胰腺炎的转化研究与临床运用
一、急性胰腺炎
急性胰腺炎（AP）特别是重症急性胰腺炎（SAP）是常见危急重症，死亡率高、疾病负担重。由于AP的病理生理学机制极其复杂，时至今日尚未完全阐明，不同时期人们对其的认识都有其时代的局限性。近年来，经过国内外学者的努力在AP诊治方面取得了长足的进步。20世纪30～50年代，虽然AP以保守治疗为主，但通过大量临床病例的积累，人们发现虽然通过保守治疗使病情较轻的AP病人死亡率相对下降，但病情较重的病人保守治疗后死亡率竟超过了80%。临床意识到胰腺的坏死与病人预后的关系十分密切。因此，从20世纪60～70年代，SAP的治疗开始由保守治疗向早期外科干预转变。恰在此时，营养支持和液体治疗的研究成果亦广泛转化为临床应用，以上均对改善该疾病疗效，降低术后死亡率起到了至关重要的作用。由此可见，“转化医学”不但提高了当时AP的疗效，亦使其综合治疗模式初露端倪。
20世纪80年代开始，AP的外科治疗进入了崭新的历史阶段。进入21世纪后，科技进步成果转化为医学临床应用的最大亮点是微创技术的开展与迅速普及，再一次促使AP治疗模式发生转变。当今，学科与亚专业越分越细。在AP整体化治疗过程中，由单一学科“独当天下”的时代已经过去了，现代AP的综合治疗更有赖于多学科综合治疗团队共同完成。各学科、各领域基础研究的深入并及时转化为临床应用使得有力的早期支持治疗成为可能，如生长抑素和新型抗生素等药物的使用，以人工胶体进行的早期目标指导容量治疗、血滤清除炎性介质并超滤过重的容量负荷、机械通气和连续肾替代治疗，根据不同病期的营养代谢特点进行营养支持等。由此可见，“转化医学”架起了AP病理生理学、新型药物、治疗仪器设备等相关基础研究和临床中针对AP的病因、病期，以微创为先导的综合治疗模式之间的桥梁。
（一）严重感染、内毒素血症和细胞因子诱生及弥散性血管内凝血
早期研究发现，早期胰酶活化，炎性介质、细胞因子和氧自由基大量产生引发机体超强的炎性反应是造成早期病理损害的主要机制，随后由肠源性细菌移位引起的严重感染、内毒素血症和细胞因子的诱生及弥散性血管内凝血的发生造成了后期病理生理的恶性循环，引发严重的多脏器衰竭。因此，有效调节早期超强的炎性反应及控制后期感染和内毒素血症的发生是治疗AP，尤其是SAP的关键。
（二）饮食、烟酒等因素与AP发病密切相关
随着对AP发病机制认识的不断加深，其临床预防、诊断和治疗水平都会有较大的提高。最近的转化医学研究揭示了饮食、烟酒等因素与AP的发病密切相关。在饮食方面，在一项大型队列研究中，研究人员关注到了各种饮食因素与急性胰腺炎的因果关系。不同于酗酒与急性胰腺炎，有关饮食与急性胰腺炎相关性的数据是有限的。因此，研究者分析了多种族队列中145 886名年龄45～75岁的受试者。在1993—2012年间，这些受试者中1 210人（43.1%）被诊断患有胆源性急性胰腺炎，1 222人（43.5%）被诊断患有与胆结石无关的急性胰腺炎，378人（13.4%）被诊断患有复发性急性胰腺炎或怀疑慢性胰腺炎。研究发现，饱和脂肪酸、胆固醇、红肉和鸡蛋的摄入导致与胆结石相关的急性胰腺炎风险增加。红色肉类也与复发性急性胰腺炎的风险增加和慢性胰腺炎嫌疑有关，但这尚无统计学意义。而膳食纤维与胆结石相关的急性胰腺炎和胆结石无关的急性胰腺炎风险降低有关。
