呂曉紅 王 蕾 劉 暢 王瑩瑩 楊金奎*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院西院內(nèi)分泌科，北京100043;2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院內(nèi)分泌科，北京100730)

傳統(tǒng)觀念上，認(rèn)為胰腺外分泌系統(tǒng)主要參與營(yíng)養(yǎng)成分的消化和吸收，內(nèi)分泌系統(tǒng)主要參與調(diào)節(jié)血糖的穩(wěn)態(tài)，故胰腺內(nèi)、外分泌腺在組織學(xué)和功能上各不相同、各自獨(dú)立。但實(shí)際上，這種觀念已經(jīng)過(guò)時(shí)，胰腺是一個(gè)和諧的整體器官，內(nèi)、外分泌系統(tǒng)之間存在著非常密切的聯(lián)系。目前，關(guān)于胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌胰腺組織學(xué)及功能的影響的相關(guān)研究較少，對(duì)其機(jī)制的研究更缺乏深入。本文就胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌胰腺的功能及其可能機(jī)制的相關(guān)研究做一綜述。

1 胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)與內(nèi)分泌胰腺在組織學(xué)上的密切聯(lián)系

早在1911年，就有學(xué)者［1］報(bào)道，在豚鼠的胰腺中，外分泌的導(dǎo)管上皮與散在的內(nèi)分泌細(xì)胞之間存在連接。1992年Van Suylichem等［2］應(yīng)用印度墨代替導(dǎo)管膠原酶灌輸大鼠、狗、豬、猴和人的離體胰島，證實(shí)了導(dǎo)管系統(tǒng)與胰島之間密切的連接。2001年，Bertelli等［3］在成年大鼠胰腺的研究中發(fā)現(xiàn)，93%的胰島與胰腺的導(dǎo)管系統(tǒng)存在多重連接，而且胰島主要與導(dǎo)管樹(shù)的最近端(泡心細(xì)胞或小導(dǎo)管)相連接，提示胰島與位于與它最近的腺泡組織排泌部分有關(guān)，很可能就是外分泌實(shí)質(zhì)的一部分。而在人胰腺，CK－19陽(yáng)性的導(dǎo)管細(xì)胞與胰島素陽(yáng)性的β細(xì)胞緊密相連［4］，在非糖尿病的成人胰腺尸檢結(jié)果也支持導(dǎo)管細(xì)胞和胰島內(nèi)分泌細(xì)胞的局部解剖學(xué)聯(lián)系非常緊密［5］。臨床上進(jìn)行胰島移植，在分離人的胰島時(shí)，總是被不同比例的導(dǎo)管細(xì)胞沾染，沾染率大約是15% ～40%［6］。以上均說(shuō)明在哺乳動(dòng)物胰腺，導(dǎo)管系統(tǒng)和胰島之間的多重連接是常見(jiàn)的特點(diǎn)。

從組織發(fā)生學(xué)上，胰島發(fā)生于胚胎期胰腺導(dǎo)管的祖細(xì)胞［7］，胎兒期、新生兒期胰島的生長(zhǎng)主要來(lái)源于位于導(dǎo)管的祖細(xì)胞的新分化細(xì)胞，而不是分化的胰島細(xì)胞的增生［8］。Inada等［9］應(yīng)用碳酸酐酶Ⅱ啟動(dòng)子選擇性標(biāo)記導(dǎo)管細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在正常生長(zhǎng)和損傷后，導(dǎo)管細(xì)胞能產(chǎn)生新的胰島和腺泡。將成年大鼠胰腺導(dǎo)管結(jié)扎，或切除胰腺導(dǎo)管90%后，成年胰腺顯示出強(qiáng)大的再生能力，胰島細(xì)胞新生可被胰腺導(dǎo)管細(xì)胞的刺激重新激活［10］，有大量新腺泡和從導(dǎo)管來(lái)的胰島細(xì)胞形成，以至于形成胰腺的整個(gè)新的小葉。這些研究均提示胰腺導(dǎo)管上皮本身是作為出生后和進(jìn)入成年后胰島和腺泡組織的祖細(xì)胞池，導(dǎo)管上皮被認(rèn)為是“兼性或臨時(shí)性干細(xì)胞”［11］。但目前還沒(méi)能確認(rèn)真正的胰腺干細(xì)胞。

