细胞因子与重症急性胰腺炎并发多器官损伤

程振兴，欧希龙

(东南大学附属中大医院消化内科，江苏南京 210009)

重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis，SAP)可由胰腺局部炎症累及多器官导致SIRS，继而引起多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)，其发病机制复杂，死亡率[1-2]可达20%～30%。自 1988 年 Rinderknecht[3]提出“白细胞过度激活”机制后 细胞因子参与SAP胰腺外多器官损伤的研究成为业界关注的焦点。1996年，McKay等[4]通过对SAP患者的单核细胞进行培养发现，培养液中TNF-α、IL-6和IL-8的浓度在并发胰外器官损伤的患者中明显高于无并发症患者，此有力证明了细胞因子的变化与SAP并发多器官损伤密切相关。现就SAP时细胞因子对多器官损伤影响的研究现状及最新进展综述如下。

1 与SAP合并肺损伤相关的细胞因子

SAP患者常早期就并发SIRS，1/3的死亡患者发生在此阶段，其中约50%患者死于急性肺损伤[5]。

1.1 TNF-α

Pooran等[6-7]报道TNF-α水平在轻型急性胰腺炎(mild acute pancreatitis，MAP)与并发器官衰竭的SAP病例有差别。正常情况下，低水平的TNF-α起免疫上调的作用的，TNF-α异常增高常提示炎症反应。有文献[8]报道在SAP早期的肺组织TNF-α mRNA高度表达，导致TNF-α过量产生，引起并加重急性肺损伤，而给予抗TNF-α抗体预处理[9]能明显减轻肺损伤。

TNF-α直接损伤内皮细胞屏障导致肺泡微循环障碍;刺激内皮细胞产生内皮素-1，引起血管极度痉挛致肺动脉高压。TNF-α诱导中性粒细胞局部聚集、延缓凋亡，促进其产生自由基损伤内皮组织;引起炎性介质的瀑布式释放，从而加重损伤。Malleo等[10]认为，TNF-α和NF-κB引起的肺部炎症反应没有肺水肿等损害表现。

1.2 IL-1

IL-1是重要的前炎症细胞因子，在SAP早期即可在血清中检测出来，可与TNF-α协同促进自身与对方的释放，还可直接促进胰酶的合成与释放加速胰腺实质的破坏[11]。

IL-1有不同基因编码的IL-1α和IL-1β两种形式。IL-1β可以激发骨髓产生中性粒细胞并聚集在肺部释放溶酶体-2诱导TNF-α、IL-6等细胞因子的产生，而IL-6是较早发现的并明确与SAP急性肺损伤相关的细胞因子[12]，它直接损伤肺泡毛细血管内皮细胞。

1.3 IL-6

文献[13-14]报道，在胰腺炎早期IL-6即可增高，直接作用于血管内皮细胞使血管通透性增加，导致大量炎症物质渗出;可与TNF-α等协同作用，构成炎症介质网络促使炎症扩展，并通过弹力蛋白酶和氧自由基损伤内皮细胞导致血管内皮肿胀、血流瘀滞，结果肺循环障碍，肺损伤发生。

1.4 IL-18

IL-18是一种近年来新发现的炎症细胞因子，它以前体形式表达于单核-巨噬细胞表面，在caspase-1(半胱氨酸天冬氨酸酶)等酶的作用下可以转变为生物活性分子。血清IL-18浓度与胰腺坏死及胰腺外器官损伤关系密切。Ueda等[15]的临床研究发现，SAP患者血清IL-18水平与患者病情严重程度相关;另文献[16]报道，SAP模型大鼠肺组织的IL-18mRNA水平显著升高，而用caspase-1抑制剂治疗组的SAP大鼠肺组织的IL-18表达明显下降。以上提示SAP时肺内过多产生的IL-18在急性肺损伤中起着重要作用。

1.5 巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory，MIF)