此外，维生素D和牛奶摄入量与胆结石相关的急性胰腺炎风险降低有关，而咖啡摄入与胆结石无关急性胰腺炎的风险降低有关。在烟酒方面，研究人员探讨了吸烟、戒烟与急性胰腺炎风险之间的关联性。研究者将84 667名瑞典人纳入研究对象，年龄在46～84岁，经过12年的随访，统计了人群的吸烟状态、吸烟频率与时间、戒烟时间以及发生急性胰腺炎的风险情况。研究结果显示，共确定了307例非胆源性和234例胆源性急性胰腺炎。吸烟≥20包／年患者非胆源性急性胰腺炎的风险超过从不吸烟患者的2倍。饮酒量≥400g／月患者相应的风险超过了4倍。和吸烟的时间相比，吸烟的频率更能增加急性胰腺炎的风险。戒烟20年的患者，其非胆源性急性胰腺炎的风险会降至不吸烟患者的水平。吸烟与胆源性急性胰腺炎之间没有明显的关联。由此，研究人员认为，吸烟是非胆源性急性胰腺炎的一项重要风险因素，尽早戒烟应该是向急性胰腺炎患者推荐的治疗方案之一。
（三）肾上腺皮质激素类药物增加AP风险
在药物方面，研究人员发现，肾上腺皮质激素类药物可的松可以增加急性胰腺炎发病的风险。研究人员对2006—2008年间被诊断为急性胰腺炎的6 000名患者人和61 000名对照个体进行了研究，结果显示，服用可的松片剂的个体患急性胰腺炎的风险增加了70%。虽然目前对于使用气溶胶可的松的个体来讲并没有观察到其患急性胰腺炎的风险增加，但是必须告诫进行可的松治疗的个体应戒烟戒酒，因为烟酒也是急性胰腺炎发病的风险因素。
（四）特殊基因-干扰素抑制因子2
此外，急性胰腺炎发病与特殊基因有关。研究者对“干扰素抑制因子2”的编码基因进行了研究。他们发现，这一基因存在缺陷的实验鼠胰腺功能存在异常。具体表现是，实验鼠胰腺原来向外部分泌的消化酶无法排出，导致胰腺部位出现剧痛，这与急性胰腺炎的症状相同。此发现有助于开发出治疗急性胰腺炎的新方法。
（五）外周血单核细胞基因表达变化
在急性胰腺炎的发病过程中，血液中的白细胞在介导局部和全身炎症中都发挥了重要的作用。研究者推测，循环中的外周血单核细胞（PBMC）会出现独特的基因表达变化，并且具备“报告”功能，从而反映急性胰腺炎中的炎性反应应答。为了确定急性胰腺炎过程中血液白细胞的特异性变化，科研人员利用实验性胰腺炎（牛磺胆酸钠）大鼠模型对PBMC的基因转录特性进行了研究。正常大鼠、盐水对照大鼠和脓毒性休克大鼠模型均作为对照。利用Affymetrix大鼠基因组DNA基因芯片对取自每组大鼠（每组n=3）PBMC的互补RNA进行检测。主要结果指标为基因表达的变化。在所分析的8 799条大鼠基因中，胰腺炎急性期内140条基因在PBMC内的表达出现显著的特异性变化，但在脓毒症中并无变化。在140条基因中，57条表达上调，69条下调。血小板源性生长因子、前列腺素E2受体和磷脂酶D1属于上调最为明显的基因。其他还包括与G蛋白偶联受体和转化生长因子β介导的信号通路相关的基因，而与凋亡、糖皮质激素受体和胆囊收缩素受体相关的基因则出现下调。对PBMC转录特性进行微阵列分析显示，与分子和胰腺功能密切相关的基因在急性胰腺炎期间呈现差异表达。在重度胰腺炎过程中取样进行基因分析可用来确定反映疾病严重程度的替代标志物。
（六）胰岛素