2 胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞對(duì)胰島功能的影響

臨床上，原發(fā)性糖尿病患者常伴胰腺外分泌功能不全，甚至在疾病的早期就出現(xiàn)，表明胰腺內(nèi)存在內(nèi)－外分泌(包括胰腺導(dǎo)管系統(tǒng))通路。大多數(shù)成熟的胰島細(xì)胞保持與導(dǎo)管系統(tǒng)的多重連接，也提供了胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞對(duì)內(nèi)分泌胰島施加功能影響的解剖學(xué)基礎(chǔ)。胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞非常活躍，可產(chǎn)生許多因子如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、類花生酸類等，能對(duì)鄰近的胰島細(xì)胞施加旁分泌的影響，可能對(duì)胰島細(xì)胞的功能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，并參與胰島分化和再生［12－13］。體外研究中，將大鼠、人的胰腺導(dǎo)管上皮和胰島細(xì)胞共培養(yǎng)，可使胰島細(xì)胞的生存和活性均得到改善［14－15］;導(dǎo)管上皮細(xì)胞的存在會(huì)更持久地保持胰島形態(tài)和β細(xì)胞功能，提示了長(zhǎng)期改善β細(xì)胞功能的新策略［16］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)高血糖的Cohen大鼠，其胰腺外分泌腺的破壞可能導(dǎo)致體內(nèi)胰島素分泌障礙［17］。臨床上胰島移植的成功，使人們看到了治療1型糖尿病的新希望。Street等［18］的研究數(shù)據(jù)顯示，臨床胰島移植2年后，與胰島細(xì)胞同時(shí)植入的胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞的數(shù)量與長(zhǎng)期的代謝改善之間存在明顯的正相關(guān)。

但是，這些關(guān)于胰腺導(dǎo)管對(duì)內(nèi)分泌胰島功能影響的研究多數(shù)是從胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞對(duì)內(nèi)分泌胰島的營(yíng)養(yǎng)、支持作用或者胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞可能是胰島干細(xì)胞的角度進(jìn)行的。有文獻(xiàn)［19］顯示內(nèi)分泌細(xì)胞可分為“開(kāi)放型”和“關(guān)閉型”兩大類，其中α細(xì)胞和PP細(xì)胞屬于“關(guān)閉型”細(xì)胞;而β細(xì)胞和δ細(xì)胞被分類為“開(kāi)放型”細(xì)胞，因?yàn)樗鼈冇胁糠旨?xì)胞表面直接面對(duì)導(dǎo)管腔，其開(kāi)放于導(dǎo)管腔的大小不等的細(xì)胞膜表面處，有微絨毛和衣被凹陷、大量光滑的和衣被的囊泡，以及部分細(xì)胞頂端有大量的分泌顆粒，提示此處細(xì)胞膜與胰液有積極的交換。面對(duì)導(dǎo)管腔的開(kāi)放型內(nèi)分泌細(xì)胞主要是β細(xì)胞，其強(qiáng)大的內(nèi)吞作用提示對(duì)胰液成分有明顯的攝取，而胰島細(xì)胞間有縫隙連接，最終的來(lái)自導(dǎo)管腔的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)能傳播到更多的胰島細(xì)胞，從而給內(nèi)分泌細(xì)胞帶來(lái)特殊的刺激［3］。

