大家好，今天为大家分享一篇年10月发表在《CellDeathDisease》上的一篇文章Impairedautophagyincreasessusceptibilitytoendotoxin-inducedchronicpancreatitis。文章的通讯作者是来自利物浦大学的J.P.Neoptolemos。他主要研究的是急性和慢性胰腺癌，他隶属于分子与临床癌症医学系部门。
摘要：慢性胰腺炎（CP）与血浆中细菌脂多糖（LPS）的水平升高有关，还发现了人的CP组织中腺泡细胞自噬作用减少。接着，作者调查了自噬在内*素诱导的胰腺损伤中的作用，并旨在鉴定人CP组织中的LPS。通过向胰腺Atg7缺陷小鼠注射了单次致死剂量的LPS，并在3和24小时后利用免疫印迹和免疫荧光测定自噬，凋亡，坏死和炎症标志物的表达。使用免疫组织化学，免疫印迹和生色测定法检测了小鼠、患者以及健康对照组的胰腺组织中LPS的存在。与对照组小鼠相比，缺乏胰腺自噬能力的小鼠出现了局部炎症迹象，并且对LPS注射的*性作用特别敏感。为了响应LPS，Atg7Δpan小鼠中胰腺腺泡细胞的空泡化增强了，TLR4表达增加，腺泡细胞增强NF-κB，JNK和促炎症细胞因子的表达以及髓样细胞的渗透能力（但在对照组Atg7F/F未观察到此现象）；Atg7Δpan小鼠胰腺细胞的凋亡数量增加了，但当注射LPS和升高胰腺中LPS的表达后，只会进一步放大胰腺坏死病和胰蛋白酶的活化能力。在所有接受检查的14名CP患者中，在胰腺中均发现了LPS的存在，但在10名正常人（即对照组）都未观察到这一现象。总之，这些发现都支持了代谢性内*素血症在CP发病机理中的具有潜在作用。此外，证据还支持以下观点：自噬在胰腺中主要起细胞保护和抗炎作用，并使代谢性内*素血症诱导的CP减弱。
图1.人体内慢性胰腺炎的内*素水平
简介：
慢性胰腺炎（CP）是胰腺的一种进行性纤维炎症疾病，会造成外分泌和内分泌成分均不可逆转的被损害，最终损害器官的功能。CP的特征是薄壁细胞的过度凋亡和坏死，炎症白细胞的募集以及进行性纤维化。
研究者已经证明，人类胰腺炎与ATG7和ATG5的自噬功能障碍以及LAMP2蛋白表达的减少有关，从而导致腺泡细胞自噬信号的减弱。此外，作者和其他研究者也证明了，遗传干预导致必需自噬基因（如：自噬相关基因5和7、Atg5、Atg7或溶酶体相关膜蛋白-2(Lamp2)）的局部去除，这一结果促进了啮齿动物胰腺炎的发生。
自噬是一种进化上保守的过程，其中细胞质物质被吞噬在自噬体中，然后被输送到溶酶体中以消化和再循环内含物。在分泌消化酶的外分泌胰腺的腺泡细胞中，基础自噬水平特别高。
自噬通过将大分子物质消化成能量丰富的代谢产物，介导抗炎作用以及消除潜在的有害结构（包括功能障碍的细胞器和传染性病原体）的能力，因此对多种细胞具有保护功能。在胰腺腺泡细胞中，自噬可以参与中和有害的活化酶原颗粒的过程，这种现象被称为“酶原吞噬”。此外，自噬可以在称为“异种吞噬”的过程中捕获细胞内细菌或病*。
在CP患者和CP动物模型中的肠道微生物具有独特的特征。Jandhyala等人的实验结果表明，CP患者血浆细菌脂多糖（LPS）水平升高（与对照组相比）。CP患者的肠道菌群中LPS合成途径中含有相对较高的内*素。
