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膽管上皮細(xì)胞的異質(zhì)性研究進(jìn)展
畢業(yè)論文【關(guān)鍵詞】 膽管
隨著分子生物學(xué)及免疫細(xì)胞化學(xué)的發(fā)展，通過免疫標(biāo)記酶消化顯微分離技術(shù)對肝內(nèi)獨(dú)立膽管單位的研究，從蛋白質(zhì)、酶、受體等基因表達(dá)水平對膽管上皮細(xì)胞異質(zhì)性有了較深入的認(rèn)識，并從發(fā)育、結(jié)構(gòu)、功能等方面揭示了膽管上皮細(xì)胞的異質(zhì)性。
1 膽管上皮細(xì)胞生長發(fā)育的異質(zhì)性
胚胎正常發(fā)育有著嚴(yán)格的特定時空程序，并受到多種因素的調(diào)控,其中基因調(diào)控起著關(guān)鍵的作用。臨床常見因肝內(nèi)、外膽管發(fā)育異常而發(fā)生的各種膽道疾病，如膽總管囊腫、膽管板異常、肝內(nèi)、外膽道閉鎖等。
1.1 肝內(nèi)外膽管由不同部位發(fā)展而成
肝內(nèi)膽管由肝憩室頭支發(fā)育而成，肝外膽管則由肝憩室的根部和尾支分化而來 。胚胎發(fā)育至第4周，肝憩室頭支上皮細(xì)胞迅速增殖，形成肝細(xì)胞板，胚胎第2個月，肝細(xì)胞之間形成膽小管，內(nèi)胚層上皮細(xì)胞相繼形成肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞。肝憩室的根部和尾支則在多種基因以及細(xì)胞因子共同參與調(diào)控下，上皮細(xì)胞遵循先過度增生而后退化吸收的發(fā)育規(guī)律，細(xì)胞依特定程序增生和凋亡，根部發(fā)育為膽總管，尾支發(fā)育為膽囊和膽囊管［1］。
1.2 肝內(nèi)外膽管上皮細(xì)胞表達(dá)的特異性標(biāo)志物
Hering管上皮細(xì)胞為小的未分化卵圓型細(xì)胞，直徑為10 μm左右，核大而細(xì)胞質(zhì)少，核周包圍少量嗜堿性細(xì)胞質(zhì)，Hering管上皮細(xì)胞同時表達(dá)膽管上皮和胚胎干細(xì)胞的分子標(biāo)志，如AFP、HepPar1、Alb、GGT、OV?1、OV?6、BDS7、OC.2、OC.3及多種細(xì)胞角蛋白(CK8、CK18、CK19)等，因此被看成是兼性干細(xì)胞，上述標(biāo)志物的表達(dá)在所有卵圓細(xì)胞中并非1致，表明了不同卵圓細(xì)胞的異質(zhì)性［2］。最近在肝損傷?再生模型上進(jìn)行的1系列研究發(fā)現(xiàn)，Hering管增殖的卵圓細(xì)胞可突破不完整的小管基底膜進(jìn)入小葉肝實質(zhì)，并在星狀細(xì)胞伴隨下分化為肝細(xì)胞，在其增殖和移行過程中，卵圓細(xì)胞及小管肝細(xì)胞在空間上與具有肌成纖維母細(xì)胞形態(tài)特征的肝星狀細(xì)胞聯(lián)系密切，后者提供這些細(xì)胞增殖所需的多種生長因子和細(xì)胞因子，如TGF?α、HGF、aFGF及TNF等［3］。體外實驗也證實培養(yǎng)的卵圓細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)可分化為肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞，另外卵圓細(xì)胞還具有向非肝系(如腸)上皮細(xì)胞分化的潛能［4］。而肝外膽管上皮細(xì)胞為分化成熟細(xì)胞 ，細(xì)胞標(biāo)志物為GGT、CK7、CK8、CK18、CK19、CK20、OV?1、OV?6、OC.2、scf/e?kit，其中CK19為其特異性標(biāo)志物［5］。
1.3 肝內(nèi)外膽管不同的調(diào)控基因
