急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是临床常见的急腹症[1],其发生基于多种病因导致的腺泡细胞死亡及胰蛋白酶原过度激活[2]。近20%的患者会发展为重症AP,并导致全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)以及多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS),死亡率较高[3]。AP腺泡细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)进程与AP疾病进展密切相关。PCD是一种机体在应对各种刺激时受胞内特定基因调控的、主动且有序的细胞死亡方式[4]。PCD在生物体正常发育、抵御病原体入侵和维持体内稳态等方面至关重要，然而具体机制并不明确[5]。腺泡细胞中的PCD主要包括自噬、焦亡和铁死亡等。本文就PCD参与AP腺泡细胞损伤的研究进行综述，以期为AP的发病机制研究和临床治疗提供参考。

1、腺泡细胞自噬参与调控AP

1.1 自噬的概述

自噬是所有真核生物中保守的分解代谢过程。自噬可以将受损的细胞器、错误折叠的蛋白及其他大分子物质等运送至溶酶体降解和再利用，在细胞面临饥饿等应激因素时维持细胞内稳态[6]。溶酶体具有限制性单层膜，是防止降解酶泄漏的安全机制，因此自噬过程涉及复杂的膜动力学[7-8]。巨自噬是自噬的主要形式，其从膜的形成和延伸开始逐渐演变为双膜自噬体，这依赖于特异性自噬相关蛋白(autophagy-related proteins, ATGs)和微管相关蛋白质轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)-磷脂酰乙醇胺偶联系统[9],然后双膜自噬体通过LC3和溶酶体相关膜蛋白(lysosome-associated membrane protein 2,LAMP2)之间的特异性鉴定与溶酶体融合最终形成单膜自噬酶体，自噬体中内容物被溶酶体成熟的水解酶降解并回收至细胞质中[10]。自噬通量即自噬的整个过程[11]。高效的自噬通量对细胞存活起到保护作用。当自噬通量受损或自噬过度增强时细胞质中累积大量自噬液泡[12],破坏细胞稳态，使自噬细胞死亡并导致多种病理状态[13]。研究表明，控制自噬的基因突变与人类疾病之间存在明确的病因学联系，尤其是炎症性疾病、神经退行性疾病和癌症等[7]。

1.2 腺泡细胞自噬参与AP疾病进展

腺泡细胞死亡是AP疾病进展的关键途径，其病理性死亡可能是过度自噬或自噬通量受损的结果[12]。自噬通量受损能够诱发AP疾病进展。哈宗兰等[14]在电镜下观察到AP模型复制组大鼠中有大量双层膜结构的自噬体及空泡化自噬结构，并且胰腺组织自噬底物螯合体1(sequestosome 1,p62/SQSTM1;由1.13±0.07升至2.10±0.19)、异常糖链糖蛋白(tumor abnormal protein, TAP;由1.00±0.11升至2.29±0.20)、白细胞介素-1β前体(pro-interleukin-1β,pro-IL-1β;由1.09±0.08升至2.43±0.21)蛋白含量均显著升高，溶酶体标志蛋白LAMP2表达水平显著降低(由1.16±0.09降至0.33±0.03),而自噬抑制药组可见自噬体及自噬空泡结构减少，并且p62(由2.10±0.19降至1.79±0.16)、TAP(由2.29±0.20降至1.89±0.19)、pro-IL-1β(由2.43±0.21降至1.91±0.20)蛋白表达水平均显著降低，LAMP2表达显著升高(由0.33±0.03升至0.79±0.07),此外，该研究还发现，抑制自噬可以明显减轻AP大鼠病理损伤，胰腺组织病理学评分由(3.50±0.28)分降低至(1.67±0.28)分。