败血症是一种危及生命的疾病，能够造成组织大范围的损伤，主要是由产生LPS（也成为内*素）的细菌引起的感染，感染又引起炎症反应失控，最后造成致命的多器官衰竭。系统性炎症反应综合征（SIRS）和代偿性抗炎反应综合征（CARS）是败血症免疫反应的两个相反阶段，其中也可能出现SIRS的减弱和CARS的增强之间暂时平衡的混合抗炎反应。这种平衡在任何方向上的失衡都可能导致败血性休克和死亡。
LPS结合CD14/TLR4/MD2受体形成复合物，诱导炎症反应。代谢性内*素血症是指无论是否存在明显的感染，血浆脂多糖水平都会升高的过程。
在急性胰腺炎模型中，胰腺腺泡细胞通过产生炎症介质对内*素产生反应，从而引起局部炎症。LPS可以通过减少Lamp-2的表达来抑制自噬的晚期。胰腺自噬缺陷小鼠（Atg7Δpan）出现慢性胰腺炎的特征，包括腺泡细胞空泡化、组织水肿、纤维化、凋亡和炎症细胞浸润。该研究报告中，作者进行了注射LPS的实验，发现了在胰腺自噬缺陷小鼠（Atg7Δpan）出现了胰腺腺泡细胞空泡化增强，髓样细胞浸润增强，胰腺组织中胰蛋白酶活化和LPS积累加剧，但在自噬能力强的小鼠中没有。作者还证明了慢性胰腺炎患者胰腺组织中存在LPS，而正常的胰腺组织中不存在LPS。综上所述，这些研究支持代谢性内*素血症在慢性胰腺炎发病机制中的潜在作用，并证明自噬在抑制其发展中的重要作用。
讨论：
之前有研究证实，胰腺腺泡细胞在轻度亚临床急性胰腺炎的进展过程中对LPS有反应。此外，越来越多的证据表明，由于肠道微生物营养不良，代谢性内*素血症可导致CP的发病。CP还与Atg7、Atg5、LC3和Lamp-2水平降低以及p62增加有关，表明CP组织中自噬作用降低。本研究首次揭示了人的CP组织中LPS的存在。此外，使用必需的自噬蛋白ATG7在胰腺中被选择性去除的小鼠模型，阐明了自噬在对LPS应答的腺泡细胞中的保护和抗炎作用。通过对小鼠模型的组织病理学检查，体重减轻评估，血清参数测量以及胰腺组织中α淀粉酶和胰蛋白酶/胰蛋白酶原的定量分析表明，LPS诱导的内*素血症在自噬缺陷型Atg7Δpan小鼠中导致了胰腺损伤，但在对照组中则没有，揭示了自噬/异种吞噬在暴露于内*素的腺泡细胞中的保护作用。
正常小鼠可以耐受腹膜内注射LPS。但取决于LPS浓度，最高可注射25–30mg/kgLPS，仅5mg/kgLPS对胰腺自噬缺陷型小鼠具有严重的*性作用。LAMP-2缺陷型小鼠（在所有组织中自噬和溶酶体活性均不足）也获得了相似的结果，这些小鼠也容易受到LPS诱导的胰腺炎的影响。紧接着，分别在Atg7或Lamp2的局部或整体敲除后，发现胰腺自噬的丧失会增加LPS给药后发生胰腺损伤的易感性。十二周龄的Atg7Δpan小鼠在基线时显示出胰蛋白酶，RIP3和MLKL的激活增加，但对LPS的反应增强，这表明从腺泡细胞中消耗Atg7足以使组织易患胰腺炎。
尽管继抑制自噬后胰腺细胞凋亡被过度激活，但LPS暴露无法进一步增强细胞凋亡。在临床和实验模型中，LPS触发的腺泡细胞凋亡与急性胰腺损伤有关。然而，与腺泡细胞坏死相反，腺泡细胞凋亡也被认为是胰腺炎期间对腺泡损伤的有益反应。作为一种调节性坏死的形式，正常小鼠和Atg7Δpan小鼠的腺泡细胞坏死后，在LPS处理后24小时被激活。最近的一项研究支持LPS诱导巨噬细胞RIP3和MLKL依赖性坏死的过程。另一项研究表明，RIP3活性实际上可能抑制凋亡，这为LPS刺激RIP3(和MLKL)激活引起坏死而不加剧腺泡细胞凋亡提供了一种可能的解释。不考虑这些因素，似乎自噬抑制的坏死或坏死在内*素血症期间介导胰腺腺泡细胞过度死亡方面比凋亡更重要。