MIF主要由活化的T淋巴细胞、单核-巨噬细胞产生，是一种促炎症细胞因子。它不仅能抑制巨噬细胞游走、粘附、聚集及吞噬功能，还能促进巨噬细胞在炎症局部激活、浸润、增生和分泌(如 IL-1β、IL-8、TNF-α等)细胞因子入血循环导致多器官损害。Makhija等[17]进行临床回顾研究显示，血清MIF的水平与AP的发生发展密切相关，且与AP的预后呈正相关。另外，Saikai等[18]在临床 MAP、SAP 和正常对照组的研究中发现，SAP患者组MIF水平显著高于MAP及健康志愿者;动物实验证实抗-MIF抗体能降低实验性SAP大鼠的死亡率。王烜等[19]报道，SAP大鼠肺组织MIFmRNA大量表达，血清MIF增多，且增高程度与肺损伤程度呈正相关。上述结果都表明，MIF在SAP并发肺损伤时起着重要的作用。

2 与SAP合并肝损伤的细胞因子

2.1 TNF-α

SAP早期内毒素血症可诱导TNF-α产生。过量的TNF-α入血后激活中性粒细胞并释放IL-1β、IL-6、IL-8等细胞因子而导致广泛的病理反应，它是诱发SAP并发肝损害的重要启动因子。文献[20]报道，在SAP大鼠TNF-α先产生于胰腺接着是肝脏及肺，同时TNF-αmRNA在肝脏表达水平与SAP时肝损害病情呈正相关。TNF-α引起肝损伤的机制:(1)直接的肝细胞毒性作用;(2)介导肝脏枯否细胞及中性粒细胞产生过量的NO和氧自由基导致细胞毒效应;(3)在细胞损伤之前就介导了内毒素所致肝细胞及枯否细胞的凋亡[21];(4)TNF-α可以单独引起类毒素休克症状并导致MODS的发生。应用生长抑素[22-23]能降低SAP大鼠血清TNF-α mRNA的表达水平，减轻胰腺及肝组织的损伤。以上说明TNF-α对SAP并发肝损伤起着核心作用。

2.2 IL-6

IL-6能促进B淋巴细胞活化并最终增加免疫球蛋白的合成而促进体液免疫;促进T淋巴细胞增殖、分化，促进急性期反应而导致肝组织损伤;上调中性粒细胞功能，诱导细胞间黏附因子-1向肝脏募集中性粒细胞损伤肝组织;IL-6的激活还促使白细胞在肝的脉管系统停留并粘附在内皮细胞表面，释放弹力蛋白酶和氧自由基等毒性物质直接损伤肝血管内皮[24]。

2.3 IL-8

IL-8主要由中性粒细胞产生的一种中性粒细胞趋化因子，可以介导炎症从胰腺扩展到肝脏等胰外器官。1997年Maher等[25]报道，用腺病毒转染的肝细胞过度表达包括IL-8等细胞因子，其与炎症细胞的浸润程度、丙氨酸转氨酶升高程度呈正相关。这是IL-8损伤肝细胞的直接证据。IL-8介导中性粒细胞的组织损伤，增强NK细胞的吞噬与杀伤炎症组织作用。另外，认为张喜平等[24]，TNF、IL-6诱发炎症反应很大程度是通过以IL-8为代表的趋化因子介导而实现的。

2.4 IL-18

赵宝川等[26]报道，外周血清IL-18水平与SAP的肝功能损害呈显著正相关关系，可以作为早起判断急性胰腺炎预后的重要指标，还指出应用IL-18抗体与IL-18结合蛋白能明显减少SAP合并脓毒血症时肝、肺等胰外器官的白细胞积累，降低缺血、内毒素等诱导的肝损害。IL-18介导肝损害主要通过两种机制:(1)诱导FasL表达直接介导肝细胞凋亡;(2)通过JAK/STAT信号转导通路。

3 与SAP合并肾损伤的细胞因子

文献[27]报道，SAP发展为MODS后，其胰外器官损伤中肾功能损害发生率仅次于肺功能损害，急性肾衰竭时的病死率达80%。因此研究SAP相关肾损伤的机制极具临床价值。目前证实的是，几乎所有肾脏固有细胞(系膜细胞、上皮细胞、内皮细胞等)均能产生细胞因子同时又是细胞因子发挥生物学作用的靶细胞。

