胰腺腺泡细胞死亡是AP早期发生的主要病理生理特点，其死亡方式是决定AP进展和预后的重要因素。如何从源头抑制胰腺局部炎症坏死反应，从而控制全身炎症反应的发生和扩散，这对减轻AP严重程度十分关键。

1．传统的细胞死亡方式：轻症急性胰腺炎（mild acute pancreatitis, MAP）与SAP的不同之处在于凋亡是MAP中腺泡细胞主要的死亡方式，因此其临床表现为轻微炎症反应。而在SAP中，通常伴有大量腺泡细胞坏死，导致胰腺局部出现强烈的坏死性炎症，并可能进一步引发全身炎症反应综合征。AP时，坏死（necrosis）和凋亡（apoptosis）是腺泡细胞两种主要的死亡模式。细胞凋亡是受内源基因调控的程序性细胞死亡。细胞发生凋亡后，被巨噬细胞吞噬，不会释放大量细胞内容物，因此不会造成邻近细胞损伤引起炎症反应。而坏死是一种不受调节的死亡途径，当细胞发生坏死，胞膜破裂后释放大量细胞内容物，会引起强烈的炎症反应。因此，腺泡细胞的坏死程度与AP的严重程度呈正相关，细胞凋亡则在一定程度上起到了保护AP的作用。笔者团队研究发现，在左旋精氨酸（L-Arginine, L-Arg）诱导的AP模型中，重组人Reg4蛋白（recombinant human Reg4 protein,rReg4）通过激活EGFR/Akt通路上调抗凋亡蛋白Bcl-2和 Bcl-xL的表达，从而防止腺泡细胞坏死，减轻实验性AP。在不同病因刺激后将死亡方式从坏死转变为细胞凋亡，可以使实验性AP的严重程度显著降低，从而达到限制疾病进展的目的，发挥有益的一面。

2．新发现的细胞死亡方式：焦亡（pyroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）都代表了具有炎症性质的裂解细胞死亡途径，与死亡细胞的内容物被封闭在凋亡小体中的细胞凋亡不同，在细胞焦亡和坏死性凋亡中，细胞内容物会泄漏到细胞外环境中，诱导强烈的炎症和免疫反应。

坏死性凋亡是一种不依赖于半胱天冬酶的程序性细胞死亡，受体相互作用蛋白激酶1 (receptor-interacting protein kinase 1,RIPK1) 、RIPK3和混合谱系激酶结构域样蛋白（mixed lineage kinase domain-like,MLKL）可通过形成不同的蛋白质复合物，参与坏死性凋亡途径。笔者课题组研究发现，RIP3/MLKL介导的坏死性凋亡促进了AP的重症演变，敲降RIP3可减少40%的腺泡细胞坏死。线粒体功能障碍是导致坏死性凋亡发生的关键，在这些线粒体通路中，坏死性凋亡的发生高度依赖于线粒体活性氧（mitochondrial reactive oxygen species，mtROS）的产生。Rius Pérez等发现，p53通过下调线粒体中ROS代谢相关的硫氧还蛋白和过氧化物酶3，增强线粒体ROS生成，从而诱导坏死性凋亡，敲除p53可预防坏死性凋亡的发生。笔者课题组研究发现内源性多巴胺D2受体激活同样可通过抑制线粒体ROS的产生，减少腺泡细胞发生坏死性凋亡，减轻AP的严重程度。Louhimo等也证实，在胰腺炎发生后，针对坏死性凋亡的干预治疗仍然有效。这意味着探索坏死性凋亡的干预靶点对SAP的治疗具有潜在重要价值。上述研究结果证实了坏死性凋亡在胰腺炎发生中的重要地位，提示了抑制线粒体ROS通路可作为AP的治疗和干预手段。

焦亡是一种由gasdermin介导的程序性细胞死亡，可由各种影响因素激活炎症小体触发。这些炎症小体可激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶caspase-1、4、5、11，活化后的caspase-1、4、5、11切割gasdermin D（GSDMD） 以释放其N端结构域。该结构域可以结合膜脂并穿透细胞膜，促进IL-1β和IL-18的大量分泌，导致细胞焦亡的发生。Gao等发现条件性敲除腺泡细胞中的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）或GSDMD，可显著抑制腺泡细胞焦亡、胰腺坏死和全身炎症反应，提示NLRP3炎性小体和GSDMD驱动的腺泡细胞焦亡可引起胰腺坏死并放大AP全身炎症反应。细胞焦亡可引起细胞因子的释放，促进巨噬细胞和T淋巴细胞的活化，促使机体产生强烈的炎症反应，导致AP重症化演变。因此，针对细胞焦亡相关蛋白例如NLRP3炎症小体和GSDMD的药物治疗可能是一种很有前景的AP治疗策略。在目前的研究中，针对NLRP3炎症小体成分的药理学抑制发挥了预防和治疗AP的作用，表现为胰腺坏死减少和急性肺损伤减轻，证实了细胞焦亡抑制剂在治疗AP中的转化前景，对SAP的治疗优势尤为显著。