Sumazaki等［6］研究發(fā)現(xiàn)，Hes1基因(Hes1基因是負(fù)責(zé)細(xì)胞增殖分化的調(diào)節(jié)因子，通過調(diào)節(jié)與細(xì)胞周期相關(guān)的Noth信號途徑而參與調(diào)控胚胎發(fā)育過程)是維護(hù)肝外膽管上皮細(xì)胞發(fā)育所必須的，但不影響肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞的發(fā)育。在妊娠12.5周或更早的時候，Hes1基因在肝外膽管上皮細(xì)胞高表達(dá)，但在肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞消失。Hes1基因失功能的大鼠肝外膽管上皮細(xì)胞和膽總管發(fā)育成不連接的碎片狀，聚集的上皮細(xì)胞類似胰腺外分泌腺，隨后發(fā)育轉(zhuǎn)化為胰腺組織。這些異位的胰腺組織包含全部胰腺細(xì)胞類型：α、β、γ、pp等外分泌細(xì)胞表達(dá)淀粉酶和羧肽酶。同時，Hes1基因失功能的大鼠，肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞從門靜脈周圍肝胚胎細(xì)胞分化起源，發(fā)育正常。Bcl?2基因、Mcl?1蛋白等在小膽管上皮細(xì)胞膜上高表達(dá)，調(diào)控其胚胎發(fā)育，而在大膽管上皮細(xì)胞膜上不表達(dá)。另外，Bcl?2基因和Mcl?1蛋白具有增強(qiáng)細(xì)胞存活，抑制細(xì)胞凋亡的功能。該實驗結(jié)果同時部分解釋了小膽管上皮細(xì)胞對損害有更好的抵抗力［7-8］。
2 膽管上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的異質(zhì)性
大、小膽管上皮細(xì)胞還存在結(jié)構(gòu)、功能上的異質(zhì)性。膽汁是清除脂溶性物質(zhì)和各種藥物代謝產(chǎn)物等的主要途徑，膽管細(xì)胞在維護(hù)膽汁正常分泌、穩(wěn)定膽汁理化性質(zhì)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。膽管細(xì)胞是通過表達(dá)轉(zhuǎn)運(yùn)子和通道以及第2信使和激素受體等特有結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上述功能的。臨床上各種利膽劑也是通過這些位點發(fā)揮作用的。以下轉(zhuǎn)運(yùn)子以及受體小膽管上皮細(xì)胞不表達(dá)，只有大、中膽管上皮細(xì)胞才表達(dá)，相應(yīng)只有大、中膽管上皮細(xì)胞才對作用于這些位點的牛磺膽酸、促胰液素等利膽劑和生長抑素、甲狀腺素等發(fā)生反應(yīng)。
2.1 轉(zhuǎn)運(yùn)子
2.1.1 Na?依賴膽酸運(yùn)載體(apical sodium?dependent bile acid transporter，ASBT)：大膽管上皮細(xì)胞頂端膜轉(zhuǎn)運(yùn)子，在膽汁分泌中發(fā)揮重要作用，其作用機(jī)制尚不清楚。研究表明牛磺膽酸通過ASBT進(jìn)入大膽管上皮細(xì)胞，作用在某1細(xì)胞亞群，刺激膽汁分泌，而對小膽管上皮細(xì)胞無作用。Alpini等［9］研究肝內(nèi)獨(dú)立膽管發(fā)現(xiàn)，腸促胰液素刺激儲備在細(xì)胞內(nèi)的ASBT移向細(xì)胞頂膜，增加細(xì)胞頂膜ASBT量，促進(jìn)膽汁分泌；相對應(yīng)的活體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)腸促胰液素促進(jìn)牛磺膽酸吸收，并延長牛磺膽酸在膽道循環(huán)時間，增加膽汁分泌。
2.1.2 囊性纖維化跨膜調(diào)節(jié)劑(cystic fibrosis transmembrance regulator，CFTR)：大膽管上皮細(xì)胞頂端膜轉(zhuǎn)運(yùn)子，在膽汁分泌中發(fā)揮重要作用。該轉(zhuǎn)運(yùn)子是1種環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)敏感的Cl-通道，通過活化Cl-通路，刺激HCO3-分泌，并調(diào)節(jié)囊泡運(yùn)輸及膜融合，具有調(diào)節(jié)膽管上皮細(xì)胞分泌液量和電解質(zhì)含量的作用。促胰液素通過與膽管上皮細(xì)胞基底外側(cè)受體結(jié)合，在cAMP的介導(dǎo)下調(diào)節(jié)膽管上皮細(xì)胞頂部CFTR的活動。