新的发病机制的研究能促进AP新的临床治疗手段的发展。例如，胰岛素或可治疗急性胰腺炎。研究者表示，胰腺β细胞释放的胰岛素或许可以抑制乙醇和脂肪酸代谢产物对胰腺的毒性效应。此前研究者通过降低血液中的脂肪酸对肥胖的胰腺炎患者进行了成功治疗，糖尿病往往使得胰腺功能下降，并且使得患者易发生胰腺炎及器官衰竭，而在接受胰岛素治疗的个体中其胰腺炎的发生率明显下降。另外一项研究显示，肠促胰岛素类药物不增加急性胰腺炎风险。该研究是一项以人口为基础的队列研究，研究数据来自英国临床研究数据链中680家全科诊所。从2007年1月1日到2012年3月31日期间，研究者对20 748例肠促胰岛素类药物使用者与51 712例磺酰脲类降糖药使用者进行比较，并随访至2013年3月31日。采用Cox比例风险模型评估肠促胰岛素类药物与磺酰脲类药物使用者的急性胰腺炎风险比。结果显示，肠促胰岛素类药物使用者的急性胰腺炎发生率为1.45／1 000人每年，而磺酰脲类药物使用者为1.47／1 000人每年。相对磺酰脲类而言，肠促胰岛素类药物并不增加急性胰腺炎风险。
（七）Reg4蛋白基因
研究者发现了一个能显著降低重症急性胰腺炎死亡率的蛋白：Reg4蛋白。Reg4基因属于再生基因家族（Reg family），其编码的Reg4蛋白是一种大小为17kD的分泌性蛋白，特异性地表达于胃肠道上皮层，参与胃肠道细胞的增殖分化，实验表明Reg4与胃肠道肿瘤恶性度、转移和抗药性有关。研究人员发现在急性胰腺炎患者中，约有20%为重症急性胰腺炎，这一人群中有30%～50%的患者将因此死亡，而其他患者都能慢慢恢复。为了弄清楚其中的原因，研究人员通过十几年的临床与基础研究，发现原来在新陈代谢中，胰腺细胞存在两种死亡形式：一种是正常细胞凋亡，一种为细胞坏死。研究人员认为细胞坏死也是一种人体自我保护方式，但是由于坏死的细胞会释放出大量毒素，能引起其他细胞的炎症并坏死，而更多细胞的坏死会释放更多毒素，因此原本被禁锢在肠道中的细菌就感染到心、肺等重要器官，这是重症急性胰腺炎死亡的重要原因之一。研究人员通过进一步的芯片筛查，发现了Reg家族蛋白在重症急性胰腺炎中的作用，这种蛋白能凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xL，稳定细胞中的线粒体，使正常胰腺细胞逃离上述的细胞坏死-释放毒素的循环。研究人员还将人工重组的Reg4蛋白注射进重症急性胰腺炎的小鼠体内，结果发现，200多例小鼠的症状都得到了明显减轻。同时，针对60多例重症急性胰腺炎病人长达5年的随访也显示，血液中Reg4浓度高的病人炎症消除得更快。这项研究对于急性胰腺炎的治疗和预防具有重要意义。
二、慢性胰腺炎(https://www.daowen.com)
慢性胰腺炎是导致胰腺癌的独立危险因素，吸烟、肥胖和胰腺癌家族史等是慢性胰腺炎癌变的危险因素。慢性胰腺炎恶性转化的危险性难以估计，目前的病例对照研究结果不一，其相对危险性从10.35到28.264不等。研究发现，不同原因所致的慢性胰腺炎虽然起始途径不同，但病理学改变相似，都是在持续发展的长期炎症环境作用下最终导致胰腺腺泡细胞和胰岛细胞的不可逆性损伤，造成胰腺组织纤维化，进而影响胰腺的正常分泌功能。因此发病因素可归纳为以下三方面：
（1）胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSCs）活化
PSCs有静止和活化两种表型。在正常胰腺组织中呈静止状态，一旦胰腺受损，PSCs在各种因子的刺激作用下就会呈现活化状态。大量研究表明，PSCs的活化程度与胰腺组织的纤维化程度呈正相关，是慢性胰腺炎中各种细胞因子作用的靶点，也是胰腺炎病情恶化的核心。
