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    研究背景
    胰腺纖維化(pancreatic fibrosis)是各種原因所致慢性胰腺炎的共同特征 ,同時也是與其伴隨的組織病理學特點 ,表現為大量成纖維細胞增生和富含連接組織的細胞外基質(extra-cellular matrix ,ECM)在胰腺內沉積 ,導致胰腺實質纖維化 、胰腺功能性組織喪失 、腺泡細胞萎縮 、胰管狹窄或擴張 、胰管結石以及炎症細胞浸潤等後果 。然而 ,胰腺纖維化的發病機製及其調控治療迄今為止還未明確 。

    胰腺纖維化發生的病理基礎是過多分泌的ECM沉積 ,ECM主要包括4種成分 :膠原(Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ等表型) 、蛋白聚糖 、糖蛋白以及彈性蛋白等。ECM是胰腺組織的重要組成部分 ,正常情況下 ,主要由胰腺間質中的星形細胞(pancreatic stellate cells ,PSCs)分泌合成 ,而由基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase ,MMP)和及其抑製劑(tissue inhibitors of matrix metalloproteinases ,TIMPs)負責其纖維化成分降解以及組織重構 ,ECM的完整結構和正常功能對於維持胰腺正常組織結構十分重要 。在病理因素刺激下 ,如發生急慢性胰腺炎 、胰腺腫瘤和自身免疫性胰腺炎時 ,胰腺間質中ECM大量生成 ,有助於炎症的局限和疾病恢複 ,並在胰腺發生不可逆纖維化之前刺激因素得以解除 ,則纖維組分降解 ,胰腺結構逐漸回複正常 。但當ECM增生明顯且刺激持續時 ,ECM合成遠遠超過它的降解 ,胰腺的纖維化就會出現並逐漸加重 ,最終導致慢性胰腺炎的形成 。隨著對慢性胰腺炎/胰腺纖維化發病機製研究的深入 ,發現胰腺間質中的PSCs的激活與胰腺纖維化密切相關 ,並對其調控因素及機製已有所認識 ,如下圖所示 。

    PSCs分布在胰腺腺泡周圍 ,大約占所有胰腺細胞的4% ,與肝星狀細胞(HSCs)有相似的特性 :(1)在細胞靜息期 ,細胞呈梭形或星形 ;(2)在細胞質中有大量富含維生素A的脂滴 ;(3)結蛋白和細胞骨架蛋白染色(GFAP)均呈陽性 ;(4)體外培養48h後 ,細胞進入激活狀態 ,α平滑肌肌動蛋白抗原(α-smooth muscle actin ,α-SMA)染色呈陽性 。PSCs在胰腺纖維化中的作用目前已越來越得到廣泛的認識 。在正常組織中 ,PSCs非常的少 ,免疫組化顯示隻是偶爾陽性,且處於靜止狀態 ,無α-SMA表達 ,特殊染色可見內含維生素A脂滴 。但在胰腺病理狀態下 ,多種因素刺激PSCs激活並開始在小葉間和腺泡間增生 ,活化增生的 PSCs維生素A脂滴逐漸減少 ,同時開始表達α-SMA ,逐漸分泌膠原 、纖維蛋白等ECM 。同時還發現血小板衍生生長因子(PDGF)與轉化生長因子β(TGF-β)可以促進PSCs的增生和膠原的合成 。研究已證實 ,PSCs的激活導致膠原 、纖維連接蛋白以及致密小體的生成 ,對比靜態時PSCs ,膠原的生成量是原先的數十倍 ,因此PSCs的激活與胰腺纖維化發生密切相關 ,並與許多病理影響因素關聯 ,如乙醇及其代謝產物 、氧化應激反應 、胰腺組織壓力 、高血糖和細菌感染及維生素A缺乏等 。將分離的PSCs在高壓容器中培養 ,結果發現PSCs在單純的壓力作用下 ,會出現和壓力平行的α-SMA的表達 ,Ⅰ型膠原mRNA的高表達以及Ⅰ型膠原的高合成 ,同時TGF-β也明顯升高 ,提示胰腺組織壓力對纖維化有極大促進作用 ,這也和胰腺腫瘤導致的纖維化存在一定的相似性 。
    研究模型
    南宮娛樂已經掌握了通過酶消化-密度梯度離心法進行靜止態的正常胰腺星狀細胞的分離 。細胞經8-96小時貼壁 ,在培養早期形態呈現典型的靜止態星狀細胞特征 :細胞體積較少 ,增殖較慢 ,外形呈多邊形或圓形 ,內含豐富脂滴 ,在熒光顯微鏡320nm激發波長下可觀察到短暫性的藍綠色自發熒光 ,如下圖所示 。

    隨著體外培養時間的延長 ,胰星狀細胞由最初的靜止態轉為活化態 ,細胞體積逐漸增大 ,增殖加快 ,形狀由圓形或多邊形變成星形 ,伸出偽足 ,胞內脂滴消失 ,如下圖所示 。

    研究案例
    目的 :探討細胞因子PDGF信號通路及中間信號分子ERK1在大鼠PSC活化和ECM產生中體內和體外的生物學效應
    結論 :以ERK為靶點阻斷PSC活化 ,可為胰纖維化的治療從分子水平上提供新的思路
    路線 :
    • 采用蛙皮縮膽囊肽反複誘致大鼠胰腺炎 ,采用HE染色和VG膠原染色觀察不同時期胰腺病理組織學變化和結蹄組織增生情況 。采用IHC檢測胰纖維化大鼠胰腺中ERK1蛋白的表達及分布情況 。
    • 酶消化法體外分離培養PSC ;PSC與不同劑量PDGF-BB共同培養 ,采用WB檢測PSC中磷酸化ERK1蛋白水平和qPCR檢測Col I的表達 。
    • 體外培養的PSC與PDGF-BB和不同劑量的PD98059(ERK特異性抑製劑)共培養 ,采用WB檢測各組PSC中磷酸化ERK1蛋白水平和qPCR檢測Col I的表達 。
    核心文獻
    • Chronic pancreatitis[J]. Lancet, 2011, 377(9712): 1184-1197. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21397320/
    • Extracellular signal regulated kinases are key mediators of mitogenic signals in rat pancreatic stellate cells[J]. Gut, 2002,51(4): 579-584. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12235084
    • Vitamin A inhibits pancreatic stellate cell activation: implications for treatment of pancreatic fibrosis. Gut,2006,55(1):79-89. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmid/16043492/
    • Pancreatic stellate cells respond to inflammatory cytokines: potential role in chronic pancreatitis [J]. Gut, 2002,50(4): 535-541. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmid/11889076/
    • Cell migration: a novel aspect of pancreatic stellate cell biology[J]. Gut, 2003,52(5): 677-682. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmid/12692052/

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