三叶因子家族肽在呼吸道中的作用研究

!!作者单位"
$#""E $济南#山东大学齐鲁医院呼吸科&曲仪庆(肖伟’%$"""$#上海第二医科大学附属瑞金医院肺科&黄绍光’三叶因子家族肽在呼吸道中的作用研究
曲仪庆!肖!伟!综述!黄绍光!审校
!!!摘!要"!三叶因子家族&().]%,/]1+(%)]15,/3#=Q Q ’肽是一类具有特殊结构?P 结构域的蛋白质家族#其在哺育动物的表达具有相对的组织特异性和高度的细胞特异性$在呼吸道中主要表达于杯状细胞(纤毛上皮细胞和黏膜下腺体#以=Q Q !表达最为丰富#且其表达与气道黏蛋白相匹配$=Q Q 家族与气道黏蛋白一起保护气道上皮(影响上皮细胞的迁移及调节气道炎症反应#可能在呼吸道的防御和修复过程中具有重要的作用$
!关键词"!三叶因子家族肽%
黏蛋白%呼吸道!!=
Q Q 肽&以前称为P 结构域肽#三叶因子’是一类具有特殊结构P 结构域的蛋白质家族#在哺育动物主要包括=Q Q E &乳腺癌相关肽#07$’(=Q Q $&解痉挛多肽#V 7P ’和=Q Q !&肠三叶因子#J =Q ’#其表达具有相对的组织特异性和高度的细胞特异性#在呼吸道主要表达于杯状细胞(纤毛上皮细胞和黏膜下腺体#且其表达与气道黏蛋白相匹配$=Q Q 肽不仅是气道黏液凝胶的重要组成成分#也调节气道上皮细胞的迁移和炎症过程#可能在气道的防御和损伤修复过程中发挥重要作用$
!!D P P 肽的来源和基本结构
K 1’,1>%W ’>,等于E H D $年从人乳腺癌细胞株K A Q ?I 寻找雌激素诱导的5C T 8过程中首次发现=Q Q E #同年\%)R .2’.2等在制备猪胰岛素的过成中从猪胰腺纯化和抽提出=Q Q $#E H D D 年人们注意到这些多肽具有共同的新的序列基序#
同年从爪蟾皮肤中发现:个与之同源的解痉蛋白前体的序列#E H D H 年=V ,5将这!种蛋白质命名为一种新的蛋白
质家族即三叶因子家族#
并将其相应的同源序列命名为P 结构域或三叶结构域$之后在E H H E 年和E H H !年又分别发现=Q Q !的鼠+B T 8和人+B T 8
序列$由于=Q Q 肽蛋白质家族成员的来源不同#其命名一直存有混乱#E H H G 年科学组织委员会对哺育动物=Q Q 肽蛋白质家族进行了统一命名#
即采用=Q Q &().]%,/Q 1+(%)’体系#不同种属来源的=Q Q 以
小写字母标志于其前面)E
*#如V ==Q E 为人0’$#
)=Q Q !为鼠J =Q $在哺育动物至今已发现!种
=Q Q 肽#分别为=Q Q E (=Q Q $和=Q Q !$=Q Q 肽是一类具有特殊结构?P 结构域的蛋白
质家族#P 结构域约有#"个氨基酸组成其基本单元#其中包括G 个高度保守的半胱氨酸残基及精氨
酸(色氨酸和苯丙氨酸残基#G 个半胱氨酸残基形成三个链内二硫键#其连接方式为A 3’E ?A 3’#(A 3’$?A 3’:(A 3’!?A 3
’G $不同于其它具有重要生物功能的分子#半胱氨酸残基之间的氨基酸数目保持一定#形成这样一个基本结构#A b G ?I C b ‘A M ‘+Q P b G A b :A A Q b I P X A Q $三个二硫键形成三个环#就像三片叶子一样#故P 结构域也被称为三叶结构域$由于其含有这种结构#决定其能耐受热(酸和蛋白水解作用$=Q Q E 和=Q Q !含有一个三叶结构域#在发挥其作用时需单一二聚化#而=Q Q $含有两个三叶结构域#在发挥其作用时无需二聚化$E H H G 年编码V J =Q 的基因被准确定位于$E 号染色体N $$F !区域#进一步的研究发现哺乳动物已知的三个=Q Q 肽成员的基因均定位于此区#
