急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是常见的消化系统疾病之一,在我国目前其发病率约1%,而20~30%的AP可发展成为重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP),常出现局部和全身并发症,预后差[1, 2]。
目前研究表明,高甘油三酯血症(hypertriglyceride, HTG)是胰腺炎的危险因素之一,也是心脑血管疾病和全因死亡率的危险因素[3]。根据内分泌学会临床实践指南,HTG通常指甘油三酯(triglyceride,TG)水平≥1.7mmol/L[4]。而有关于严重HTG的水平,在不同的指南之间有少许差异,根据中国和美国的指南,11.3mmol/L(1 000mg/dL)是诊断严重HTG的阈值,而欧洲指南是10mmol/L(885mg/dL)[5~7]。严重HTG是胰腺炎的明确病因,也是AP预后的独立的预测指标之一[8]。
一、流行病学研究一项最新的荟萃分析报告显示,高甘油三酯血症性胰腺炎(hypertriglyceridemic acute pancreatitis,HTG-AP)的发病率逐渐上升,HTG是胰腺炎的第三大病因,约占所有AP的10%,仅次于胆道结石和酒精[9]。不同国家中HTG-AP发病率不同,我国约14.3%的AP患者有HTG的病史[10~12]。近年来,很多回顾性及前瞻性的研究,揭示了不同水平的TG对AP临床过程的影响。HTG与高脂肪酶水平有关,TG水平≥2mmol/L与普通人群AP的发病危险因素有相关性[13]。Tariq等研究结果显示,入院时TG水平≥2.26mmol/L是预测AP严重程度的独立危险因素[14]。1 539名AP患者在入院后72h内测得的TG水平,其中TG≥ 1.7 mmol/L可能与AP的严重程度和预后有关,包括与胰腺坏死、器官衰竭、持续性SIRS、ICU入院以及死亡率相关[15]。Murphy MJ.等对67 269名受试者进行的一项基于人群的研究显示,TG≥5.6mmol/L相关的AP的风险比(Hazard Ratio,HR)远高于与中度HTG(1.7~5.6mmol/L)相关的HR[16]。一项前瞻性队列研究对33346例普通人群的TG水平进行四分位数分析,并与发生AP的HR进行分析,AP发生风险与TG呈正相关, 而另一项1 233例AP患者的队列研究提示,TG水平≥5.6mmol/L时,患者的预后更差[17, 18]。TG的升高与任何器官衰竭独立相关,TG水平每升高100mg/dl,肾衰竭、休克和多器官功能衰竭的风险百分比均增加,TG水平升高与AP预后及复发亦有密切的相关性[19~21]。一项来自于北欧的115 000大规模人群研究表明,轻度至中度HTG(2~10mmol/L)可能通过低度的炎性反应导致AP的发生[22]。
不同的研究得出与AP相关性的TG阈值均有差异,根据以往有关HTG-AP的相关文献,与AP相关的TG最低阈值可能为1.7mol/L[15]。然而,目前尚无统一明确的TG水平阈值一定能导致AP的发生,且有关于HTG-AP的诊断的最低血清TG水平也不一样。虽然AP患者的TG水平升高与AP严重程度、预后和复发风险增加具有一定的相关性,但迄今为止,由于缺乏大规模的随机对照干预试验,降低TG水平能否降低HTG患者发生AP的风险,以及对于AP患者来说,最有益的目标TG水平均尚不确定,需要更多的循证医学研究证据[23]。
二、发病机制关于TG导致AP的发生机制,目前尚不完全明确,主要的机制包括脂质毒性,钙超载,胰蛋白酶原激活,细胞自噬的受损及内质网应激等。
(一) 脂质毒性和钙超载最普遍接受的理论是循环中过量的TG被胰腺脂肪酶水解成高水平的游离脂肪酸(Free Fatty Acid,FFA),并释放到胰腺的血管床中[24]。但是,TG如何触发胰腺脂肪酶将自身水解成FFA,以及脂肪酶在什么水平的情况才能水解循环中的TG,尚不清楚。
