胃腸道cajl間質(zhì)細(xì)胞的研究進(jìn)展

胃腸道cajl間質(zhì)細(xì)胞的研究進(jìn)展

胃中的共同語(yǔ)言細(xì)胞（iccl）是胃腸緩慢活動(dòng)的起搏細(xì)胞，與各種腸道功能障礙密切相關(guān)。事實(shí)上，iccl被廣泛用于治療胃腸動(dòng)力障礙疾病的必要目標(biāo)。近年來(lái),胃腸道ICCs的特異受體c-kit,及其配體干細(xì)胞因子(stemcellfactors,SCF)啟動(dòng)的信號(hào)系統(tǒng)受到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,這極大地推進(jìn)了我們對(duì)這類疾病病因的認(rèn)識(shí)。1組織學(xué)術(shù)特征和功能1.1模型結(jié)構(gòu)的組成在光鏡下觀察,ICCs的形態(tài)表現(xiàn)為:胞體呈梭形,胞質(zhì)較少,擁有巨大的卵圓形胞核,2~5個(gè)樹(shù)枝狀的細(xì)胞突起,這些一級(jí)細(xì)胞突起可以進(jìn)一步分化為二到三級(jí)樹(shù)枝樣突起,ICCs通過(guò)這些突起彼此相互連接,在平滑肌內(nèi)建立起一種三維的網(wǎng)絡(luò)樣結(jié)構(gòu)。ICCs在電鏡下的超微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為眾多線粒體和細(xì)胞膜內(nèi)陷空泡、不連續(xù)的基底膜、豐富的中間絲、發(fā)育良好的高爾基體、少量核糖體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。通過(guò)對(duì)胃腸組織的免疫組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),ICCs相互之間、與神經(jīng)纖維和平滑肌細(xì)胞之間通過(guò)緊密的縫隙連接,形成“腸神經(jīng)-ICCs-平滑肌細(xì)胞”的胃腸動(dòng)力的基本功能單位。1.2間神經(jīng)叢的結(jié)構(gòu)目前,在對(duì)ICCs功能研究的基礎(chǔ)上,從形態(tài)學(xué)角度,把胃腸道ICCs分為至少3種獨(dú)立功能的類別。在胃腸道的大部分區(qū)域,ICCs網(wǎng)絡(luò)位于肌間神經(jīng)叢水平的環(huán)、縱肌之間,即ICC-MY(myentericICC),由環(huán)繞腸肌間神經(jīng)叢的多極細(xì)胞組成,是激發(fā)胃和小腸肌層內(nèi)慢波活動(dòng)的起搏細(xì)胞。第二大類胃腸道ICCs被稱為肌內(nèi)ICC或ICC-IM(muscularICC),呈雙極樣,位于胃腸道的肌層內(nèi),以環(huán)形肌層為主,能被腸運(yùn)動(dòng)神經(jīng)優(yōu)先激活,同時(shí)ICC-IM與迷走傳入神經(jīng)也有密切聯(lián)系,這些傳入神經(jīng)能傳送肌壁細(xì)胞感受到的機(jī)械刺激?？傊?ICC-IM能將ICC-MY產(chǎn)生的起搏電流傳遞給與之聯(lián)系的平滑肌,同時(shí),也在神經(jīng)信號(hào)的傳遞中起著重要作用。Kunisawa等通過(guò)免疫組織學(xué)證據(jù)提出了ICCs的第三種類型:ICC-SP(submucosalplexusICC)或ICC-SMP,其位于腸壁黏膜下和環(huán)形肌層之間,為多極細(xì)胞組成的黏膜下ICC網(wǎng)絡(luò)叢,與黏膜肌層的自發(fā)電活動(dòng)密切相關(guān)。2關(guān)于c-kit及其相應(yīng)scf的研究2.1原癌基因c-pet受體結(jié)構(gòu)及參數(shù)c-kit受體又稱干細(xì)胞因子受體、肥大細(xì)胞因子受體,屬于Ⅲ型酪氨酸激酶受體家族,是一種具有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白,由定位于人染色體4q11~12的原癌基因c-kit編碼。c-kit受體結(jié)構(gòu)由細(xì)胞外配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)和細(xì)胞質(zhì)激酶區(qū)3部分組成,其中最重要的是細(xì)胞外區(qū),由5個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成,第1~3區(qū)是kit與SCF結(jié)合部位,4、5區(qū)是c-kit二聚化區(qū)域。