并连锁表达)$#!*$
%!三叶因子在呼吸道中的表达%&!!正常组织中的表达!=Q Q 肽在哺育动物中的表达具有相对的组织特异性和高度的细胞特异性$由于0=Q Q 首先从猪的胰腺中分离出来#且其含量极高#因此曾一度认为胰腺是=Q Q 肽的主要表达部位#之后的研究发现#猪是胰腺中唯一明显表达=Q Q 肽的物种$在正常情况下#胃肠道是=Q Q 肽
的主要表达位点):
*#
在正常乳腺(子宫和脑组织中也存在表达#且具有明显的区域性和细胞选择性)#*
$最近研究)G ?D *发现=Q Q 肽在呼吸道中也存在丰富的
表达#且呈高度的细胞特异性#主要存在于从鼻腔到细支气管中的杯状细胞(纤毛上皮细胞和某些黏膜下腺体#而肺泡上皮中则没有表达$在!种=Q Q 肽中#=Q Q !在呼吸道中的表达最丰富#其次为=Q Q E $某前的研究还没有在呼吸道中检测到=Q Q $的表达#显示其表达量极低或不表达$研究还发现#=Q Q !在呼吸道中的表达高于结肠组织中的表
达)D
*#提示呼吸道是=Q Q !最丰富的表达部位$免疫组化显示呼吸道分泌上皮细胞管腔侧和上皮纤毛
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I :$!国外医学呼吸系统分册!$"":年!第$:卷!第:期!7.+(C .’0,)73’Q %).,R 2K .47+,#8*R $"":#S %/F $:F T %F :　万方数据
呈=Q Q肽阳性染色)D*#用X.’(.)2&/%(的方法在正常人诱导痰和囊性肺纤维化(急慢性支气管炎患者的痰液标本中检测到=Q Q E和=Q Q!蛋白)I#D*#证实=Q Q是一种呼吸道分泌物质$另有研究发现下丘脑中也存在=Q Q肽的表达#并通过垂体释放入血液#提示其为一种神经肽)H*#呼吸道是否存在其配体需进一步研究$
%&%!炎性疾病状态下的表达!早期研究=Q Q肽在胃肠道中的表达时发现#消化性溃疡(溃疡性结肠炎和A)%V2病时=Q Q!表达显著增强#推测=Q Q过度表达可能与慢性炎症有关$对于=Q Q肽在呼吸道炎性疾病状态下的表达研究相对较少#初步的研究结果显示#在囊性肺纤维化(慢性鼻炎和支气管炎患者呼吸道中=Q Q E和=Q Q$5C T8和蛋白表达并无差别)D*$与健康者的诱导痰相比较#慢性支气管炎(支气管哮喘(囊性纤维化和支气管扩张痰液标本中#=Q Q!蛋白水平没有显示显著的增加)I*$
%&’!肿瘤中的表达!=Q Q E首先从人乳腺癌细胞中分离出来#随后在许多上皮肿瘤如胃肠道(乳腺(胰腺(胆道(子宫内膜和神经内分泌肿瘤中发现=Q Q肽存在病理性高表达#但=Q Q肽异常表达对于肿瘤的预后价值一直存在争议)#*$对=Q Q肽在肺部肿瘤中表达的研究发现#=Q Q E在小细胞肺癌#支气管类癌和肺腺癌中均存在高表达#杯状细胞亚型肺腺癌患者的=Q Q E血清水平增高)E"*#而在肺细胞株;A?$"中=Q Q!5C T8水平增高)E E*#肺腺癌中=Q Q E的表达提示预后不良$
’!三叶因子与气道防御功能
