胰性脑病研究进展

胰性脑病研究进展

1黄岩的胆囊酸钠诱导法2磷酸酶a2的诱导法3酶诱导法4bax和lm-wt模型相关的基因胰腺脑病（pe）是一种严重的急性胰腺疾病（severeacademy（sap）。发病率为18.2%，预后差，死亡率为67%。主要临床表现为定向力障碍、意识模糊、易怒、过敏迟钝、情绪障碍、抑郁和其他中枢神经系统症状。目前,尚没有成熟稳定的PE动物模型,当前研究SAP并发PE的方法主要包括注射牛黄胆酸钠(sodiumtaurocholate,STC)和雨蛙素(Caerulein,CAE)诱导动物急性坏死性胰腺炎(Acutenecrotizingpancreatitis,ANP)PE模型来实现,此外有直接将SAP患者血液中的活性物质[胰蛋白酶和磷脂酶A2(phospholipase2,PLA2)]注入血管或脑室内来研究SAP脑损伤。本文就近年来PE发病机制和模型相关研究进展进行综述如下。通过逆行胰胆管注射STC建立AP模型已被广泛认可。据报道用4%STC建模后大鼠胰腺组织出现中度水肿、大量炎性细胞渗出、中度出血、胰腺腺泡细胞坏死,脑组织出现水肿、细胞变性、脑组织凋亡以及出血,脑及胰腺细胞中线粒体肿大,血清中髓鞘碱性蛋白(Myelinbasicprotein,MBP)和紧密连接蛋白-1(Zonulaoccludens-1,Zo-1)水平,以及促凋亡基因Bax和半胱天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)均明显升高,而Bcl-2降低及ZO-1的降解可能是血脑屏障(bloodbrainbarrier,BBB)完整性破坏的第一步,由此推断MBP和ZO-1是脑损伤的重要的生物标记物,而细胞凋亡加重是脑损伤的重要机制,促凋亡基因Bax是细胞基因调控Bal基因家族成员之一,它的重要作用是抑制Bcl-2和促进细胞凋亡。Bcl-2是秀丽隐杆线虫(Caenorhabditidelegans)中抗凋亡基因ced-9的哺乳类动物中类似基因,是Bcl-2家族的典型成员,其主要作用是抑制凋亡,其机制可能为通过清除氧自由基(oxygenfreeradical,OFR)、抑制钙离子(calcium,Ca2+)从内质网的释放和线粒体致凋亡因子(如细胞色素-C(cytochrome,Cyt-c)和凋亡诱导因子)释放到胞浆,氧自由基、Ca2+、Cyt-c和诱导凋亡因子进入的到胞浆后直接激活细胞蛋白导致细胞凋亡变化的级联反应。FuQ等发现模型组在透射电子显微镜下出现核固缩、神经细胞边集、内质网扩张、神经细胞凋亡、有髓神经纤维脱髓鞘、神经细胞线粒体空泡化和额叶组织中的胶质细胞,通过计算凋亡指数发现在SAP模型组中凋亡指数明显升高,而低分子量肝素(lowmolecularweightheparin,LMWH)通过抑制肿瘤坏死因子-α(Tumornecrosisfactor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(Interleukin,IL-6)、血淀粉酶释放,从而抑制炎症激活,LM-WT能有效减少线粒体空泡化和神经细胞凋亡从而改善SAP并发的脑损伤。TuXK等研究表明黄岑苷经减少神元损伤发挥减轻脑水肿和BBB通透性的作用,可能与抑制基质金属蛋白-9(matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)和MMP-9介导的紧密连接蛋白降解有关。OuJM等通过与模型组对比,发现黄岑苷、大剂量的地塞米松、奥曲肽治疗组脑组织中核转录因子-κB(nuclearfactor-KappaB,NF-κB)蛋白表达降低。研究表明,NF-κB具有诱发局部损伤及全身炎症反应综合征(Systemicinflammatoryresponsesyndrome,SIRS)作用。学者们认为上述物质可能通过抑制NF-κB的激活这一机制,从而发挥减轻大鼠SAP模型脑损伤的作用。