（2）细胞因子
与急性胰腺炎的发病机制相似，炎症细胞释放的各种细胞因子在慢性胰腺炎炎性反应进程中发挥了重要作用。受损胰腺的各种炎症细胞被激活，分泌TGF-β（transforming growth factor-β）、TNF-α和IL-6等细胞因子刺激PSCs活化，活化的细胞又会自分泌这些细胞因子，进一步促进胰腺纤维化进程。以TGF-β为例，它可与相应受体结合促进相关物质的磷酸化，通过Smad（Sma and Mad homologue）途径或促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）途径刺激细胞间质增生、调节细胞生长分化、促进细胞外基质（ECM）合成并抑制其降解。
（3）炎症细胞
细胞因子在胰腺炎病情恶化过程中的作用越来越受到重视，与细胞因子产生直接相关的炎性细胞方面的研究也逐渐增多。学术界普遍认为，胰腺炎的持续发作伴随着大量的炎性细胞浸润，继而促进细胞因子的分泌和胰腺星状细胞的活化。
（一）饮酒、吸烟是引发慢性胰腺炎的强风险因子
近年来，转化医学研究越来越清晰地揭示了慢性胰腺炎的发病机制。在饮酒吸烟方面，研究者揭示了慢性胰腺炎和乙醇消耗之间的遗传关联。研究者对2 000多人进行了DNA检测发现，26%的非胰腺炎参与者在X染色体上会出现共有的DNA突变，而这种共有的DNA突变在乙醇性胰腺炎的参与者中出现的比率增加到了50%。女性有一对X染色体，因此其出现DNA突变的风险相比男性更高一些，男性的性染色体为X染色体和Y染色体，如果其遗传了一条高风险的X染色体，那么其就不会有保护作用。X染色体的突变并不会引发胰腺炎，但是胆源性胰腺炎或者腹部创伤所造成的胰腺损伤就会引发慢性胰腺炎，尤其是在大量饮酒的基础上。在饮酒个体中鉴别出高风险的染色体，也就代表了胰腺损伤的早期症状，如果胰腺损伤以及急性胰腺炎发生了，那么病人就要立刻停止饮酒。研究者对参与者进行了研究，发现16%的男性的饮酒水平可以被定义为高风险行为，其中，26%的饮酒过度男性患胰腺炎的风险升高。仅有10%的妇女饮酒水平被认为是危险水平，这些妇女中有6%的个体在一对X染色体上存在突变。这项研究揭开了为何一些个体更易患慢性胰腺炎的遗传基础。我们知道很多饮酒者更易患胰腺炎，但是原因并不清楚，这项研究发现揭示了X染色体的遗传突变，或许可以帮助解释这种结果。此外，基因突变或同饮酒吸烟“协作”增加胰腺炎风险。吸烟和饮酒被认为是引发慢性胰腺炎的强风险因子，但并不是每个吸烟或饮酒者都会损伤其胰腺组织，当基因突变同生活方式的风险因子相结合或许就会使得个体更易患慢性胰腺炎。研究者对100多名慢性胰腺炎或复发性急性胰腺炎患者进行研究，评估了患者机体的基因特性以及其饮酒、吸烟的习惯，同时以健康志愿者作为对照，结果研究人员发现了一种名为CTRC的基因，其可以通过使胰蛋白酶过早活化来保护胰腺细胞免于损伤（胰蛋白酶是胰腺中的一种消化酶）。结果发现，CTRC基因的特定突变是饮酒和吸烟相关的慢性胰腺炎发生的风险因子，大约10%的高加索人机体中都携带有该基因突变，研究者推测有可能是这种基因突变后，就失去了保护胰腺的功能。最后研究者指出，当人们因急性胰腺炎入院治疗时，我们往往会进行基因突变的检查，并且尽一切可能来帮助他们戒烟及戒酒，同时检测治疗方法是否有效。
（二）硫嘌呤类药物