’&!!与气道黏蛋白的相互作用!不同的气道上皮细胞分泌不同的黏蛋白#下呼吸道中的杯状细胞主要释放黏弹白KO A#8A(小量的黏蛋白KO A$和KO A D#黏膜下腺体分泌黏蛋白受神经调节控制#且主要分泌黏蛋白KO A#@#同时也分泌KO A I和KO A D#而黏蛋白KO A:在上皮细胞中高度持续表达$=Q Q肽是一种呼吸道分泌多肽#在气道上皮的不同细胞中与不同的黏蛋白共同表达和分泌$ X,.4.等)I*研究发现在黏膜下腺黏液细胞中#=Q Q!和KO A#@和KO A D共同表达#而在呼吸道杯状细胞中#则=Q Q!与KO A#8A相匹配$气道黏蛋白和=Q Q肽是气道黏液的最重要组成成分#两种分泌物的同时表达和分泌提示=Q Q肽与气道黏蛋白相互作用#一起参与气道黏膜的保护#改变两者中的任何一种都可能损伤气道黏液的黏滞度和对气道上皮的保护作用$<..等)G*研究显示#原代鼻黏膜上皮细胞体外培养均可检测到=Q Q E(=Q Q!和黏蛋白#但在G周后=Q Q肽不再表达#而黏蛋白仍继续表达#说明呼吸道中的黏蛋白分泌不同与=Q Q肽#提示两者可能存在不同的调节机制$
=Q Q肽的作用主要通过控制杯状细胞内黏液颗粒中糖蛋白的组装#影响黏蛋白相互作用或交联形成弹性黏液凝胶层$=Q Q肽还可能调节炎症恢复期的细胞分化#尤其是杯状细胞的形成$三叶因子是否直接影响气道黏蛋白的流变学特性需进一步的研究$
人类呼吸道黏膜下腺体和蛙皮肤黏液腺体的分泌产物具有相似性#而蛙皮肤黏液腺体被认为是研究黏液分泌和盐水转运的模型#两种类型的腺体均分泌=Q Q!(黏蛋白和氯#参与了黏液胶的形成$然而#在进化过成中两者形成了显著的不同#一是在蛙的皮肤中#=Q Q多肽和黏蛋白似乎是共价结合的功能单位#如蛙皮肤黏蛋白Q J K?8F E和Q J K?A F E#而在人体系统中#两种功能模块由不同的分子所代表#如=Q Q!和大部分KO A#@%二是在蛙的皮肤中#氯是通过囊性纤维化跨膜调节子&A Q=C’所分泌#黏蛋白也是通过同一种细胞分泌#在人类A Q=C仅存在于浆细胞中$为阐明黏液胶的复杂分子结构和流变学特征#需要阐明==Q肽(黏蛋白和氯分子的相互作用#假定=Q Q和气道黏蛋白相互作用#推测氯和钠可能影响这种作用$
’&%!对病原菌的作用!气道黏液纤毛清除功能主要依赖于气道黏液的理化特性和纤毛的活动度#是呼吸道最重要的非特异性防御机制$黏蛋白的质与量决定了气道黏液的理化特性#对于维持正常的气道黏液纤毛清除功能发挥着重要作用$=Q Q肽通过与呼吸道黏蛋白共同表达#相互调节#影响气道黏液的理化性质#参与气道非特异性防御$4%’712(%’等)D*通过免疫荧光研究呼吸道感染的囊性纤维化患者痰液涂片标本时发现#B8P J染色阳性的金黄色葡萄球菌被=Q Q E所结合#在囊性纤维化患者栓塞的支气管切片中#也发现=Q Q!和金黄色葡萄球细菌相结合$随后进一步的研究还显示# =Q Q E和=Q Q!也与囊性肺纤维化痰液中的铜绿假单胞相结合)D*$由此推测#=Q Q和气道黏蛋白一样能够与细菌病原体结合#捕获进入呼吸道中的病原体#阻止其对上皮黏膜的损伤#达到对气道黏膜的保护作用$
’&’!三叶因子与气道修复!呼吸道上皮在吸入毒性物质(微生物及在气道炎症性疾病&如支气管哮喘(慢性阻塞性肺疾病’时经常受到损伤#导致气道上皮细胞脱落和基底膜剥脱$邻近细胞的迁移是受
