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干燥综合征与靶上皮细胞

发布时间:2014-07-16 18:20 类别:医学前沿资讯 标签:细胞 蛋白 基底 干燥综合征 连接 SS 靶上皮细胞 来源:中华风湿病学杂志

文章作者:周滢波 厉小梅


干燥综合征(SS)本质上是一种上皮细胞炎,正常腺体组织结构破坏是其主要改变。炎症反应的发生最初表现为体内平衡被打破,这种炎症反应包括适应性免疫以及固有免疫。


SS上皮细胞免疫生物学包括上皮细胞极性、细胞间及细胞与细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)相互作用和众多物理化学柄号。紧密连接(tightjunction)被破坏导致SS涎腺腺泡细胞顶极结构解体。


而细胞因子在紧密连接蛋白顶部和基底部的重新分布中发挥重要作用。本研究将从涎腺腺泡细胞的结构和功能,以及细胞极性的维持和调节方面来阐述上皮细胞炎与SS的研究进展。


1 涎腺腺泡细胞的结构和功能


涎腺是由腺泡和导管组成。腺泡细胞合成唾液涉及多个步骤,且发生在不同的细胞亚单位上。首先在粗面内质网上合成唾液,然后在粗面内质网和高尔基体上进行加工,最后存储在分泌颗粒上,微管协助分泌颗粒排序和运动。整个过程被称为“调节性分泌”,该调节过程是由细胞外信号如激动剂和(或)机械信号引发。


激动剂在腺泡细胞质膜基底部结合并激活特定受体,结合后通过转导蛋白产生的第二信使负责诱导分泌产物的胞吐作用和原位合成。质膜组成部分和ECM组成部分的胞吐作用与调节性分泌途径类似,但因过程中不需要外界信号激活,故称为“结构性分泌”。


在这种情况下储存在分泌囊泡的膜元件被运输到顶部或基底部质膜。此外,其他载有ECM成分的囊泡与基质膜融合并释放其内容物给ECM。


唾液中含有电解质和水。电解质通过腺泡细胞基底膜上的载体或离子通道转运,而水则通过其上的水通道蛋A进出。随后,水和电解质在腺泡细胞膜顶部的腺泡腔释放。


涎腺腺泡细胞呈顶端被截断的金字塔形,细胞质中亚细胞器非对称性分布。细胞核位于基底部,粗面内质网在核底外侧周围,高尔基复合体紧贴在核朝向顶部膜方向,分泌颗粒位于顶部。细胞器的定位,尤其是微管的定位取决于细胞骨架。


质膜同样也是高度不对称的,2个膜域被区分开来,分别称为顶部和基底部。每个膜中都含有特定的蛋白质和脂类,由于紧密连接的存在可以防止基底部和顶部膜成分相互扩散,所以二者互不混杂腺泡细胞高度的两极化,即细胞的顶部和基底部具有不同的形态特征和不同功能的现象,使得分泌产物递呈是一个矢量的过程。


而细胞极性调节中需要细胞和细胞间紧密连接以及细胞和ECM半桥粒连接。细胞极性在所有上皮包括分泌性上皮的组织及功能上都起到重要作用,而蛋白质的相互作用在细胞极性的建立和维持中是必须存在的。


2 腺泡细胞的顶级结构


肌动蛋白细胞骨架是顶级结构的重要组成成分,参与构成腺泡细胞顶级的终末网和微绒毛结构。纤维型肌动蛋白(fibrosactin,F肌动蛋白),又称微丝(microfilament),在顶级与α辅助动蛋白、前纤维蛋白、绒毛、Ⅱ型非肌肉肌球蛋白、胞衬蛋白、埃兹蛋白、根蛋白、膜突蛋白等蛋白质直接作用,与血浆膜蛋白间接结合发挥作用。


此外,F肌动蛋白参与组成周细胞质(corticalcytoplasm)的基底域,周细胞质是位于细胞表面靠近细胞膜内侧的细胞质。


F肌动蛋白皮质在细胞表面结构组成和细胞膜蛋白功能上发挥重要作用。埃兹蛋白的表达在维持上皮完整性上是必不可少的。埃兹蛋白在F肌动蛋白皮质和质膜蛋白间起调节连接作用,决定了细胞形状、微绒毛的组成、褶皱的形成、细胞黏附、运动以及信号的转导和分泌等细胞生理功能。


3 上皮细胞间顶部连接复合体


上皮细的屏障功能依赖上皮细胞间顶部连接复合体。其主要成分^紧密连接和细胞间黏合连接紧密连接在维持上皮细胞极性及旁分泌调节中起着关键作用,它是多蛋白复合体,由跨膜蛋白质和胞质蛋白质组成。其主要功能包括:①限制质膜蛋白的横向扩散,以形成非对称的顶端和基底域,参与细胞的顶端极性调节;②构成防止旁运输的主要屏障。


4 SS患者涎腺腺泡细胞顶级结构的改变


低分辨率的光学显微镜观察SS患者涎腺腺泡细胞,发现一些腺泡细胞失去了对基底膜的锚定。但是,这些细胞的核不显示明显的细胞凋亡迹象。锚定失去后,使得本来位于顶级的蛋A,如水通道蛋A5,不再位于顶级这些改变都与基底膜的改变有关。腺泡细胞既可以合成降解基底膜的MMPs,也可以合成MMPs的组织抑制剂(TIMPs)。


当MMP/TIMP比值大于1时,腺泡细胞降解活性增加。在免疫染色上,层粘连蛋白和IV型胶原蛋白在基底膜和导管腺泡中表达明显,而其旁的毛细血管中未见表达这些结果表明,SS患者涎腺产生的酶没有通过ECM扩散,而是摧毁了涎腺上皮细胞的基底层,而且,层粘连蛋白亚基mRNA和蛋白水平只有在SS腺体纤维化程度低的患者中有所增加。