为响应LPS，TLR4信号通路激活转录因子NF-κB和AP-1，从而增强炎症细胞因子的产生。在缺乏ATG7的胰腺中，TLR4表达升高（与Atg7F/F对照相比）。在给予LPS后，在正常小鼠中检测到TLR4途径介导的NF-κB和AP-1激活，而Atg7Δpan小鼠仅通过AP-1激活对LPS作出反应，这一现象大概是通过TLR4下游的ERK和JNK依赖性途径进行的。然而，NF-κB和AP-1对LPS诱导的自噬抑制的胰腺炎的确切作用尚需进一步研究。
作者的实验数据表明，外分泌胰腺在接触LPS后会发生局部促炎和抗炎反应。在Atg7F/F小鼠中，腺泡的促炎反应早期似乎被补偿性抗炎反应逐渐抑制。另一项研究报告了通过体外LPS治疗后，巨噬细胞中促炎干扰素-β和抗炎细胞因子IL-10有类似作用。考虑到促炎细胞因子与急性胰腺损伤的发病机制密切相关，腺泡细胞中促炎和抗炎介质之间的稳态受损，可能会使LPS攻击的自噬缺陷型Atg7Δpan小鼠，使自噬缺陷型小鼠比正常小鼠更容易发生严重的胰腺损伤。
自噬可由多种器官（例如肺，肠和肝）中的LPS刺激引起。在这项研究中，自噬信号被激活，但是正常胰腺中当LPS刺激24小时后自噬的完成被阻断。实际上，内*素血症可显着降低LAMP2（一种溶酶体膜蛋白，对溶酶体与自噬体融合至关重要）在胰腺中的表达，这也说明了自噬通量被阻断的原因。
Rab11家族通常被认为是回收内体的标志，它包含三个成员：Rab11a，Rab11b和Rab11c/Rab25。Rab11a是这些标记物中研究最深入的一种，已牵涉到回收细胞膜途径并控制包括吞噬作用在内的其他过程。野生型Rab11a的过表达抑制了巨噬细胞的吞噬作用。在自噬缺陷型胰腺中和对LPS的反应中检测到Rab11a的增加，这表明要回收的内体可能会积累，并且由于自噬的丧失，无法进一步执行内体发生过程。尽管尚不清楚该蛋白是否与疾病发病机理有关，但可以证明胰腺中的内体和自噬体途径之间存在相互作用。
总而言之，本研究首次显示了人的CP组织中LPS的存在，为肠道微生物功能障碍，导致慢性病发病机理中的代谢性内*素血症提供了支持证据。本研究也提供了证据支持LPS/TLR4介导的NF-κB和AP-1活化参与胰腺腺泡细胞中促炎和抗炎介质的产生。腺泡细胞自噬的丧失，使外分泌胰腺对内*素血症的反应加剧了促炎作用并减弱了抗炎作用，从而增加了局部组织损伤。研究对抗代谢性内*素血症的策略和药物，刺激胰腺内自噬作用以减缓慢性胰腺炎的进展将是有价值的。
Xia,L.,Z.Xu,X.Zhou,F.Bergmann,N.Grabe,M.W.Büchler,J.P.Neoptolemos,T.Hackert,G.KroemerandF.Fortunato()."Impairedautophagyincreasessusceptibilitytoendotoxin-inducedchronicpancreatitis."CellDeathDisease11(10):.
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