据报道,羟乙基淀粉(Hydroxyethylstarch,HES)可有效降低血清TNF-α、水通道蛋白-4(Aquaporin-4,AQP-4)mRNA蛋白表达,其机制可能为HES抑制TNF-α的释放及内皮细胞活化从而阻断白细胞的粘附及迁移,减轻其对脑血管细胞及血脑屏障的损伤,间接下调脑毛细血管内皮细胞的AQP-4的表达,缓解脑毛细血管的渗漏。袁伟燕等建立模型后在SAP组发现大鼠海马尼氏体减少,神经元受损,于12h最严重;同时发现SAP组3、6、12h大鼠脑组织均存在NF-κB、p65及Caspase-3的表达增强,均在6h达到高峰,且NF-κB、p65表达与Caspase-3表达具有正相关性,故认为NF-κB、p65在PE早期和中期起重要的作用,其可能通过上调Caspase-3的表达促进神经元凋亡,以进一步引起脑损伤。DingZ等发现SAP组存在显著的BBB通透性改变,据统计77.5%的大鼠BBB发现通透性改变,由此可见BBB开放并不少见,在轻度急性胰腺炎(Mildacutepancreatitis,MAP)组中轻度胰腺损伤和BBB开放不显著,但是在SAP组中可观察到严重的胰腺损伤和显著的BBB开放,表明胰腺损伤与BBB通透性改变密切相关,且胰腺病理学评分与BBB通透性呈正相关,推断BBB通透性增加是PE的重要风险因素。进一步研究发现SAP组脑组织中单核细胞趋化蛋白-1(monocytechemoattractantprotein-1,MCP-1)表达增加。MCP-1作为中枢系统炎症中最强的炎症因子之一,其与BBB通透性紧密相关,BBB通透性增加则MCP-1表达显著。研究发现,硝苯地平治疗组BBB通透性显著降低,且脑组织中MCP-1表达减少,推断硝苯地平可能通过改变BBB的通透性,抑制MCP-1的表达这一途径以减轻脑损伤。由此可见该法用于研究PE具有重要实验价值,其亦存有诸多不足之处,如遗留穿刺孔易出现肠瘘和腹腔感染,穿刺针容易损伤肠壁及乳头处血管引起出血,注射物易经“假道”返流影响复制成功率等,但其重复性好,有利于批量建立PE模型,建模后大鼠表现与临床PE病人相似度高,有利于研究脑损伤并发症与其它脏器损伤时的相关性及可能机制,是目前较为理想的建模方式。PLA2是脂解酶之一,在AP相关的局部和全身炎症反应中,脂解酶具有极为重要作用。PLA2介导PE主要机制如下:胰性PLA2被胰蛋白酶及胆酸激活后,可将胰液中的卵磷脂与脑磷脂转变成溶血卵磷脂与溶血脑磷脂,且都能使细胞的磷脂层破坏,而透过BBB进入脑循环,引起脑组织出血、脑软化及中枢神经系统白质的髓鞘结构破坏引发脱髓鞘,而诱发PE,为导致PE的主要物质。在病理条件下膜耦联性PLA2激活及过度分泌,致使改变膜的结构及功能,导致体内炎性反应细胞过度激活,从而使之释放过量的细胞因子和炎性介质如TNF-α、IL-6,引发SIRS,甚至多器官功能障碍(Multipleorgandysfunctionsyndrome,MODS)。TNF-α在PE中的发病机制:①TNF-α直接激活PLA2,也刺激PLA2分化;②TNF-α激活白细胞并导致白细胞积聚,激活的白细胞可使增强毛细血管通透性的炎性介质释放,炎性介质又可正反馈而促进TNF-α等细胞因子产生,从而促使“瀑布”样级联反应的形成;③TNF-α直接诱导血管内皮细胞通透性增加,且间接通过巨噬细胞而发挥作用;④TNF-α上调血管内皮的黏附分子如白细胞-内皮粘附分子-1(Endothelial-leukocyteadhesionmolecule,ELAM-l)和细胞间粘附分子(Intercellularadhesionmolecule,ICAM-l),上调黏附分子可促进白细胞的黏附及收缩,造成毛细血管组织损害及渗漏;⑤TNF-α可直接对髓鞘产生毒性破坏作用,也可造成髓鞘炎性损伤,活化免疫细胞,使得髓鞘破坏;⑥TNF-α通过刺激血小板活化因子(Plateletactivationfactor,PAF)生成,促使血小板聚集和释放,诱导内皮细胞的破坏及脑微血管血栓形成。