SONG等[15]研究表明，牛磺酸3-硫酸盐刺激腺泡细胞后自噬体与溶酶体结合过程关键蛋白LAMP2和组织蛋白酶L1(cathepsin L1,CTSL1)表达受到抑制(LAMP2由0.91±0.01降至0.51±0.07;CTSL1由0.78±0.09降至0.57±0.08),使自噬体与溶酶体融合紊乱，导致自噬溶酶体功能障碍自噬通量受损，从而促进AP发生。XU等[16]在2.5 mg·mL-1L-精氨酸(L-Arginine,L-arg)诱导的炎性腺泡细胞中观察到由双层膜组成的自噬体显著增加，细胞凋亡率由(5.82±3.03)%增至(17.46±4.42)%,给予白细胞介素(interleukin, IL)-22干预后，自噬囊泡形成关键蛋白5(autophagy protein 5,ATG5)、ATG7和自噬通量关键蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ表达均降低，说明IL-22恢复了受损的自噬通量，并且凋亡细胞的相对数量降低为(6.16±2.11)%,说明减轻胰蛋白酶原的过早激活可缓解AP胰腺腺泡细胞损伤。过度自噬在AP中同样起到关键作用。JI等[17]研究表明，AP大鼠腺泡细胞中自噬液泡大量增加，而ATG7基因过表达引发过度自噬后使腺泡细胞中自噬液泡百分比并进一步增加并加重AP疾病进展，而随后的体外实验进一步证实在炎性腺泡细胞中过表达ATG7可使细胞自噬增强进而加剧AP。

2、腺泡细胞焦亡参与调控AP

2.1 焦亡的概述

焦亡是一种胱天蛋白酶(Caspase)依赖的调节性细胞死亡，其特征是细胞肿胀、孔形成和膜破裂，导致细胞质成分大量泄漏[18],并溶解和释放许多促炎因子，包括IL-1β、IL-18、腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)和高迁移率族蛋白B1(recombinant human high mobility group protein B1,HMGB1)。焦亡主要导致Gasdermin家族成员[如消皮素D(gasdermin D,GSDMD)]的剪接和聚合，还可以通过炎性小体活化和Caspase激活使细胞穿孔和死亡。中度的焦亡虽然会造成一些组织发生损伤，但同时也是一种宿主防御机制，有助于消灭细胞内的病原体。然而，当焦亡过度发生时，会导致炎症反应失控，加速疾病的发展和进程，导致预后不良[19]。

2.2 腺泡细胞焦亡参与AP疾病进展

腺泡细胞焦亡是AP的主要致病机制之一。当焦亡发生时腺泡细胞破裂并释放细胞内容物和炎症因子从而加重炎症反应[1],而GSDMD信号轴的激活是诱发细胞焦亡的关键因素[20]。GAO等[21]研究发现，AP模型小鼠腺泡细胞GSDMD基因缺失可以显著抑制雨蛙素诱导的AP腺泡细胞焦亡[由(18.1±0.6)%降至(12.3±0.7)%],并降低肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-6、IL-1β水平，减轻胰腺坏死和全身炎症反应，而20 nmol·L-1特异性NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)抑制药和10 μmol·L-1Caspase-1抑制药能够显著抑制腺泡细胞GSDMD依赖性焦亡，进而改善AP胰腺损伤；同时，体外实验进一步证实，特异性NLRP3抑制药和Caspase-1抑制药能够显著抑制牛磺胆酸钠(sodium taurocholate, STC)诱导的腺泡细胞炎症模型GSDMD依赖性焦亡途径的响应。秦百君等[22]研究表明，对AP大鼠进行抗感染治疗后，胰腺组织病理评分明显降低[由(10.29±1.45)分降至(6.37±1.04)分];进一步研究发现，此作用是通过抑制炎症因子TNF-α[由(351.03±31.25)pg·mL-1降至(255.47±21.84)pg·mL-1],IL-18[由(567.19±42.19)pg·mL-1降至(313.28±35.13)pg·mL-1],[IL-1β由(119.38±34.23)pg·mL-1降至(88.42±8.33)pg·mL-1]的表达，及抑制腺泡焦亡Caspase-1 mRNA(由4.32±0.42降至3.22±0.09)和GSDMDmRNA(由4.37±0.19降至3.07±0.26)的表达水平，从而发挥作用。

3、腺泡细胞铁死亡参与调控AP

3.1 铁死亡的概述

铁死亡是一种铁依赖的调节性细胞死亡形式。铁死亡发生时，其形态学改变为线粒体膜密度升高、线粒体嵴减少、线粒体明显缩小等[23]。铁死亡的2个关键病理生理学特征是谷胱甘肽过氧化物酶4(recombinant glutathione peroxidase 4,GPX4)失活和脂质过氧化物的积累[24-25]。GPX4是一种谷胱甘肽(glutathione, GSH)依赖性酶，其可以将GSH转化为氧化谷胱甘肽(glutathione oxydized, GSSG)并将脂质氢过氧化物还原为脂质醇，减少活性氧(reactive oxyyen spectes, ROS)的积累，抑制细胞GPX4活性会使ROS快速积累并最终导致细胞死亡[26]。