囊性纖維化(cystic fibrosis，CF)是先天性胰腺疾病中較為常見(jiàn)的一種，也是白種人中最常見(jiàn)的致命的遺傳性疾病之一，屬于常染色體隱性遺傳，由囊性纖維化跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)基因突變?cè)斐桑?0］。大多數(shù)CF患者在胰腺的表現(xiàn)主要是胰腺嚴(yán)重纖維化，進(jìn)行性胰腺外分泌功能不全。近30年來(lái)，囊性纖維化相關(guān)糖尿病(cystic fibrosis related diabetes，CFRD)隨年齡增加而增加，綜合臨床數(shù)據(jù)庫(kù)的資料顯示，CFRD的發(fā)病率在兒童是2%，青少年是19%，成人是40% ～50%，其發(fā)病率增加的原因除了對(duì)CF患者肺疾病的治療進(jìn)展和營(yíng)養(yǎng)改善使得其壽命延長(zhǎng)外，還包括對(duì)CF患者血糖的早期篩查和積極控制［21］。CFRD患者比CF不伴有糖尿病患者的肺功能、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)更差，住院治療更頻繁，病死率更高［22］。CFRD已經(jīng)成為CF最主要的合并癥。

因此，不管體外研究還是臨床現(xiàn)象，均提示胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)對(duì)胰島功能的維持具有有益的影響，外分泌功能不全可能影響內(nèi)分泌功能，為制定長(zhǎng)期改善β細(xì)胞功能的策略提供了新思路。

3 胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞對(duì)胰島功能影響的可能機(jī)制

胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌胰島功能的影響越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞分泌到胰液中的高濃度的，可能通過(guò)某種現(xiàn)在仍未知的途徑對(duì)β細(xì)胞施加功能影響。CFTR是一種cAMP激活的氯離子通道，含有1 480個(gè)氨基酸殘基，CFTR分布廣泛，存在于胰管、膽管、唾液腺、汗腺、肺、生殖腺、腸道等多個(gè)器官，胞內(nèi)定位于細(xì)胞的頂膜，在細(xì)胞的電解質(zhì)和液體運(yùn)輸中具有重要作用［23］，研究［24－25］顯示CFTR并不是一個(gè)單純的 Cl－通道，CFTR能調(diào)控的分泌和轉(zhuǎn)運(yùn)，可能它本身就是通道。在各種分泌性上皮包括胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞，CFTR對(duì)分泌H至關(guān)重要。CFTR基因表達(dá)正常時(shí)，胰腺分泌堿性胰液，當(dāng)CFTR基因突變時(shí)，由于CFTR功能不全的分泌障礙，導(dǎo)致分泌液pH值下降。酸性環(huán)境在引起組織炎性反應(yīng)損害的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致胰酶分泌及激活的異常，最終導(dǎo)致胰腺的纖維化及功能不全。在CF患者，胰腺功能狀態(tài)可能更直接與CFTR基因突變相關(guān)，CFRD是CF的最常見(jiàn)的合并癥，然而，CFTR是否參與對(duì)β細(xì)胞釋放胰島素的過(guò)程，尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

CFRD的病理機(jī)制非常復(fù)雜，確切的機(jī)制尚未完全闡明。Stalvey等［26］學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠CFTR缺陷使得鏈脲菌素導(dǎo)致的β細(xì)胞損傷加重，提示CF胰島功能不全的易感性是由于CFTR功能缺陷決定。這個(gè)研究從側(cè)面反映了CFTR對(duì)胰島功能的影響，但從機(jī)制上分析，胰腺外分泌的異常是否有可能對(duì)胰島素分泌起一定的調(diào)節(jié)作用、是否直接參與糖尿病的發(fā)病，還是β細(xì)胞本身CFTR缺陷導(dǎo)致了其功能的受損，目前尚無(wú)相關(guān)研究。Boom等［27］第1次明確證實(shí)，至少在大鼠，CFTR在胰島β細(xì)胞上有表達(dá)，而在胰島α細(xì)胞強(qiáng)烈表達(dá);據(jù)此，他們提出了CFRD發(fā)病機(jī)制的新假說(shuō)，即CFRD不只是單純由于嚴(yán)重的胰腺纖維化誘導(dǎo)胰島損傷引起，CFTR開(kāi)放會(huì)導(dǎo)致去極化或超級(jí)化，在α細(xì)胞，CFTR開(kāi)放會(huì)誘導(dǎo)Cl－進(jìn)入，細(xì)胞膜超級(jí)化，導(dǎo)致胰升血糖素分泌減少;CFTR突變，胰升血糖素分泌增加，從而導(dǎo)致了胰島素分泌相對(duì)減少;同時(shí)，也可解釋為什么CFRD患者尸檢沒(méi)發(fā)現(xiàn)胰島更多的改變。有學(xué)者［28］提出了CFRD的病因?qū)W新假說(shuō)，即可能是由于在胰島細(xì)胞內(nèi)CFTR錯(cuò)誤折疊引起慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而導(dǎo)致胰腺β細(xì)胞凋亡終至死亡，β細(xì)胞團(tuán)喪失繼而導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生，而其假說(shuō)的前提之一，就是CFTR在胰腺胰島細(xì)胞高度表達(dá)。