每1個(gè)c-kit單體通過(guò)胞外結(jié)構(gòu)域1~3區(qū)分別與1個(gè)SCF分子結(jié)合,SCF二聚化后便會(huì)觸發(fā)c-kit單體的結(jié)構(gòu)改變,使其發(fā)生同源二聚體化,導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)酪氨酸殘基的自動(dòng)磷酸化,激活多種第二信號(hào)分子,從而調(diào)節(jié)ICCs的多種生物學(xué)行為。2.2scf的功能SCF干細(xì)胞生長(zhǎng)因子,亦稱干因子、肥大細(xì)胞生長(zhǎng)因子。人SCF(hSCF)的編碼基因位于染色體12q22-24,是由273個(gè)氨基酸組成的糖蛋白。研究發(fā)現(xiàn),SCF具有2種不同功能的存在形式,即可溶型SCF(solubleSCF,sSCF)和膜結(jié)合型SCF(membraneboundSCF,mSCF),這兩種SCF的形成與mRNA拼接及酶切方式有關(guān)。有研究表明,mSCF與許多潛在的信號(hào)通路有關(guān),而sSCF可下調(diào)c-kit的表達(dá)。SCF作用的發(fā)揮依賴于特定的受體c-kit形成配基受體二聚體復(fù)合物,從而啟動(dòng)相應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,調(diào)控細(xì)胞的各種生物學(xué)行為。2.3c-傳統(tǒng)誘導(dǎo)基因連鎖的激活SCF激活c-kit中所涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要有:(1)SFK(Src家族激酶,Src-familykinase)通路,Src通過(guò)其含有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的主要SH2區(qū)域與激活的c-kit受體近膜區(qū)的酪氨酸殘基568、570或c-kit末端激酶區(qū)的Tyr900所構(gòu)建的SH2停泊位點(diǎn)結(jié)合,從而啟動(dòng)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。(2)磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)通路,PI3-K是一種脂蛋白,與c-kit受體酪氨酸殘基721結(jié)合后,使4,5-二磷酸肌醇轉(zhuǎn)變成3,4,5-三磷酸肌醇,隨后可激活A(yù)kt介導(dǎo)細(xì)胞凋亡,也可與Src家族中的Lyn結(jié)合,對(duì)自身與c-kit受體的結(jié)合起負(fù)調(diào)節(jié)作用。該通路參與細(xì)胞生理包括細(xì)胞存活、趨化性、DNA合成和蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)等功能的調(diào)控。(3)磷脂酶Cγ(PLC)通路,磷脂酶C的SH2區(qū)域能與c-kit受體的Tyr730結(jié)合,催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸,生成1,4,5-三磷酸肌醇和二酰甘油。前者能使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高,后者可激活蛋白激酶C,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化、分裂、運(yùn)動(dòng)、卵子受精和免疫反應(yīng)。(4)Ras-Erk通路,c-kit受體激活后,通過(guò)酪氨酸激酶殘基703、936與連接蛋白Grb2/Sos復(fù)合體的SH2區(qū)域結(jié)合,并最終激活Ras/MAP激酶通路,磷酸化一系列轉(zhuǎn)錄因子,影響基因的轉(zhuǎn)錄,調(diào)控造血細(xì)胞、黑色素細(xì)胞、生殖細(xì)胞的存活、分化。(5)JAK-STAT通路,細(xì)胞內(nèi)受體相關(guān)蛋白JAK2能優(yōu)先于配體與激活的c-kit相結(jié)合,從而激活一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,如Ras、Raf-1有絲分裂原激活蛋白等,也可激活p52shc的磷酸化,后者又和Grb2、Sos1相關(guān)聯(lián),從而導(dǎo)致它們的激活。