在囊性纖維化綜合征時，該轉(zhuǎn)運(yùn)子變異缺陷，導(dǎo)致膽汁淤積和膽汁性肝硬化。Spirlì等［10］對從CFTR缺陷大鼠分離的肝內(nèi)獨(dú)立膽管進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)用伊屋諾霉素、慶大霉素刺激細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加后，CFTR缺陷細(xì)胞活化Cl-通路，刺激HCO3-分泌功能恢復(fù)正常。另外格列本脲也能夠刺激CFTR缺陷大鼠的分泌，這1作用需要Cl-和磺酰脲受體2β的介導(dǎo)。格列本脲刺激的分泌作用能被胞溢抑制劑和酸化分泌顆粒抑制劑阻滯，但不受Ca2+濃度的影響。上述實驗結(jié)果表明，伊屋諾霉素、慶大霉素、磺酰脲類對囊性纖維化綜合征的治療顯示出希望。
2.2 第2信使——cAMP
大膽管上皮細(xì)胞的分泌具有cAMP依賴性，cAMP通過多種機(jī)制刺激膽汁分泌。首先cAMP活化只在大膽管上皮細(xì)胞表達(dá)的促胰液素受體，刺激促胰液素后，cAMP水平升高，肝內(nèi)獨(dú)立膽管腔膨脹，CFTR功能增強(qiáng)，膽汁分泌增加。其次cAMP可刺激Cl-/HCO3-交換，但此效應(yīng)遠(yuǎn)不如對CFTR的活化作用強(qiáng)，cAMP還可刺激大膽管上皮細(xì)胞的囊泡定向運(yùn)送和外排作用［11］。
2.3 激素受體
大膽管上皮細(xì)胞基底外側(cè)表達(dá)促胰液素受體、生長抑素受體、甲狀腺素α1、α2、β1、β2受體等，而小膽管上皮細(xì)胞不表達(dá)。促胰液素受體與促胰液素結(jié)合后，刺激cAMP水平升高。生長抑素及生長抑素類似物奧曲肽等作用于生長抑素受體，可抑制促胰液素對大膽管上皮細(xì)胞的利膽作用，生長抑素的反調(diào)節(jié)作用在大膽管上皮細(xì)胞增殖的病理條件下有重要作用。服用甲狀腺素抑制劑L?旋碘化甲酰胺酸可下調(diào)cAMP水平，同時具有抑制活體大膽管細(xì)胞增殖作用［12］。
2.4 細(xì)胞色素P450酶類
大膽管上皮細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞色素P450酶類，小膽管上皮細(xì)胞內(nèi)則不存在。P450酶類具有廣泛的生物學(xué)意義。藥物、異物代謝主要通過P450酶類實現(xiàn)。另外與疾病、腫瘤易感性及機(jī)體耐藥性的產(chǎn)生有著密切關(guān)系。4氯化碳(CCl4)經(jīng)細(xì)胞色素P450酶類作用，生成對大膽管上皮細(xì)胞造成直接損傷的中間代謝產(chǎn)物，即活性強(qiáng)的3氯甲基自由基和N?乙酰苯醌亞胺，可誘導(dǎo)大膽管上皮細(xì)胞cAMP降低，抑制膽汁分泌，而牛磺膽酸可逆轉(zhuǎn)CCl4介導(dǎo)的對大膽管上皮細(xì)胞的損害。因小膽管上皮細(xì)胞內(nèi)不含有細(xì)胞色素P450酶類，所以CCl4等毒物對小膽管上皮細(xì)胞不起作用［13］。
3 膽管上皮細(xì)胞異質(zhì)性的意義
膽管上皮細(xì)胞的異質(zhì)性說明膽管不只是1條排泄管道，而是有其不同發(fā)育過程、不同結(jié)構(gòu)功能分區(qū)。構(gòu)成膽管功能分區(qū)的分子細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，是具有不同基本表型的膽管細(xì)胞選擇性表達(dá)不同的特異蛋白。膽管細(xì)胞這種不同的生物學(xué)行為，可能解釋臨床上所見的某種膽管病變好發(fā)于特定平面的膽管，如原發(fā)性膽汁性肝硬化發(fā)生在隔膽管及小葉間膽管；肝移植排斥反應(yīng)、藥物性淤膽病變發(fā)生在膽小管；移植物抗宿主病變發(fā)生在小葉間膽管；原發(fā)性硬化性膽管炎、膽道閉鎖、膽管癌發(fā)生在大膽管，且60%～80%位于肝門部周圍膽管［14］。當(dāng)膽管的復(fù)雜性越來越受到關(guān)注時，隨著對膽管其他基因表達(dá)模式和膽管病理生理的進(jìn)1步闡明，膽管上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能異質(zhì)性還會有新的認(rèn)識，對肝膽的基礎(chǔ)與臨床研究將有重要意義。
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