这一发现表明,SS患者的腺体可激活一种机制以重组基底膜,以避免细胞损失。另一项相关研究显示这些变化是在炎性细胞附近独立发生的。同时,α6β4整联蛋白是与基底膜连接的黏附受体,在基底膜被破坏的SS患者中表达降低。


这种整联蛋白在半桥粒连接中至关重要,负责将细胞与基底膜牢固地锚定在一起。SS患者半桥粒中α6β4整联蛋白和其他黏附整联蛋白的表达水平在细胞的其他部位也发生了改变。


此外,透射电子显微镜(TEM)观察到SS患者腺泡管腔扩张,并且腺泡细胞顶级结构中微绒毛数量减少和其特征性手指状形态的改变,导致非刺激性唾液流率的降低和闪烁扫描曲线的改变。


如前所述,微绒毛的结构是由高密 的F肌动蛋白通过埃兹蛋白连接到质膜上的。


生物芯片技术(cDNAmicroarray)显不SS患者涎腺的上皮康施碎片中埃兹蛋白表达增加。健康对照组中,埃兹蛋白大多位于上皮细胞顶端,少部分位于基底部,而SS患者埃兹蛋白绝大多数位于基底部。


thr-567磷酸化的埃兹蛋白(phosphorylatedezrin,p-ezrin)可以促进F肌动蛋白与质膜结合。对照组中p-ezrin的定位与腺泡细胞顶级的高密度的F肌动蛋白相伴,而在SS患者中则共同存在于基底细胞质。


SS腺泡细胞顶端埃兹蛋内减少和F肌动蛋白的重新分布导致顶级结构中F肌动蛋白与腺泡细胞质膜连接减少,致使微绒毛解体,SS患者腺体分泌减少。


紧密连接是多蛋白复合体,含有密封蛋白(occludin)、封闭蛋白(claudin)、Z0-1蛋白(Zonulaoccluden-1,Z0-1)、父界黏附分子(junctionadhesionmolecule,JAM)等,对SS患者和健康人紧密连接蛋白的表达和定位进行研究,显示在SS患者中,occludin和Z0-1蛋白水平下调;


claudin1,claudin4的表达上调,claudin3与健康人无明显差别。健康人中,紧密连接蛋白位于腺泡细胞顶端。但是claudin3在SS患者的腺泡细胞膜上重新分布,由原先的顶端分布变为基底膜分布,并且与炎症细胞浸润无关。


微绒毛通过F肌动蛋白连接到终末网上,终末网通过F肌动蛋白束锚定到紧密连接胞质蛋白上。因此,紧密连接的破坏可能会导致微绒毛结构的破坏。此外还发现腺泡改变后,胞质内吞小泡也如上面所描述的分布到基底面。


腺泡腔中发现大量直径30~300run的外切体形微泡。这种微泡类似于外切体。内吞作用可能导致外切体形成。外切体有抗原递呈和miRNA载体的作用。


细胞因子可诱导紧密连接解体。从正常的涎腺中分离出腺泡上皮细胞,加人TNF-a和(或)IFN-7进行培养,然后用特定抗体检测claudin3或者occludin,显不这2种蛋白质重新分布,与细胞因子一同从顶部转移到基底腺泡细胞膜。


研究表明在T84上皮细胞模型中IFN-7通过诱导紧密连接蛋白(如occludin,JAM和claudin1)的内吞作用,增加细胞间通透性。T84细胞中加人IFN-7导致顶部质膜的紧密连接蛋白内化成大肌动蛋A包被囊泡。


该囊泡类似于囊泡尖端复合体(VAC)。VAC没有细胞极性,是由微绒毛和顶部膜组成,基底膜不参与组成。依赖IFN-7的VAC形成需要II型肌球蛋白的ATP酶,但不依赖于F肌动蛋白。


VAC的形成与紧密连接蛋白介导的内吞作用形成和Rho相关激酶(ROCK)有关,与肌球蛋白轻链激酶(MLCK)无关。IFN-7引起Rho-GTP酶激活和ROCK的上调。


通过RhoA/ROCK和II型肌球蛋白ATP酶依赖的VAC形成,IFN-7可诱导上皮细胞紧密连接蛋白内吞作用此外,TNF-a是一种促炎细胞因子,它通过改变肌动蛋白细胞骨架而改变上皮细胞的功能,促进微管的解体,破坏屏障功能。


这些改变还包括活性氧的形成和RhoAGTP酶,促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinases,MAPK)激活,MLCK转录增加以及紧密连接蛋白的内吞作用,进而导致屏障功能的破坏,顶部和基底部腺泡细胞膜成分重分布和细胞极性的失去,最终导致SS患者涎腺腺泡细胞的分泌功能减退。


同时,TNF-a可以促进MMPs合成,破坏上皮细胞基底膜。因此TNF-a拮抗剂,如依那西普或阿达木单抗等,可能会阻断SS患者上皮细胞的破坏。


综上所述,涎腺腺上皮细胞作为SS炎症的靶点,在疾病过程中其结构发生了显著变化。细胞顶级结构的改变和解体;紧密连接中的部分蛋白表达及定位改变、促炎细胞因子诱导上皮细胞紧密连接蛋白重新分布,引起SS患者涎腺腺细胞极性的显著变化和屏障功能破坏,导致SS患者涎腺分泌功能减退。


因此,进一步深人研究上皮细胞对于阐明SS的发生和发展机制有重要意义,也为寻找新的治疗手段提供帮助。


中华风湿病学杂志2014年4月18卷4期