那么，在人類內(nèi)分泌胰島上是否確實(shí)存在CFTR通道?CFTR在胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞對(duì)內(nèi)分泌胰島細(xì)胞的功能影響中是否扮演了重要的生理及病理角色呢?可能的機(jī)制是什么?CFTR在導(dǎo)管－胰島軸中的存在和重要性需要進(jìn)一步的研究。而對(duì)于Boom等［27］認(rèn)為CFTR主要表達(dá)在α細(xì)胞，其意義以及α細(xì)胞和β細(xì)胞之間又如何相互影響而導(dǎo)致CFRD的發(fā)生，其機(jī)制也值得繼續(xù)探索。

4 意義和展望

綜上所述，進(jìn)行胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)與內(nèi)分泌胰腺之間組織學(xué)與功能上的相互作用及其可能機(jī)制方面的深入研究，能夠加深對(duì)于胰腺內(nèi)、外分泌系統(tǒng)功能相關(guān)性的了解，有助于從整體的角度認(rèn)識(shí)胰島功能乃至對(duì)2型糖尿病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)。另外，如果證明胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞能夠影響胰島素的分泌，那么，調(diào)節(jié)胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞功能將可能對(duì)糖尿病的預(yù)防、治療以及新藥的開(kāi)發(fā)產(chǎn)生新的啟迪和深遠(yuǎn)的影響。

［1］Bensley R R.Studies on the pancreas of the guinea pig［J］.Am J Anat，1911，12(3):297－388.

［2］Van Suylichem P T，Wolters G H，van Schilfgaarde R.Periinsular presence of collagenase during islet isolation procedures［J］.J Surg Res，1992，53(5):503－509.

［3］Bertelli E，Regoli M，Orazioli D，et al.Association between islets of Langerhans and pancreatic ductal system in adult rat.Where endocrine and exocrine meet together?［J］.Diabetologia，2001，44(5):575－584.

［4］Bouwens L，Pipeleers D G.Extra－insular beta cells associated with ductules are frequent in adult human pancreas［J］.Diabetologia，1998，41(6):629－633.

［5］Zhao H L，Sui Y，Guan J，et al.Topographical associations between islet endocrine cells and duct epithelial cells in the adult human pancreas［J］.Clin Endocrinol(Oxf)，2008，69(3):400－406.

［6］Pavlovic D，Chen M C，Bouwens L，et al.Contribution of ductal cells to cytokine responses by human pancreatic islets［J］.Diabetes，1999，48(1):29－33.

［7］Bouwens L，Lu W G，De Krijger R.Proliferation and differentiation in the human fetal endocrine pancreas［J］.Diabetologia，1997，40(4):398－404.

［8］Wang R N，Bouwens L，Kl?ppel G.Beta－cell proliferation in normal and streptozotocin－treated newborn rats:site，dynamics and capability［J］.Diabetologia，1994，37(11):1088－1096.

［9］Inada A，Nienaber C，Katsuta H，et al.CAII positive pancreatic cells are progenitors for both endocrine and exocrine pancreas after birth revision［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105(50):19915－19919.

