　氧自由基与急性胰腺炎的发病以及胰腺炎时胰外脏器的损伤均有密切关系。Kishimoto等[19]利用化学发光探针MCLA和高敏感光子计数技术检测了大鼠急性胰腺炎时胰腺及肝脏表面的超氧自由基，发现胰腺后2～3小时即有O2的产生。Ito等[20]又在大鼠的胰腺炎中进一步研究了O2的来源，结果发现，在用氮芥造成白细胞减少的动物中，其O2的产生减少且胰腺的损害也相对减轻，提示中性粒细胞可能是胰腺炎时O2激活产生O2的来源。一氧化氮（NO）具有调节微循环，维持毛细血管完整性及抑制白细胞粘附等作用，近来，Molero等[21]又研究了其与胰腺炎时胰基础分泌的关系，结果示，NO合成酶抑制剂（L-NAME）增加淀粉酶血症、脂酶血症和髓过氧化酶活性，从而加重胰组织损害，而此作用能被NO供者（L-精氨酸）所逆转。因此，NO不管从减少胰酶释放还是调节微血管灌注等方面都对急性胰腺炎的发展和病变的严重程度起着改善作用。

　　2.6基因研究

　　急性胰腺炎发病机制的研究已进入了分子水平。目前证实，与胰腺炎相关的基因有：胰腺炎相关蛋白（PAP）基因、谷氨酸合成（GS）基因、胰腺内白介素1β（IL-1β）基因和肿瘤坏死因子（TNF）基因。其中，PAP基因是研究较多的，PAP是一种与凝集素相关的分泌蛋白，许多研究表明，PAPⅠ和PAPⅡ都在胰腺炎的急性阶段呈过度表达。Dusetti等[22]曾在动物体内和体外利用重组腺病毒研究了受PAPⅠ启动基因片断驱动的氯胺苯醇转乙酰酶（CAT）基因的表达，结果显示，正常动物中CAT活性处于较低水平，而在诱导胰腺炎后，CAT的表达仅在胰腺中呈显著增高，由此提示，PAPⅠ基因在胰腺感染期间呈上调趋势。当然，对此也有部分学者持不同意见，如Fu等[23]在小鼠实验中利用分子生物学技术（Northern blotting）检测PAP-Ⅰ mRNA表达以试图阐明PAP基因表达的调节机制，结果出乎意料地发现，PAP-ⅠmRNA在正常的胰腺和小肠中表现为高水平，而在胰腺炎后3小时却表现为快速下调，且至72小时又慢慢回升至胰腺炎前水平。此外，一些研究也表明，TNF基因、IL-1β基因和GS基因在急性胰腺炎期间表达均升高呈上调趋势，且表现出组织特异性并与胰腺的损伤和炎症的严重程度相关。

　　凋亡（apoptosis）或称细胞程度性死亡是当今医学领域研究的热点，Kaiser等[24]曾用不同方法诱导的动物胰腺炎模型研究胰腺组织坏死程度与胰腺腺泡细胞凋亡之间的关系，发现两者呈负相关。

　　3治疗研究

　　归纳针对胰腺炎治疗的基础实验研究，大致集中于下列方面：胰酶抑制剂、胆囊收缩素受体拮抗剂（CCKr-A）、缓激肽受体拮抗剂、血小板活化因子（PAF）、抗氧化剂、生长抑素、抗菌素以及其他一些如右旋糖酐、5-FU、多巴胺、前列环素、抗栓酶、TNF-α、单克隆抗体、腹腔灌洗、血管内照射等等的应用。众多实验证实，胰蛋白酶抑制剂（PSTI），如FOY、E3123、R44S等以及脂氧化酶抑制剂AA-816和某些鸦片类制剂BPN均能显著降低胰腺炎时血清胰蛋白酶、脂酶、淀粉酶、组织蛋白酶B等的合成与分泌，减少胰腺腺泡细胞的空泡形成、间质水肿、脂肪坏死，从而对减轻疾病的严重程度有显著意义[25]。CCKr-A如CR1409、KSG-504、L-364.718、PYY等则通过阻断内源性CCK发挥降低胰酶、减轻胰组织损伤、加速DNA合成作用，且存在剂量依赖关系[26]。PAF作为胰腺炎感染的一种介质并参与发病机制已引起关注，研究证实，PAF受体的特异性拮抗剂，如BN52021、BB-882等除了能降低胰酶活性、减轻胰组织病理损伤外，还能提高微循环的血流速度从而降低胰腺炎动物的死亡率及延长平均存活时间。HOE-140作为一种缓激肽B2受体拮抗剂，不管于胰腺炎前或后治疗均能缓解低血压、减少腹水量，提高24小时生存率（用药组70.3%，对照组35.6%，P＜0.001），且提示此作用可能与HOE-140在胰腺炎早期即发挥维持血流动力学作用有关[27]。

　　氧自由基释放的增多在急性胰腺炎发病机制中起着重要作用，为此，一些研究着重于抗氧化和抗氧自由基的治疗。Sledzinski等[28]应用一种低分子最超氧歧化酶（SOD）类似物4-羟基-TEMPO治疗大鼠急性胰腺炎，发现该物质能阻止脂质过氧化物的形成，防止由氧自由基引起的胰损害并由此明显降低动物的死亡率，故认为抗氧化治疗能改变急性胰腺炎的转归。

　　关于抗感染药物的治疗作用，目前多数研究认为能降低胰酶活性，减轻胰腺坏死程度，防止感染发生进而改善生存。但Richter等[29]通过对分离的胰腺腺泡细胞研究提出不同观点，认为抗感染药物并不能有效减轻胰腺腺泡细胞膜的损伤，改善细胞内能量代谢以及组织形态学的改变。

　　近年来，生长抑素是胰腺炎治疗中的又一热点。奥曲肽（octreotide）作为生长抑素的一种长效衍生物在胰腺炎治疗方面显示其有效性，实验证实，奥曲肽能显著降低血清淀粉酶和脂肪酶活性，减少高钙血症和酸血症发生并减轻胰腺损伤。但也有报道提及，对70只大鼠中的研究表明，奥曲肽治疗组与对照组之间胰组织形态学的改变、生化指标乃至死亡率并不存在差异，认为治疗作用很小[30]。至于奥曲肽究竟能否改善胰腺炎的死亡率，目前仍缺乏大样本多中心的资料。此外，8肽及14肽生长抑素对胰腺炎时Oddi括约肌的作用也尚有争议。我们最近的实验性重症胰腺炎研究提示，两种生长抑素衍生物对Oddi括约肌均有降低基础张力或降低收缩幅度的作用，且14肽的作用较强，当然，这些仍有待通过临床应用的配对比较研究加以证实。

　　鉴于祖国医学的宝贵理论，国内一些学者还致力于中药对胰腺炎的治疗，已有许多研究证实，柴胡、丹参、大黄、川芎嗪等对胰腺炎时的内毒素血症、血液流变学变化、TXA2/PGI2失平衡、清除氧自由基、抑制胰酶及脂质过氧化物活性、减轻胰组织损害等都有直接或间接的作用。这些都为中西医结合治疗奠定了必要的理论基础[2]。

　　总之，急性胰腺炎尤其是急性重症胰腺炎仍为当前困扰临床治疗的一个问题。围绕其发病机制及治疗的基础研究仍需进一步深入，以不断努力，寻求发现。

　　参考文献

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