mTOR/Akt 信號通路在急性胰腺炎炎癥反應中作用機制的研究進展

杜琳敏，王 堯

（1 貴州醫科大學附屬醫院消化內科 貴州 貴陽 550003）

（2 貴州醫科大學 貴州 貴陽 550003）

急性胰腺炎（acute pancreatitis,AP）是消化系常見的危重疾病，多由各種病因引起的胰酶異常激活起病，導致胰腺自身消化引起局部炎癥反應，伴或不伴其他器官功能衰竭及局部或全身并發癥的全身炎癥性疾病，20%的患者病情進展導致嚴重并發癥的發生。在大多數患者，急性炎癥反應及胰腺損傷會最終恢復；對于嚴重的患者，全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS）會導致多器官的損傷，尤其是肺臟，是導致AP 患者死亡的主要原因，病死率達30%[1]。目前研究尚未發現針對AP 的特殊藥物及有效的治療方法[2]。因此研究AP 發病過程中胰腺腺泡細胞損傷的病理機制，對于研究新的治療AP 的方案具有重要意義。

1.AP 與炎癥

研究表明，胰腺腺泡細胞損傷是AP 最早期的病理變化，胰腺腺泡細胞的損傷程度對AP 的發展及預后起著重要作用。胰腺腺泡的壞死及無菌性炎癥導致了AP 的發生[3]。在對AP 模型的研究中，胰腺腺泡細胞釋放大量炎癥介質導致炎癥的發生，導致了胰腺最初的損傷。研究表明，AP 患者體內炎癥因子水平明顯增加，因此AP的發展與炎癥介質的上調有關，這些炎癥介質包括腫瘤壞死因子α（TNF α），IL-1 β，IL-6，IL-8，血小板活化因子（platelet-activating factor），CXC 的趨化因子（CXCL2/MIP-2/KC），CC families（such as CCL2/MCP-1），這些炎癥介質促進了胰腺組織中中性粒細胞、巨噬細胞、單核細胞及淋巴細胞的聚集。研究表明，IL-8、巨噬細胞遷徙抑制因子（macrophage migration inhibitory factor）、IL-6 能夠早期預測AP 的嚴重程度。腺泡細胞NF-κB and NFAT 激活是Ca 離子依賴性的，NF-κB 的活化也可由蛋白激酶C 及蛋白激酶D 介導。在動物模型中，抗炎因子IL-10 and IL-22 能夠對減少AP的發生[4]。然而，通過過表達IL-10 抑制急性炎癥，促進了慢性胰腺炎的發展。胰腺及血清中IL-6 水平的增加與疾病的嚴重程度相關[5]。

炎癥通過將胰腺腺泡細胞的凋亡轉變成壞死促進胰腺的損傷。實驗表明，胰腺實質細胞的大量壞死與胰腺炎的預后有關。在AP 的實驗模型中，藥物或基因抑制炎癥反應，會明顯降低胰腺的壞死。炎癥細胞的浸潤（中性粒細胞及巨噬細胞）調節著腺泡細胞內胰蛋白酶的激活，是急性胰腺炎的主要特點。TNFα、活性氧（reactive oxygen species,ROS）、基質蛋白9（matrix metalloproteinase-9,MMP-9）、P53 被認為是介導者，通過炎癥細胞的浸潤，促進腺泡細胞的死亡，和胰蛋白酶的活化。持續的低豐度炎癥，同樣促進了胰腺纖維化。到目前為止，我們對急性胰腺炎患者炎癥反應的機制還未完全清楚，也還沒有轉換成有效的治療，這對AP 患者治療的收益是有限的。

炎癥和自我自噬是細胞的防御機制。未控制的炎癥和自我吞噬功能的紊亂是胰腺炎的特點[6]。但是炎癥及自我吞噬作用如何影響胰腺外分泌的紊亂的機制現在還不清楚。

2.AP 與細胞自噬及凋亡

在AP 胰腺腺泡細胞的損傷會激發3 種細胞死亡方式：凋亡、壞死、細胞自噬。其中胰腺腺泡細胞的自噬現象很大程度上決定著AP 的發生[7]。當細胞自穩態發生改變或機體受外界的各種刺激的情況下自噬即被誘導，細胞借此途徑清除胞內多余或損傷的細胞器及胞內成分。胰腺腺泡細胞的自噬被認為是一種細胞早期死亡事件。胰腺腺泡細胞自噬引起的損傷是腺泡內胰蛋白酶的激活及胰腺炎的主要機制。自噬體形成缺陷的大鼠一般不會發生AP，說明在胰腺炎的發生中，自噬體的形成同樣非常重要[8]。自噬體有2 個標記物：LC3-II and Beclin1。研究表明，自噬的明顯增加，抑制了凋亡、促進細胞存活。自噬的調節是一個非常復雜的過程，許多信號通路，包括mTOR、PI3K、Beclin1 及Ca2+等參與其中。研究顯示，與野生型小鼠相比，敲除PI3Kγ 基因小鼠建立AP 模型，發現胰腺腺泡細胞的損傷及壞死明顯降低。胰蛋白酶原激活明顯減少。說明PI3K 增加了胰腺腺泡細胞的自我吞噬，促進了醛縮磷脂的活化，進一步加速了細胞的死亡。說明PI3K/Akt 信號通路的激活，能夠抑制細胞凋亡，過表達細胞自我吞噬，加重胰腺的損傷[9]。