另外,該條通路還能激活STAT家族成員,之后作用于相應(yīng)的DNA序列,調(diào)控后產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。3產(chǎn)生生物學(xué)作用研究發(fā)現(xiàn),c-kit與其配體SCF結(jié)合后,激活的一系列信號(hào)分子,最終可作用于不同的組織細(xì)胞,產(chǎn)生不同生物學(xué)作用。如作用于骨髓造血干細(xì)胞,刺激最原始的造血干細(xì)胞的增殖分化;支持肥大細(xì)胞生存、發(fā)育、分化、趨化和脫顆粒等過(guò)程;促進(jìn)黑素細(xì)胞的存活、分化、增殖、移行等;調(diào)節(jié)生精細(xì)胞的增殖、分化、減數(shù)分裂和細(xì)胞凋亡及促進(jìn)卵泡的發(fā)育等。這里,我們主要講述對(duì)胃腸道ICCs的作用。3.1scf/c-pet信號(hào)系統(tǒng)近年來(lái)研究表明,SCF、c-kit對(duì)ICCs的生長(zhǎng)發(fā)育及表型的維持具有十分重要的作用。Torihashi等的研究證實(shí),小鼠小腸ICCs與平滑肌細(xì)胞來(lái)源于相同的間葉前體細(xì)胞。早期胚胎時(shí),通過(guò)免疫組織化學(xué)技術(shù)檢測(cè)到ICCs與平滑肌的前體細(xì)胞都表達(dá)c-kit蛋白,在胚胎期15~18d,間葉前體細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)定向分化,kit持續(xù)表達(dá)的細(xì)胞分化為ICCs,并終生在c-kit信號(hào)的維持下保持細(xì)胞的穩(wěn)定,而失去c-kit信號(hào)刺激的前體細(xì)胞則高表達(dá)肌蛋白抗體,并發(fā)育成平滑肌細(xì)胞。并且,當(dāng)編碼kit或SCF的基因位點(diǎn)發(fā)生突變,SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)受損后,ICCs增生和分化受到影響。Isozaki等用原位雜交法顯示野生型對(duì)照大鼠胃肌間神經(jīng)叢c-kitmRNA表達(dá)的ICC均勻地線性分布于肌間神經(jīng)叢和接近黏膜下的神經(jīng)叢,而所有WS/WS突變小鼠均未檢測(cè)到c-kitmRNA。Torihashi等研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用c-kit抗體阻斷c-kit的作用,也能導(dǎo)致ICCs不能正常發(fā)生及發(fā)育。同樣,SCF的非致死性突變?nèi)鐂teel-dickie(SLd)也能導(dǎo)致小鼠胃腸道ICCs網(wǎng)絡(luò)紊亂,腸肌間叢ICCs消失。同時(shí),Nakahara等進(jìn)一步研究證實(shí),SCF呈現(xiàn)有時(shí)間限制的劑量依賴型地作用于ICCs,在出生后早期,小鼠ICCs對(duì)SCF呈劑量依賴型,隨后小鼠ICCs在SCF的作用下維持一定的數(shù)量,一旦去除SCF,則ICCs會(huì)明顯減少。這些研究結(jié)果都充分說(shuō)明SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)對(duì)ICCs的生長(zhǎng)、發(fā)育及表型的維持具有至關(guān)重要的作用。然而,SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)作用于ICCs的具體時(shí)機(jī)及持續(xù)時(shí)間還存在大量爭(zhēng)議,有待進(jìn)一步研究。3.2scf/c-may信號(hào)系統(tǒng)在iccs起博弈中的作用大量研究證明,ICCs是胃腸道慢波電位的起搏細(xì)胞,同時(shí)通過(guò)縫隙連接而形成的完整的ICCs網(wǎng)絡(luò),是規(guī)律電節(jié)律產(chǎn)生和傳播的基礎(chǔ)。所以,調(diào)節(jié)ICCs的生長(zhǎng)發(fā)育及表型維持的SCF/c-kit系統(tǒng)也同樣對(duì)胃腸道電節(jié)律產(chǎn)生有重要作用。在Ws/Ws突變型鼠小腸,腸肌間神經(jīng)叢ICCs不能正常發(fā)育,缺乏起搏活動(dòng),沒(méi)有自發(fā)性慢波和負(fù)載于慢波之上的動(dòng)作電位。