3.2 腺泡细胞铁死亡参与AP疾病进展

胰腺是储存铁的主要器官之一。研究发现，高铁饮食导致小鼠胰腺组织铁水平升高并使小鼠更易患AP,这说明腺泡细胞铁死亡是AP进展过程中的关键因素[27]。WEI等[28]研究表明，雨蛙素上调了腺泡细胞中丙二醛(malondialdehyde, MDA)和Fe2+水平，降低GPX和GSH活性，并增加了腺泡细胞中炎症因子的释放，之后用雨蛙素干预GPX4过表达的腺泡细胞发现，GPX4表达上调可以通过降低细胞内Fe2+含量，恢复细胞中受损的抗氧化系统，增强GPX和GSH活性，减少促炎因子的释放来抑制铁死亡，从而减轻雨蛙素诱导的腺泡细胞损伤，随后用铁死亡诱导药(RAS-selective lethal 3,RSL3)进一步刺激GPX4过表达的腺泡细胞发现，RSL3使GPX4含量下降并逆转了GPX4对腺泡细胞的保护作用，同时使腺泡细胞中的氧化应激与铁死亡再度发生，这表明靶向GPX4可以调控腺泡细胞铁死亡与AP炎症损伤的发生。SHAN等[29]在雨蛙素干预腺泡细胞构建的体外AP模型中同样观察到腺泡细胞内MDA含量由1.00±0.11增加到2.56±0.28;Fe2+含量由1.00±0.10增加到1.89±0.16;GSH水平则由1.00±0.09降低至0.63±0.15,细胞活力明显降低，而人参皂苷通过上调 GPX4和胱氨酸/谷氨酸转运蛋白表达水平，使腺泡细胞中累积的ROS由1.67±0.21减少至1.00±0.09,并减少腺泡细胞铁死亡的发生；在随后的体内实验中也发现，经人参皂苷干预后，降低AP小鼠胰腺组织中MDA和ROS的水平(MDA:1.70±0.12vs. 1.03±0.07;ROS:1.82±0.04vs. 1.00±0.07),表明腺泡细胞铁死亡的激活在AP发展过程中具有重要作用。

4、腺泡细胞坏死性凋亡参与调控AP

4.1 坏死性凋亡的概述

坏死性凋亡是一种受调控的、促炎的、不依赖Caspase的细胞死亡形式。死亡受体、Toll样受体和核酸传感蛋白(Z-DNA–binding protein 1,ZBP1)是坏死性凋亡的主要诱导药[30]。受体相互作用蛋白激酶3(receptor interacting proteinkinase 3,RIP3)受到刺激后被激活，随后参与到混合谱系激酶结构域样蛋白(mixed lineage kinase domain-like protein, MLKL)的磷酸化过程中，活化的MLKL进一步寡聚化并被运输到细胞质膜，最终导致质膜穿孔和细胞内容物溢出[31]。

4.2 腺泡细胞坏死性凋亡参与AP疾病进展

坏死性凋亡参与AP腺泡细胞的死亡。SUN等[32]研究表明，在AP小鼠受损的胰腺组织以及雨蛙素干预后的腺泡细胞中均检测到坏死性凋亡途径相关蛋白RIP3和MLKL的表达发生上调，而抑制RIP3和MLKL的表达及其磷酸化后，显著降低了重症AP小鼠血清淀粉酶的含量[由(7 416.76±1 457.76) U·L-1降低至(4 581.89±1 175.04) U·L-1],减少受损胰腺的组织学评分[由(6.43±0.60)分降低至(3.77±0.70)分],这表明腺泡细胞坏死性凋亡参与AP疾病进展。ZHU等[33]研究表明，在AP模型小鼠中观察到胰腺组织内ROS的产生累积，胰腺腺泡细胞中坏死性凋亡相关蛋白RIP3和磷酸化MLKL的表达均显著升高，而抑制药KN93可以抑制ROS产生和减少坏死性凋亡相关蛋白表达，从而减轻胰腺腺泡细胞的死亡，充分说明腺泡细胞坏死性凋亡与AP损伤密切相关。