杨玉柱等认为环孢素(Cyclosporine,CsA)作为常见的免疫调节剂,选择性的抑制代表Th1的TNF-α,反之对代表Th2的IL-10有升高作用。在SAP中,该物质发挥可促进Th1向Th2漂移,而促进AP的治愈;促使Th1向Th2转换,拮抗Th1产生的前炎症性介质介导的炎症作用,阻止AP由局部向SAP、多器官功能障碍(Multipleorgandysfunction,MODS)和PE发展。β-七叶皂甙钠可显著降低PE大鼠的血管通透性,其可能通过阻止血液中水、炎症介质及炎症细胞向脑组织渗出,减轻脑组织水肿和炎症反应,达到保护脑组织的作用。赵平等用PLA2复制PE模型后,发现PLA2对中枢神经系统有较强毒性作用,经免疫组化和蛋白印迹测定,证实脑组织AQP-4表达明显增强,推断AQP-4参与PE脑水肿的损伤过程。PE发生后,BBB胶质细胞足突上AQP-4表达增加,AQP-4在PE中的发病机制可能与血脑屏障的完整性的破坏相关,上调AQP-4引发血管源性脑水肿。此种建模方法虽然可以成功建造脑病模型,但PLA2建模成本较高,且胰腺本身病变跟临床相似度不高,仅仅是单纯出现脑病模型,不利于进一步研究SAP并发其它脏器损伤及PE的合并症现象。过早的胰蛋白酶原激活能够引起全身并发症的AP;胰酶的激活可导致胰腺细胞损伤。彭波等首次用胰蛋白酶复制出SAP脑损伤模型,大量胰蛋白酶激活,破坏胰腺;且大量活化的蛋白酶进入血液循环,血管壁的蛋白结构破坏,引起血管壁完整性破坏及通透性增加,最终导致器官局部的出血及坏死性改变;ZO-1升高,体现紧密连接蛋白降解,造成细胞间隙显著增大,血液中的各种成分通过细胞间隙进入组织中,从而引起脑组织损害,该机制可能为SAP并发脑损伤的主要原因。研究表明,模型组死亡率明显低于SAP组,但脑损伤的程度并不比SAP组低,可见该法通过胰蛋白酶诱导PE模型,此法可以成功建造脑病模型,但胰腺本身病变跟临床表现稍不同,仅仅是单纯出现脑病模型,不利于进一步研究SAP并发其它脏器损伤及PE的合并症现象,需要进一步研究。CAE为多肽类物质,可诱导非创伤性大鼠AP模型,CAE渐在实验动物AP模型中应用;CAE与胆囊收缩素(cholecystokinin,CCK)药理作用及化学结构类似,具有较强的刺激胰酶分泌和胆囊收缩作用。在CAE诱导的胱硫醚裂解酶(cystathioninelyase,CSE)基因敲除大鼠胰腺中的硫化氢(Hydrogensulfide,H2S)降低,胰腺细胞中NF-κB降低炎症反应明显减轻,而在CAE诱导胰腺炎的胰腺中H2S升高,胰腺细胞中NF-κB表达增加,表明H2S对NF-κB激活起着重要的促炎作用。据报道,应用CAE诱导Balb/c小鼠模型,于建模9h后发现丙二醛(Malondialdeyde,MDA)含量增高,推断MDA在SAP伴发PE的发病机理中可能发挥重要作用。其可能机制为:①胰酶激活黄嘌呤氧化酶,后者催化次黄嘌呤产生MDA,BBB通透性改变而损害脑组织。②炎性介质、损伤的血管内皮细胞和PLA2均可活化血小板,OFR释放。③在PE晚期随着MODS的发生,脑组织破坏并继发微血管血栓形成,脑组织缺氧加剧,产生OFR加重脑损伤。该法可致大鼠发展为轻型AP,CAE诱导的ANP病理改变和严重程度差异性较大,不利于研究胰性脑病发病机制,且建模药物价格相对较贵;但此法操作相对容易,批量建模方便,更多机制需进一步研究。总而言之,探索尽可能重现人类PE发病过程的理想动物模型,应具备操作简单、重复性好、价格低廉特点,且其发病机制和治疗反应均与人类PE发病相似,目的是进一步探究PE的发病机制及有效治疗途径。通过建立动物PE模型发现BBB通透性改变,诱发脑损伤,通过检测脑损伤相关指标:MBP,ZO-1,AQP-4,BBB通透性和凋亡因子等可进一步反映脑