盡管鼠消化道ICCs的電起搏活動(dòng)在出生時(shí)就能被記錄,然而Torihashi等在新生大鼠平滑肌的培養(yǎng)液中加入c-kit中和抗體ACK2后使ICCs發(fā)育停滯,并且平滑肌處于電靜息狀態(tài),電刺激不能誘發(fā)慢波活動(dòng)。這些研究均表明SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)能維持ICCs起搏功能的產(chǎn)生。然而,SCF/c-kit在ICCs產(chǎn)生慢波的機(jī)制中如何發(fā)揮作用,尚無(wú)明確的研究結(jié)果。目前,關(guān)于ICCs起搏電位的產(chǎn)生機(jī)制中,大多數(shù)學(xué)者認(rèn)同“起搏單位”這一學(xué)說(shuō):即由IP3調(diào)控的鈣庫(kù)、線粒體及細(xì)胞膜上的離子通道三部分組成的“起搏單位”是ICCs產(chǎn)生自動(dòng)去極化的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在起搏電流的產(chǎn)生過(guò)程中,首先發(fā)生IP3I型受體的激活,使IP3調(diào)控的鈣庫(kù)釋放鈣,細(xì)胞內(nèi)的高鈣環(huán)境引發(fā)線粒體攝取鈣,從而導(dǎo)致胞內(nèi)一定區(qū)域的鈣離子濃度降低,最終激活細(xì)胞膜上低鈣敏感的離子通道開(kāi)放,離子流動(dòng)引發(fā)電位改變,由此周而復(fù)始即形成了規(guī)律性的電位變化。而ICCs的這種自發(fā)性鈣離子活動(dòng)的產(chǎn)生,被認(rèn)為是細(xì)胞內(nèi)的鈣離子釋放通道,即1,4,5-三磷酸肌醇受體(IP3R)和ryanodine受體(RyR)的協(xié)同作用,同時(shí),電壓敏感的酶-(去極化激活的)磷脂酶C也參與了該過(guò)程。由此,我們可以假設(shè),SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)磷脂酶C(PLC)通道參與調(diào)控ICCs的起搏活動(dòng)。目前,關(guān)于這一途徑的具體研究甚少,我們只能推測(cè)SCF與c-kit結(jié)合后,使c-kit發(fā)生同源二聚化,導(dǎo)致膜內(nèi)酪氨酸激酶殘基730的激活,并與PLC的SH2區(qū)域相結(jié)合,隨后催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸,生成1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG),IP3進(jìn)入胞漿與其特異受體結(jié)合后,激活I(lǐng)P3敏感的鈣庫(kù)釋放鈣,從而引發(fā)一系列的離子流動(dòng),最終使ICCs形成規(guī)律的電位變化。這一推測(cè)還有待今后的研究進(jìn)一步證實(shí),其中涉及的具體物質(zhì)分子和信號(hào)途徑以及是否還存在其他信號(hào)通路都為我們今后的研究提供了新的方向。4新生兒患者腸梗阻的病因兒童胃腸動(dòng)力障礙性疾病如胃食管反流病、功能性消化不良、胃輕癱、腸易激綜合征、假性腸梗阻、慢傳輸型便秘(slowtransitconstipation,STC)、先天性巨結(jié)腸(Hirschsprungdisease,HD)等是兒科常見(jiàn)的消化系統(tǒng)疾病。其中STC和HD十分常見(jiàn),是兒童低位腸梗阻的常見(jiàn)原因。研究表明,先天性巨結(jié)腸是以病變腸管的腸神經(jīng)細(xì)胞缺失為特征的腸動(dòng)力障礙性疾病,患兒常常出現(xiàn)梗阻癥狀,是新生兒期低位腸梗阻的常見(jiàn)原因之一。慢傳輸型便秘患兒,病變結(jié)腸缺乏推進(jìn)式運(yùn)動(dòng),腸道傳輸功能障礙,引起腸內(nèi)容物排出延遲。大量研究結(jié)果顯示,在HD和STC病變的結(jié)腸腸段,均伴有ICCs分布異常,數(shù)量減少和超微結(jié)構(gòu)的改變,因此ICCs在病變結(jié)腸的改變是導(dǎo)致這兩種疾病發(fā)生的病因之一。而根據(jù)我們以上論述,SCF/c-kit信號(hào)系統(tǒng)對(duì)于ICCs的形態(tài)和功能的維持都發(fā)揮著重要作用,由此我們推斷,該信號(hào)系統(tǒng)可能也對(duì)這兩種腸動(dòng)力障礙性疾病的發(fā)生有重要作用,具體的病理機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。5scf/c-may胃腸道動(dòng)