5、腺泡细胞凋亡参与调控AP

5.1 凋亡概述

细胞凋亡的生物学机制非常复杂其过程的完整实施涉及各种蛋白质和信号转导之间相互作用以及信号通路的级联反应[34]。外源性凋亡途径通过死亡受体(如TNF受体)的激活来启动，并由Capase-8介导，从而启动细胞死亡的执行阶段。内源性凋亡途径则由线粒体外膜通透性引起的，这导致线粒体蛋白的释放，如细胞色素C、体细胞等，随后激活Capase-9[35]。

5.2 腺泡细胞凋亡参与AP疾病进展

目前在AP发生过程中关于腺泡细胞凋亡的研究较少。SIRIVIRIYAKUL等[36]根据TUNEL染色结果发现L-arg诱导的AP小鼠腺泡细胞凋亡率显著高于正常小鼠组[由(0.22±0.01)%升高至(0.07±0.01)%],说明AP发生时存在腺泡细胞凋亡情况。宋宗工等[37]研究表明，白藜芦醇能够通过改善腺泡细胞凋亡从而减轻AP损伤，根据胰腺组织TUNEL染色结果显示，AP模型组细胞凋亡指数为(28.64±12.33)%,经过白藜芦醇干预后，降至(17.93±2.12)%,凋亡相关蛋白Caspase-1由0.76±0.05降至0.35±0.04,B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)由0.25±0.04升至0.48±0.06,Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 Associated X Protein, Bax)由0.79±0.06降至0.47±0.04,胰腺组织病理学评分由(7.75±0.32)分降至(5.25±0.32)分。

6、讨论

AP发病机制复杂，腺泡细胞死亡是AP发病进程中的重要环节。随着研究的深入与不同死亡模式机制的发现，整个PCD网络不断扩展，腺泡细胞PCD通过不同的子程序发生使细胞以不同的方式分解，并具有不同的形态变化与免疫后果。虽然现阶段关于急性胰腺炎中各类PCD的损伤机制仍不明确，但随着研究的逐步深入发现PCD对AP的作用并不仅是加速疾病发生。例如当自噬受到损害或发生过度自噬时，细胞质中会有自噬囊泡的积累，从而破坏细胞稳态并导致多种病理状态，而高效的自噬通量则会促进细胞存活并起到保护作用；当焦亡过度发生时，会导致炎症反应失控，加剧疾病发展进程，而中度的焦亡则是一种宿主防御机制，有助于消灭细胞内的病原体。此外，本课题组认为自噬、铁死亡、焦亡等PCD程序之间并不是完全单独存在的，而是具有很强的相关性并且和AP发生时各细胞的调节有着极其复杂的关系。预防一种类型的细胞死亡可能会诱导另一种途径的激活，例如GPX4是铁死亡的关键调节因子，而其的缺失与细胞焦亡的发生具有相关性；铁死亡的诱发与LC3的转换以及自噬体与溶酶体的融合有关，而自噬相关蛋白和其他核心自噬分子的基因缺失又可以通过铁死亡作用阻断细胞死亡。因此靶向腺泡细胞PCD可能为AP发病机制的研究与疾病的治疗提供新的策略。之后的研究应进一步探讨PCD驱动腺泡细胞死亡的发病机制，挖掘腺泡细胞PCD在胰腺疾病中的潜在治疗靶点，将这些靶点转化为有效的治疗策略是未来研究的重点和难点。

参考文献:

[14]哈宗兰,马丽娜,马琼,等.白花蛇舌草提取物通过AMPK/ATG5信号通路对急性胰腺炎大鼠肺损伤的保护作用机制研究[J].中国免疫学杂志,2024,40(2):348—354.

[22]秦百君,唐曦平,李慧,等.清解化攻方对急性胰腺炎小鼠腺泡细胞焦亡和肠屏障的影响[J].中国中西医结合杂志,2024,44(4):453—462.

[37]宋宗工,王翃,周学伟,等.白藜芦醇诱导NOD样受体蛋白结构域相关蛋白3炎性体轴致胰腺腺泡细胞凋亡的机制[J].西北药学杂志,2024,39(3):52—58.

基金资助:国家自然科学基金资助项目(82360898,82160871);甘肃省自然科学基金资助项目(22JR5RA591);甘肃省中医药管理局重点基金资助项目(GZKZ-2021-10);

文章来源:张钰,白敏,汪湛东,等.细胞程序性死亡在急性胰腺炎发病机制中的研究现状[J].中国临床药理学杂志,2024,40(23):3492-3496.