3.1 IL 类

SAP并发MODS是体内促炎症细胞因子与抗炎症细胞因子失衡的结果，其中促炎症白介素类(IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、IL-15、IL-18)明显增多，协同 TNF-α 产生大量炎症介质直接损伤肾单位，同时引起血流动力学异常导致肾血管痉挛、收缩，加重肾损伤;而抗炎症白介素类(IL-2、IL-4、IL-10、IL-11)表达水平增幅不及促炎症细胞因子，不足以抵抗促炎症白介素的作用。

3.2 TNF-α

其作为启动因子独立或协同其他炎症介质造成肾损伤:(1)对肾小球内皮细胞及系膜细胞有直接细胞毒作用;(2)促进中性粒细胞在肾小球内聚集和释放氧自由基等;(3)促进肾小球毛细血管内纤维蛋白原的沉积，抑制纤溶而影响肾小球滤过率 GFR[28];(4)促进肾小球内皮细胞合成ET-1[29]，导致肾血管极度收缩，损伤肾功能，甚至发生急性肾衰竭。

4 SAP合并胰性脑病(pancreatic encephalopathy，PE)

Rothermich等[30]在1941年首次提出胰性脑病的概念，PE是SAP发展到一定阶段产生的神经精神综合征，常表现为定向力障碍、幻觉甚至意识模糊，病理显示脑组织有散在淤血斑、小出血灶以及神经脱髓鞘等改变。PE的发病机制至今尚不明确，有多重假说如胰酶释放、维生素缺乏等予以解释，而白细胞的过度激活和微循环障碍是SAP发病的重要机制，因此细胞因子的作用也越来越受到重视。

4.1 IL-1β

Norman[31]的研究证明，SAP及胰外脏器并发症中IL-1β和TNF-α等起到重要作用。文献[32]报道，脑小胶质细胞产生的IL-1β是炎症反应的始动环节。IL-1β通过自分泌方式促进小胶质细胞的增殖、活化，启动IL-6、TNF-α等释放，诱导补体、趋化因子和黏附分子的产生增加;这些炎性介质有反过来激活小胶质细胞不断产生细胞因子，形成级联放大效应，最终导致神经细胞变性、坏死。

4.2 TNF-α

李军成等[33]发现，TNF-α在PE动物模型的脑脊液中显著升高。文献[34]报道，TNF-α介导脑组织损害的机制为:(1)TNF-α可直接激活PLA2(磷脂酶A2);(2)TNF-α激活并积聚白细胞，释放增强毛细血管通透性的炎症介质，正反馈促进TNF-α等细胞因子产生，形成级联放大反应;(3)TNF-α既直接诱导血管内皮细胞的通透性增加，也可间接通过白细胞发挥作用;(4)TNF-α对血管内皮黏附分子，如ELAM-l(内皮细胞白细胞黏附分子-1)和ICAM-l(细胞间黏附分子-1)，有向上调节作用，可促进白细胞的黏附和收缩，造成毛细血管渗漏和组织损害;(5)TNF-α介导髓鞘的炎性损伤，刺激免疫细胞活化，也可直接对髓鞘产生毒性破坏作用;(6)刺血小板活化因子(PAF)生成，促使血小板聚集及释放反应，诱导脑微血管血栓形成及内皮细胞的破坏。

5 核转录因子NF-κB(nuclear factor kappa B)与SAP并发多器官损伤

NF-κB是一种重要的核转录因子，其分子生物学本质是由两种Rel家族蛋白构成的同源或异源二聚体;它能与多种细胞因子、黏附分子等基因启动子或增强子上的κB位点特异结合并启动和调节这些基因的转录，是SAP时众多炎性介质的共同通道。因此，NF-κB与机体的免疫调节具有密切的关系[35]。