自噬（autophagy）通过降解受损、有缺陷或不需要的细胞器、长寿命蛋白质和脂质，并回收它们的成分以获得能量来源和满足物质需求，在外分泌胰腺中可发挥细胞保护和稳态作用。研究表明实验性胰腺炎和AP患者都存在自噬流(autophagy flux)受损，导致细胞内胰蛋白酶原激活、内质网应激、线粒体功能障碍，使腺泡细胞更易遭受其他损伤或死亡。自噬的完成和包裹物的降解需要自噬体和溶酶体之间的相互作用。溶酶体相关膜蛋白（lysosome-associated membrane protein,LAMP） 是溶酶体功能的重要调节剂，也是自噬体溶酶体融合过程的必需蛋白。据报道，LAMP2敲除小鼠的溶酶体功能受损导致自发性胰腺炎，从腺泡细胞空泡化开始，发展为以胰蛋白酶原激活、巨噬细胞驱动炎症和腺泡细胞死亡为特征的严重胰腺损伤，加速了AP重症化演变进程。转录因子EB（transcription factor  EB,TFEB）的缺乏则是导致AP自噬流受损的另一种机制。在雨蛙肽诱导的AP模型中，TFEB迅速降解，导致自噬流受损，这种转录因子的腺泡细胞过表达则改善了AP的严重程度。此外，笔者研究团队研究发现，α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7 nicotinic acetylcholine receptor,α7nAChR）激活可通过促进TFEB核转位来增加AP期间的自噬流，显著减少了缩胆囊素(cholecystokinin,CCK)诱导的胰蛋白酶原活化和腺泡细胞坏死。自噬转录抑制因子溴结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4, BRD4)在AP中上调，抑制BRD4通过上调细胞沉默调节蛋白1（sirtuin 1,SIRT1）促进自噬体溶酶体融合和溶酶体降解来恢复受损的自噬流，减轻AP严重程度，提示在腺泡细胞中探索恢复自噬流的干预靶点可有望阻止AP重症化演变，达到治疗AP的目的。

铁死亡（ferroptosis）是新发现的一种受调节的细胞死亡类型，其特征是铁和脂质过氧化介导的程序性细胞死亡，受谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4,Gpx4）的负调控。Liu等发现胰腺特异性敲除Gpx4可诱导腺泡细胞铁死亡，进而加剧雨蛙肽诱导的AP。奥氮平是一种新型的铁死亡抑制剂，可抑制腺泡细胞铁死亡从而减轻小鼠AP的严重程度，说明铁死亡确实参与了AP的病程。Ma等在SAP中观察到与铁死亡相关的生物化学和形态学变化，包括肠道组织中的铁积累、脂质过氧化和线粒体收缩。SAP大鼠的肠上皮细胞中脂质过氧化介导的铁死亡显著增加，加剧了肠道屏障损伤。此外，使用铁死亡抑制剂liproxstatin-1 治疗SAP，可降低血清损伤标志物水平，减少脂质过氧化，并减轻肠道和急性远端器官损伤。上述结果表明，铁死亡在AP重症化演变中参与了肠道屏障损伤的发生，抑制铁死亡可能是SAP肠损伤的潜在治疗靶点。由上可知，AP中铁死亡发挥了不可忽视的作用，进一步阐明腺泡细胞铁死亡的机制对发现新的治疗靶点有重要意义。

损伤或坏死的腺泡细胞释放细胞内容物，包括损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns,DAMPs），进而促进各种免疫细胞的浸润和炎症信号通路的激活,触发SAP病理进程中的炎症级联反应，进一步促进腺泡细胞损伤和坏死，通过前馈过程来加剧炎症反应，决定SAP的严重程度。

1．细胞死亡释放的DAMPs：DAMPs包括迁移率族蛋白B1（high mobility group box 1, HMGB1）、DNA、组蛋白和ATP等，AP患者的血清HMGB1水平升高与疾病严重程度相对应，且HMGB1作为胰腺损伤效应物的重要性已在体内得到证实。在实验性AP中使用HMGB1中和抗体可减轻胰腺炎症和损伤，并呈toll样受体 4（toll-like receptor 4,TLR4）依赖性。Hoque等阐述了雨蛙肽诱导的AP小鼠中DAMPs模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)相互作用可能的分子机制，即将死亡的腺泡细胞释放的自身DNA激活胰腺巨噬细胞的TLR9，与此同时，释放的ATP诱导嘌呤能受体P2X7的激活，与TLR9的激活协同作用以触发NLRP3炎症小体的激活、前体IL-1β转换到成熟的IL-1β。使用上述分子的特异性阻断剂，AP的病情得到明显改善。这些发现对胰腺炎治疗有较为明确的意义，DAMP受体拮抗剂的开发让AP的治疗前景充满希望。