循环中快速增加的FFA水平有多种作用,它们损害微循环中的血小板和血管内皮,血液粘滞度增加,从而导致组织缺血及炎性反应的发生,最终损害胰腺腺泡细胞[25]。胰腺腺泡细胞受损越多,胰腺腺泡细胞产生的脂肪酶越多,越多的TG被水解成FFA,损伤更多的胰腺细胞。在HTG大鼠的动物实验研究中发现,随着FFA水平的升高,包括TNF和IL-6等在内的细胞因子水平升高[26]。FFA可能通过细胞因子的增加从而介导了炎症反应,亦称为脂质毒性,其与SAP发病率和死亡率的增加密切相关[27]。过量的FFA可以导致细胞膜和细胞器膜脂质过氧化,并通过由膜受体介导(如IP3受体)的异常信号转导途径导致细胞溶质Ca2+水平升高[28]。细胞Ca2+超载可激活第二信使CGMP导致线粒体通透性转换孔的开放。线粒体通透性转换孔是一种非特异性线粒体膜通道,可导致线粒体膜电位的丢失,线粒体ATP合成障碍,最终腺泡细胞坏死[29]。
(二) 胰蛋白酶原激活胰蛋白酶原激活是另一重要的病理细胞程序,可导致腺泡细胞坏死[30]。
由于循环中FFA的增加,细胞因子水平升高,溶酶体和消化酶的合成增加,从而导致胰蛋白酶原颗粒的积聚。最近的研究表明溶酶体组织蛋白酶B在将胰蛋白酶原激活为胰蛋白酶中起着重要作用[31]。当胰蛋白酶和组织蛋白酶B从细胞器释放时,胰蛋白酶会导致腺泡细胞内外的自溶,组织蛋白酶B的释放会通过受体相互作用蛋白激酶(RIP)和混合线性激酶域样蛋白(MLKL)途径引起细胞坏死[32]。然而,胰蛋白酶和组织蛋白酶B从细胞器释放的机制仍不明确。研究表明,在AP期间,组织蛋白酶B从细胞器释放到胞质中很可能是通过基于活性的胰蛋白酶介导,从而激活细胞凋亡的内在途径[33]。细胞内蛋白酶的释放也能通过线粒体释放细胞色素C,激活caspase 3介导的凋亡,从而导致细胞膜破裂和细胞死亡。
(三) 自噬的受损与内质网应激TG导致AP的发病机制也与自噬的受损和内质网(ER)应激有关。自噬是一种细胞保护机制,可以消除和利用老化、缺陷或受损的细胞质内容物。自噬是由自噬相关蛋白(ATGs)介导,它首先通过细胞器膜(如ER和高尔基体)形成的开放性双膜将细胞溶质内容物去核。实验表明,ATGs基因敲除的大鼠,其自噬水平是明显下降的,还可导致胰蛋白酶原激活、ER应激和线粒体功能障碍。FFA可以下调自噬的关键调节因子AMP活化蛋白激酶(AMPK)的表达,从而导致自噬的受损[34]。
细胞Ca2+超载,线粒体功能障碍以及自噬的受损可以导致ER的应激[35]。胰腺腺泡细胞高效地产生蛋白质,当对蛋白质合成的需求和细胞中未折叠蛋白质(UPR)的积累超过了ER处理它们的能力时,可通过激活转录因子-6(ATF6)、肌醇蛋白-1(IRE1)、蛋白激酶RNA样的ER激酶(PERK)或CEBP同源蛋白(CHOP)等的介导,导致ER的应激,最终导致炎性反应和细胞坏死[36]。
(四) 修复及再生受损除了上述TG通过损伤胰腺腺泡细胞而导致AP的机制外,Yang N最近的一项研究重点关注于TG与AP中胰腺腺泡细胞的再生与修复的相关性,实验表明HTG是延缓AP大鼠胰腺腺泡细胞的再生的危险因素之一[37]。HTG能明显降低AP腺泡细胞在组织细胞学中的修复速度,并随着TG水平的增高,粪弹性蛋白酶1(Fecal Elastase-1,FE-1)水平下降。FE-1是一种由腺泡细胞合成的特异性蛋白酶,是评价胰腺外分泌功能的重要生物标志物。结果提示,随着TG水平的升高,胰腺腺泡细胞的修复及胰腺的外分泌功能均可降低。
(五) 基因表达并不是所有高脂血症的人群都会患AP,根据一些研究,与TG相关的基因可能与AP的发生发展有关。最近的一项研究对103名被诊断为HTG,并既往发生过AP的患者进行了研究,结果显示,在这些患者中,脂蛋白酶(LPL)基因和所有的LPL分子调控基因中表现出较高的罕见变异频率[38]。对329例HTG-AP患者的队列分析表明,包括载脂蛋白A-5(APOA5)、糖基磷脂酰肌醇锚定的高密度脂蛋白结合蛋白-1(GPIHBPI)和载脂蛋白E(APOE)的遗传突变可能在HTG-AP中起作用[39]。而另一项研究发现糜蛋白酶C(CTRC)和丝氨酸肽酶抑制剂Kazal1型(SPINK1)基因与住院复发呈正相关[40]。基因与HTG-AP发生机制的相关性,需要进一步探索。
综上所述,AP患者的TG水平升高与AP严重程度、预后和复发风险增加是有一定的相关性。严重的HTG可导致胰腺的损伤加重,甚至出现坏死,导致休克及多器官功能障碍。TG导致AP可能受基因、代谢、环境和个体差异的影响,且与多种细胞机制等因素相关,随着医学发展的进一步深入,相信对这一机制的研究探讨将更加清晰明确,为临床医生对AP的诊疗策略提供更好的帮助。
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