5.1 NF-κB 与肺损伤

正常肺组织中NF-κB处于非活化状态，SAP时NF-κB活化，调控多种促炎症介质相关基因表达，使TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、PAF 等水平上调而损伤肺组织。NF-κB的活化是诱生型一氧化氮合酶(iNOS)基因表达的关键环节，iNOS诱导产生大量的NO以自由基性质产生细胞毒作用而损伤肺组织。有研究[36]表明，抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)能抑制SAP大鼠NF-κB活化，从而减少iNOS mRNA的表达，对肺损伤及胰腺本身损伤产生保护作用。

5.2 NF-κB 与肾损伤[37]

SAP时内毒素通过激活NF-κB而选择性地表达TNF-α、IL-1等细胞因子，在这些炎症介质的共同作用下导致肾脏血流动力学异常、代谢和组织形态学等改变，进而产生肾损伤，甚至肾衰竭。

5.3 NF-κB

SAP时肝组织NF-κB活化并促进TNF-α mRNA、IL-6 mRNA的表达参与肝损伤。袁耀宗等[38]报道，用PDTC(吡咯烷二硫代氨甲酸盐)可抑制SAP大鼠肝组织中的NF-κB的活性，下调细胞因子表达从而减轻肝损伤。

6 临床有关调节细胞因子的治疗

治疗原理:降低过高细胞因子水平;防治细胞因子的脏器损伤作用;重建机体免疫内环境稳态。

6.1 NF-κB 活性抑制剂

合适的NF-κB活性抑制剂能有效减轻炎症反应、防止SIRS/MODS的发生。目前应用于临床的此类生化制剂有:(1)抗氧化剂，如NAC、PDTC、VitC及VitE衍生物;(2)糖皮质激素，通过与RelA亚单位或NF-κB抑制蛋白-mRNA作用而抑制NF-κB;(3)通过NF-κB诱导激酶(NIK)阻滞剂、NF-κB抑制蛋白激酶(IKK)阻滞剂特异性阻断NF-κB的基本活化通路;(4)其他如免疫抑制剂、反义NF-κB、转录因子假结合体等。

6.2 连续性肾脏替代治疗(continuous renal replacementtherapy，CRRT)

CRRT是指一组缓慢、连续地清除水和溶质的血液净化方法。姚红兵等[39]报道，108例 SAP患者中CRRT 治疗组的血清 TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10 水平较常规治疗组迅速下降，患者预后明显改善，两组差异有统计学意义。这说明CRRT能够有效地清除患者体内过度生成的促炎症和抗炎症细胞因子，恢复免疫调节，改善代谢系统功能。

6.3 奥曲肽

生长抑素(SS)能抑制细胞因子的形成和炎症介质的释放。奥曲肽是临床上治疗急性胰腺炎的常用生长抑素类似物。左晓虹等[40]报道，奥曲肽能有效降低患者血清中IL-6、IL-8的水平，抑制炎症反应，同时提高IL-2的水平。

6.4 其他

如TNF-α单克隆抗体、重组IL-1受体拮抗剂等抗炎症介质也应用于临床。

7 小 结

目前，SAP手术或非手术治疗的效果均不理想[41]，甚至部分患者病因已清除但仍不能控制病情，最后发展为MODS，死亡率很高。人们发现，导致胰腺炎加重和其他脏器损伤的主要原因是全身过度炎症反应，而细胞因子(如TNF-α、IL-1)既是早期启动炎症反应的起始因子，又是加重炎症反应的促进因素。因此，人们设想将阻断SAP病情进展的希望寄托在研究并调控炎症介质和细胞因子上。对细胞因子的调控主要在转录、翻译、翻译后水平进行:通过抑制NF-κB活化来防止TNF-α等促炎症细胞因子基因过度表达;在翻译水平控制细胞因子的合成;从对抗或清除已形成的细胞因子着手，包括细胞因子单克隆抗体、可溶性细胞因子受体或细胞因子受体拮抗剂以及使用CRRT来净化血液以达到清除过度表达的细胞因子的目的。针对上述设想，临床应用或动物实验研究中已有相应的措施并取得了较好的疗效。根据Bone[42]的关于SIRS与CARS(代偿性抗炎性反应综合征)的假说，SAP时调节机体内的促炎症细胞因子与抗炎症细胞因子处于一定的范围，才有利于炎症的恢复。综上所述，在整个SAP病程中，同时调节促炎症与抗炎症细胞因子是提高治愈率、降低死亡风险的关键所在。

[1]GAISANO H Y，GORELICK F S.New insights into the mechanisms of pancreatitis[J].Gastroenterology，2009，136:2040-2044.