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!国外医学呼吸系统分册!$"":年!第$:卷!第:期!7.+(C.’0,)73’Q%).,R2K.47+,#8*R$"":#S%/F$:F T%F:　万方数据
损气道上皮快速修复的重要方式$过去的研究发现多种肽如表皮生长因子&U M Q’能够促进上皮细胞的迁移#参与上皮的修复$最初的研究发现三种=Q Q 肽均能够促进某些消化道上皮细胞的迁移过程#并且在U M Q受体的作用下#=Q Q!在某些细胞株中具有抗凋亡的作用#同时体内试验也发现=Q Q肽对消化道上皮损伤具有保护和治疗作用)#*$6.)(./等)E$*研究发现=Q Q$和=Q Q!能够显著促进@U87?$@和正常气道上皮细胞的迁移过程#且表皮生长因子&U M Q’能够显著增强这种作用#而=Q Q$不能够活化U M U受体$提示=Q Q肽通过促进气道上皮细胞迁移#在气道上皮的修复和重塑过程中发挥重要作用#且与在肠上皮细胞作用不同#=Q Q肽这种作用不依赖于U M Q机制):#E!*$相同浓度下# =Q Q肽促气道上皮细胞迁移的程度明显强于多种肠上皮细胞)E$*#显示=Q Q肽对于气道上皮的修复作用明显优于胃肠道上皮$M)12.’’等)E:*研究还发现#=Q Q$不仅能够促进气道上皮细胞@U87?$@的迁移#还能够促进=T Q?&诱导的细胞迁移#提示在炎症状态下=Q Q肽促上皮细胞迁移的作用更强$ =Q Q$所诱导的@U87?$@细胞迁移过程只能被U C[(P A[和络氨酸激酶抑制剂所抑制#证实=Q Q 促进气道上皮细胞迁移的机制依赖于U C[#P A[和络氨酸激酶家族)E!*$
(!气道炎症的调节作用
慢性气道炎症和黏液高分泌是A6P B(哮喘和支气管扩张等呼吸道疾病的共同特点#某些细胞因子在气道炎症和黏液分泌中发挥重要作用$=T Q?&能够调节宿主抗病原菌微生物防御机制#特别是其诱导化学趋化因子如J<?D的表达#引起中性粒细胞在气道中的积聚#参与呼吸道慢性炎性疾病如哮喘和A6P B等的发病$M)12.’’等)E:*研究发现#重组=Q Q$和重组=Q Q!二聚体虽然不能引起气道上皮细胞@U87?$@J<?D和J<?G的释放#但能够显著放大=T Q?&所致的J<?D和J<?G释放#且呈显著的浓度依赖性$提示=Q Q肽能够通过调节某些细胞因子诱导的炎性介质分泌而调节气道炎症反应$ =Q Q$和=Q Q!增强=T Q?&诱导的气道上皮细胞J<?D和J<?G释放能够被J>@降解抑制剂完全阻断#也被0!DK8P激酶抑制剂显著抑制#且=Q Q$能够诱导@U87?$@细胞K8P[U C[E+$和\T[磷酸化)E:*#显示=Q Q肽调节气道炎症反应是通过J>@+ T Q?>@和0!D K8P实现的$
,!结束语
综上所述#=Q Q肽是一种较新的蛋白质多肽#其在哺育动物的表达具有相对的组织特异性和高度的细胞特异性$在呼吸道中主要表达于杯状细胞(纤毛上皮细胞和黏膜下腺体#以=Q Q!表达最为丰富#且其表达与气道黏蛋白相匹配$分泌于气道中的=Q Q肽是气道黏液的重要组成成分#通过与气道黏蛋白相互作用#在呼吸道的防御(损伤后修复和气道炎症的调节中发挥重要的作用$但目前对于=Q Q在呼吸道中的研究还是一个暂新的领域#还有许多问题有待于深入的研究$
参!考!文!献
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