2．免疫细胞的浸润：在AP中，免疫细胞的激活是由腺泡细胞坏死引起的细胞因子或DAMPs介导的。中性粒细胞是AP早期最先募集到炎症部位的细胞。受损的组织细胞会产生趋化因子，例如CXC趋化因子配体（C-X-C motif chemokine ligand, CXCL）1、CXCL2和CXCL8等，它们可以激活中性粒细胞，单核巨噬细胞的活化则是由趋化因子CC基序配体2（C-C motif ligand, CCL2）介导。在AP病程中，巨噬细胞浸润与胰腺损伤和坏死的相关性大于中性粒细胞，其原因是巨噬细胞是去除坏死组织所必需的，可以减轻胰腺损伤。

中性粒细胞的主要功能是通过释放蛋白酶、中性粒细胞胞外陷阱 （neutrophil extracellular traps,NETs）和活性氧 （reactive oxygen species,ROS） 来清除病原体，并通过跨内皮细胞迁移（reverse transendothelial migration,rTEM）参与AP的全身炎症反应。活化的中性粒细胞释放高浓度的氧化剂和细胞毒剂，进一步加重局部胰腺损伤。AP时，中性粒细胞是产生ROS的主要来源，ROS可以诱导腺泡细胞的氧化损伤并增强胰蛋白酶原的活化。多形核中性粒细胞（polymorphonuclear neutrophils,PMN）弹性蛋白酶等蛋白酶的释放促进组织破坏和腺泡细胞解离。Mayerle等的研究表明，抑制PMN弹性蛋白酶不仅可以防止E-钙黏蛋白裂解和细胞解离，还可以减轻AP时的胰腺炎症和白细胞浸润。中性粒细胞耗竭后，胰腺损伤和蛋白酶活化明显减少。连接黏附分子-C(junctional adhesion molecule-C,JAM-C)介导中性粒细胞rTEM参与AP相关急性肺损伤。白三烯 B4 （leukotriene B4,LTB4） 是一种有效的趋化因子和炎症递质，笔者课题组研究发现，P物质通过PKCα/MAPK途径调节LTB4的产生，阻断LTB4的特异性受体BLT1可减轻AP的严重程度，抑制胰腺内中性粒细胞向外周循环的rTEM，进而减轻AP相关肺损伤。

巨噬细胞在AP中发挥双重作用。活化的M2巨噬细胞可以通过吞噬清除细胞碎片、坏死和凋亡细胞促进炎症消退，而M1巨噬细胞可以分泌促炎因子IL-6、TNF-α、IL-1β等加重炎症反应。与中性粒细胞相比，巨噬细胞可塑性高，极化状态与代谢重编程存在内在联系。巨噬细胞极化失衡，尤其是M1与M2比率显著增加，是许多炎症性疾病恶化的机制之一。笔者课题组对巨噬细胞进行了深入研究，细胞内烟酰胺磷酸核糖基转移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase,NAMPT)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)补救合成途径中的限速酶，AP时，NAMPT抑制剂FK866的使用可阻止M1巨噬细胞的极化，而补充NAD的前体烟酰胺单核苷酸（nicotinamide mononucleotide,NMN）可促进M1巨噬细胞极化。抑制NAMPT调控巨噬细胞极化可能是治疗AP的有效策略。胰腺腺泡细胞损伤和先天性免疫反应是介导AP发展的独立但协同事件。笔者团队研究发现，胰腺特异性多巴胺D2受体（dopamine D2 receptor,DRD2）敲除可通过促进胰腺腺泡细胞炎症和损伤加重AP，多巴胺通过作用于胰腺腺泡细胞和巨噬细胞表面的DRD2来减轻AP。一方面，胰腺腺泡细胞表面的DRD2激活通过PP2A依赖性的Akt/NF-κB信号通路控制腺泡细胞炎症，并通过降低CCL2和CXCL2的表达抑制巨噬细胞和中性粒细胞迁移；另一方面，巨噬细胞DRD2激活是通过抑制M1巨噬细胞极化来减轻AP。寻找导致进展和恢复的炎症通路将为监测和（或）开发有效疗法提供信息。因此针对AP中巨噬细胞的作用，可以对巨噬细胞的代谢或招募及极化机制等采取干预策略，调节巨噬细胞极化状态，减少炎性巨噬细胞募集浸润，从而实现治疗目的。

综上所述，SAP是一个胰腺局部、邻近以及远隔器官功能均发生障碍的疾病，其早期主要病理生理过程为腺泡细胞以多种方式死亡，释放DAMPs等激活免疫细胞，并引发强烈的炎症级联反应，促进AP的重症化演变。在胰腺内，腺泡细胞几种死亡方式可能级联共存，交叉对话仍有待研究探讨。未来可聚焦于线粒体功能障碍、自噬流受损等展开干预靶点的开发，并深入探究细胞死亡对免疫微环境的改变，有望更好地实现临床转化，为提高SAP患者的存活率和改善预后带来希望。

作者：宋鹏丽 胡国勇  上海交通大学医学院附属第一人民医院消化内科，上海市胰腺疾病重点实验室

来源：胰腺细胞死亡在急性胰腺炎重症演变中的再认识.中华胰腺病杂志. 2023年第23卷第一期10-14页.

转自：中华胰腺病杂志