[2]WARSHAW A L.Improving thr treatment of necrotizing pancreatitis—a set up[J].N Engl J Med，2010，362:1535-1537.

[3]RINDERKNECHT H.Fatal pancreatitis，a lonsequence of excessive lencocyte stimunation?[J].Int J Pancreatol，1989，3:105-112.

[4]McKAY C，IMRIE C W，BAXTER J N.Mononuclear phagocyte activation and acute pancreatitis[J].Scand J Gastroenterol，1996，31(Suppl 219):32-36.

[5]HUDSON L D，STEINBERG K P.Epidemiology of acute lung injury and ARDS [J].Chest，1999，116:74S.

[6]POORAN N，INDARAM A，SINGH P，et al.Cytokines(IL-6，IL-8，TNF):early and reliable predictors of severe acute pancreatitis[J].J Clin Gastroenterol，2003，37:263-266.

[7]DUGERNIER T L，LATERRE P F，WITTEBOLE X，et al.Compartmental izat ion of the inf lammatory response during acute pancreatitis:correlation with local and systemic complications[J].Am J Respir Crit Care Med，2003，168:148-157.

[8]徐军，张梅，刘学民，等.TNF-α基因表达在大鼠急性重症胰腺炎肺损伤中的作用[J].西安交通大学学报:医学版，2004，25(4):387-392.

[9]程石，宋茂民，何三光，等.肿瘤坏死因子a对大鼠坏死性胰腺炎肺损伤的影响[J]中华实验外科杂志，2003，20(7):593-594.

[10]MALLEO G，MAZZON E，SIRIWARDENA A K，et al.TNF-αas a therapeutic target in acute pancreatitis-lessons from experimental models[J].Scientific World Journal，2007，7:431-448.

[11]LEME A S，LICHTENSTEIN A，ARANTES-COSTA F M，et al.Acute lung injury in experimental pancreatitis in rats:pulmonary protective effects of crotapotin and N-acetylcysteine[J].Shock，2002，18(5):482-433.

[12]FLAISHON R，SZOLD O，WEINBROUM A A.Acute lung injury following pancreas ischaemia-reperfusion:role of xanthine oxidase[J].Eur J Clin Invest，2006，36(11):831-837.

[13]YU J H，LIM J W，NAMKUNG W，et al.Suppression of cerulean-induced cytokine expression by-antioxidants in pancreatic acinar cells[J].Lab Invest，2002，82(10):1359-1368.

[14]HATTAR K，FINK L，FIETZNER K，et al.Cell density regulates neutrophil IL-18 synthesis:role of IL-1 receptor antagonist and TNF receptors[J].J Immunol，2001，166(10):6287-6293.

[15]UEDA T，TAKEYAMA Y，YASUDA T，et al.Significant elevation of serum interleukin 18 levels in patients with acute pancreatitis[J].J Gastroenterol，2006，41(2):158.

[16]ZHANG X H，ZHU R M，XU W A，et al.Therapeutic effects of caspase-1 inhibitorson on acute lung injury in experimental severe acute pancreatitis[J].World J Gastroenterol，2007，13(4):623-627.

[17]MAKHIJA R，DEMAINE A G，KINGSNORTH A N.Macrophage migration inhibitory factor response in human acute pancreatitis[J].Br J Surg，2003，90(6):125-127.

[18]SAIKAI Y，MASAMUNE A，SATOH A，et al.Macrophage migration inhibitory factor is a critical mediator of severe acute pancreatitis[J].Gastroenterology，2003，124(3):725-736.

[19]王烜，张瑞，邓明明，等.纤维结合蛋白和巨噬细胞移动抑制因子在重症急性胰腺炎大鼠相关肺损伤中的作用[J].中国现代医学杂志，2009，19(12):1786-1789.