在药物方面，携带特殊遗传突变的病人，如果广泛用药的话，其患胰腺炎的风险是正常个体的四倍。研究表明，在携带有两个特殊遗传标记拷贝的病人中，如果其经常服用硫嘌呤类药物的话，有17%的个体就很有可能会患胰腺炎；硫嘌呤类药物包括硫唑嘌呤和巯嘌呤，这些药物常用于抑制机体免疫系统来治疗炎性肠病、风湿性关节炎等疾病。
（三）巨噬细胞
在细胞因子方面，巨噬细胞促进慢性胰腺炎发展。研究人员发现，与急性胰腺炎不同，选择性激活的巨噬细胞在小鼠和人类慢性胰腺炎发病过程中大量存在且具有重要作用。并且选择性激活的巨噬细胞依赖于IL-4／IL-13信号途径，IL-4Ra缺失小鼠，IL-4／IL-13缺失小鼠以及IL-4Ra髓细胞特异性敲除小鼠均表现出胰腺纤维化易感性下降特征。研究人员进一步证明胰腺星状细胞是IL-4／IL-13的主要来源。随后，研究人员用药理学方法在人类细胞和慢性胰腺炎小鼠模型中抑制IL-4／IL-13，发现选择性激活的巨噬细胞出现下降，纤维化也得到改善。这项研究发现巨噬细胞在胰腺纤维化过程中具有重要作用，同时胰腺星状细胞是诱导巨噬细胞选择性激活的重要诱发因素。总之，这项研究发现了巨噬细胞与胰腺星状细胞在慢性胰腺炎的胰腺纤维化过程中具有重要的交互作用，同时强调了IL-4／IL-13信号途径在该疾病发展过程中的重要性，提示靶向巨噬细胞和胰腺星状细胞可能是阻止或逆转胰腺纤维化发生的重要策略。
（四）蛋白因子
在蛋白因子方面，人体内存在的钙敏感蛋白质（例如磷酸酶）可促进炎性反应发生。在小鼠实验中，研究者发现NFAT和急性胰腺炎之间存在千丝万缕的联系。NFAT（尤其是变异体NFATc3）可调节胰蛋白酶原（消化酶胰蛋白酶的前体形式）的活性，后者可影响发生急性胰腺炎的风险。NFATc3的激活可通过各种其他方式促进胰腺的炎症和组织损害。主动脉、脾和肺也有受累。这些结果提示NFAT蛋白在一个更普遍的水平参与了炎性疾病的发生。上述结果为急性胰腺炎和其他急性炎性疾病（例如败血症和炎症性肠病）的治疗和药物研究带来了新机会。因此，可阻止NFATc3激活但不产生严重不良反应的药物有望成为有效药。
（五）自体胰岛移植
在新的治疗策略方面，研究表明腹腔镜下全胰切除术后自体胰岛移植和术中胰岛分离可减少住院时间，并可能抑制慢性胰腺炎患者的阿片类药物依赖性。该手术是微创外科技术的一个里程碑，在多个器官中可经创可贴大小的切口来工作。完全腹腔镜手术将提供大于开放手术的优势。研究者在22名患者中进行了腹腔镜手术，其中有两名因困难解剖和既往手术史而需要转为开放手术。适应证包括基因突变、特发性胰腺炎和乙醇滥用。平均手术时间为493min，大大低于之前一项研究报告的开放手术的637min。不管使用哪种方法，手术需要几个小时的过程处理胰岛细胞以完成自体移植。在这项研究中，胰岛分离实验室是在手术室建立的，它使胰岛分离平均时间减少到185min，大大低于使用其他方法的研究。在中位随访12.5个月的时间内，5例患者胰岛素自主分泌，9例患者需要1U／d至10U／d的基础胰岛素，其余患者需要更多。平均住院时间为11d，这又低于其他研究报告中的12.6～16d。所有患者30d再入院率为35%。无患者死亡，无术后伤口感染、疝或小肠梗阻，中位随访6个月的时间内，18例患者疼痛减轻或完全缓解，12例不再需要阿片类药物治疗。研究表明，微创手术使慢性疼痛胰腺炎患者痛苦减少并能降低胰腺移除后的糖尿病风险。
（朱 君 张海军 李茂全）