［10］Wang R N，Kl?ppel G，Bouwens L.Duct－to islet－cell differentiation and islet growth in the pancreas of duct－ligated adult rats［J］.Diabetologia，1995，38(12):1405－1411.

［11］Bonner－Weir S，Toschi E，Inada A，et al.The pancreatic ductal epithelium serves as a potential pool of progenitor cells［J］.Pediatr Diabetes，2004，5 Suppl 2:16－22.

［12］Li L，Seno M，Yamada H，et al.Promotion of beta－cell regeneration by betacellulin in ninety percent－pancreatectomized rats［J］. Endocrinology，2001， 142(12):5379－5385.

［13］Zhang Y Q，Zhang H，Maeshima A，et al.Up－regulation of the expression of activins in the pancreatic duct by reduction of the beta－cell mass［J］.Endocrinology，2002，143(9):3540－3547.

［14］Ilieva A，Yuan S，Wang R N，et al.Pancreatic islet cell survival following islet isolation:the role of cellular interactions in the pancreas［J］.J Endocrinol，1999，161(3):357－364.

［15］Gatto C，Callegari M，F(xiàn)olin M，et al.Effects of cryopreservation and coculture with pancreatic ductal epithelial cells on insulin secretion from human pancreatic islets［J］.Int J Mol Med，2003，12(6):851－854.

［16］Murray H E，Paget M B，Bailey C J，et al.Sustained insulinsecretory response in human islets co－cultured with pancreatic duct－derived epithelial cells within a rotational cell culture system［J］.Diabetologia，2009，52(3):477－485.

［17］Weksler－Zangen S，Raz I，Lenzen S，et al.Impaired glucose stimulated insulin secretion is coupled with exocrine pancreatic lesions in the Cohen diabetic rat［J］.Diabetes，2008，57(2):279－287.

［18］Street C N，Lakey J R，Shapiro A M，et al.Islet Graft assessment in the Edmonton Protocol:implications for predicting long－term clinical outcome［J］.Diabetes，2004，53(12):3107－3114.

［19］Bertelli E，Regoli M，Bastianini A.Endocrine tissue associated with the pancreatic ductal system:a light and slectron microscopic study of the adult rat pancreas with special reference to a new endocrine arrangement［J］.Anat Rec，1994，239(4):371－378.

［20］Dalli J，Rosignoli G，Hayhoe R P，et al.CFTR inhibition provokes an inflammatory response associated with an imbalance of the annexin A1 pathway［J］.Am J Pathol，2010，177(1):176－186.

［21］Moran A，Dunitz J，Nathan B，et al.Cystic fibrosis－related diabetes:current trends in prevalence，incidence，and mortality［J］.Diabetes Care，2009，32(9):1626－1631.

［22］Stecenko A A，Moran A.Update on cystic fibrosis－related diabetes［J］.Curr Opin Pulm Med，2010，16(6):611－615.

［23］Chen M H，Chen H，Zhou Z，et al.Involvement of CFTR in oviductal HCO3 2 secretion and its effect on soluble adenylate yclase－dependent early embryo development［J］.Hum Reprod，2010，25(7):1744－1754.

［24］Ishiguro H，Steward M C，Naruse S，et al.CFTR functions as a bicarbonate channel in pancreatic duct cells［J］.J Gen Physiol，2009，133(3):315－326.

［25］Song Y，Ishiguro H，Yamamoto A，et al.Effects of Slc26a6 deletion and CFTR inhibition on HCO3－secretion by mouse pancreatic duct［J］.J Med Invest，2009，56 suppl:332－335.

［26］Stalvey M S，Muller C，Schatz D A，et al.Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator deficiency exacerbates islet cell dysfunction after β－cell injury［J］.Diabetes，2006，55(7):1939－1945.

［27］Boom A，Lybaert P，Pollet J F，et al.Expression and localization of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator in the rat endocrine pancreas［J］.Endocrine，2007，32(2):197－205.

［28］Ali B R.Is cystic fibrosis－related diabetes an apoptotic consequence of ER stress in pancreatic cells?［J］.Med Hepotheses，2009，72(1):55－57.