[20]CHEN H M，HWANG T L，CHEN M F.The effect of gabexate mesilate on pancreatic and hepatic microcirculation in acute experimental pancreatitis in rats[J].J Surg Res，1996，66(2):147.

[21]袁建成，周立新，秦孝健，等.内毒素诱导的枯否细胞及肝细胞凋亡与肝损伤的关系[J].中华医学杂志，1998，78(6):423.

[22]ZHANG X P，ZHANG L，YANG P，et al.Protective Effects of baicalin and octreotide on multiple organ injury in severe acute pancreatitis[J].Dig Dis Sci，2008，53(2):581-591.

[23]SUZUKI M，SHIMIZU T，KUDO T，et al.Octreotide prevents 1-asparaginase-induced pancreatic injury in rats[J].Exp Hematol，2008，36(2):172-180.

[24]张喜平，王蕾.重症急性胰腺炎并发肝损害的机制研究进展[J].世界华人消化杂志，2005，13(11):1335-1339.

[25]MAHER J J，SCOTT M K，SATIO J M，et al.Adenovirs-mediated expression of cytokine-induced a neutrophilic hepatitis[J].Hepatology，1997，25;624-630.

[26]赵宝川，脱红芳，彭彦辉.重症急性胰腺炎合并肝损伤机制的研究进展[J].河北医科大学学报，2010，31(8):1027-1029.

[27]PUPELIS G.Renal failure in acute pancreatitis.Timing of dialysis and surgery[J].Przegl Lek，2000，57(5):29-31.

[28]LINDSEY D C，EMERSON T E.Characterization of an endotoxemic baboon model of metabolic and organ dysfunction[J].Circ Shock，1991，34(3):294-298.

[29]HUGHES C B，GABER L W，MOHEY el-DIN A B，et al.Inhibition of TNF alpha improves survival in experimental model of acute pancreatitis[J].Am Surg，1996，62(1):8-13.

[30]ROHERMICH N O，Von HAAM E.Pancreatic encephalopathy[J].J Clin Endocrinol，1941，1:873-881.

[31]NORMAN J.The role of cytokines in the pathogenesis of pancreatitis[J].Am J Surg，1998，175(1):76-83.

[32]袁力勇，戴体俊.认知功能障碍发病机制研究进展[J].现代生物医学进展，2007，7(1):126-130.

[33]李军成，田斌，陈易人，等.大鼠急性胰腺炎脑脊液肿瘤坏死因子-α和脑组织CD44表达[J].中华消化杂志，2004，24:373-374.

[34]张喜平，田华.重症急性胰腺炎并发胰性脑病的发病机制[J].世界华人消化杂志，2005，13(22):2267-2671.

[35]KARIN M，BEN-NERIAH Y.Phosphorylation meets ubiquitination:the control of NF-[kappa]B [J].Snnu Rev Immunol，2000，18:621-623.

[36]李欢送.核因子-κB在急性胰腺炎肺损伤中作用的研究进展[J].国外医学分册，2004，31(1):44-47.

[37]张留柱，张树友.重症急性胰腺炎肾损伤的发病机制[J].中国现代医药杂志，2011，13:128-130.

[38]袁耀宗，纪龙，朱颖，等.核因子-κB在重症急性胰腺炎肝损伤中的作用研究[J].上海医学，2002，25(3):172-175.

[39]姚红兵，文明波，黄高，等.连续性血液净化治疗对重症急性胰腺炎患者血清细胞因子水平的影响[J].细胞与分子免疫杂志，2011，27(2):190-192.

[40]左晓虹，陈劲梅.奥曲肽治疗急性胰腺炎的临床疗效及对血清细胞因子的影响[J].细胞与分子免疫杂志，2010，26(8):795-796.

[41]季大玺，龚德华.连续性血液净化在重症急性胰腺炎中的应用[J].肾脏病及透析肾移植杂志，2003，12(2):181-185.

[42]BONE R C.Toward a theory regarding the pathogenesis of the systemic inflammatory response system:What we do and do not know about cytokine regulation[J].Cri Care Med，1996，24:163-172.