細胞死亡可分為3 大類，凋亡、自噬性細胞死亡和壞死。其中細胞凋亡是由基因控制的細胞自主有序的死亡，與壞死不同的是，凋亡是一種主動過程，主要經過一系列細胞核反應后形成大量凋亡小體，凋亡小體被周圍的吞噬細胞吞噬后并降解，在細胞凋亡的過程中對細胞完整性的保持起重要作用，不會引起胰腺腺泡細胞中有害物質的釋放加重AP 的發生。近年來研究表明，細胞凋亡在AP 的發生中發揮重要作用，研究證實，胰腺腺泡細胞的凋亡在AP 發生的病理生理過程中發揮重要作用[10]。促凋亡蛋白半胱天冬酶3（Caspase-3）在各種形式的細胞凋亡中均存在，在足細胞中，嘌呤霉素能夠激活半胱天冬酶3，此外，Bcl-2 的缺失能夠激活半胱天冬酶3。研究發現，膽源性胰腺炎減弱半胱天冬酶3 增加Bcl-2 基因（B 細胞淋巴瘤/白血病2 基因）的表達[11]。Bcl-2 基因是近年發現的細胞凋亡控制基因，只要發揮抑制細胞凋亡的作用[12]。研究發現，在抑制Beclin1 通路的刺激作用方面，Bcl-2 發揮了重要作用。Bcl-2 的減少，可降低Beclin1 的表達，降低胰腺細胞的自我吞噬作用。

3.AP 與mTOR/Akt 信號通路

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是一類大分子蛋白質，分子量為289 kDa，mTOR 存在2 種不同復合物形式，即mTORC1（mTOR 復合物1）及mTORC2（mTOR復合物2）。mTORC1 對雷帕霉素（rapamycin）抑制敏感，mTORC2 對雷帕霉素耐受，它們分別調節不同的細胞過程，mTORC1 由mTOR、mTOR 調節相關蛋白Raptor、MLST8 和非核心組分PRAS40、DEPTOR 組成，mTORC2 由mTOR、mTOR帕霉素不敏感伴侶RICTOR、MLST8 和mSIN1 組成，2 種復合物定位于不同的亞細胞區室，影響它們的活化及功能。mTOR 主要通過磷酸化其下游靶蛋白40 S 核糖體S6蛋白激酶（p70 ribosomal protein S6 kinases,p70S6K），來調節下游蛋白質翻譯。mTOR 在體內參與了多條信號通路，主要在腫瘤的生成及發展中起重要作用。因其在細胞生長和代謝過程中起重要作用并被用作治療惡性腫瘤的可能靶點而受到重視。mTOR 信號通路是細胞內重要的信號傳導途徑，主要通過激活PI3K/Akt/mTOR 信號通路的磷酸化來控制蛋白合成并調節細胞生長。

mTOR 可整合細胞內外多種信號刺激，通過多條信號通路，影響基因轉錄及蛋白合成。在對mTOR 的研究中發現，其與細胞凋亡、自噬、生長等均有重要聯系。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（PKB/Akt），是一種絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）激酶，是PI3K（phosphatidylinositide 3-kinase 磷酸肌醇3-激酶）信號通路的主要效應蛋白，可以通過催化自身絲氨酸473（Ser473）和蘇氨酸308（Thr308）位點的磷酸化而被激活，在調控細胞的生長、代謝及蛋白質合成等各項功能方面發揮重要作用，不同的磷酸化位點會引起不同的信號通路，其中絲氨酸473（Ser473）位點被mTORC2 磷酸化，激發Akt 的完全酶活性[13]。mTOR 與Akt 磷酸化相互調控，其中Akt蘇氨酸308（Thr308）磷酸化水平增加可上調mTORC1的表達，mTORC2 表達的上調可以促進Akt 絲氨酸473（Ser473）磷酸化水平增加[14-15]。

綜上所述，mTOR/Akt 信號通路通過調節細胞自噬、凋亡，在AP 炎癥反應中發揮重要作用。同時細胞自噬及凋亡又影響著AP 的炎癥反應程度及疾病的進展，可能為AP 的有效治療提供新的方向。