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.
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-
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-
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-
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