结膜是眼表的重要组成部分,在维持眼表的健康起着重要作用。结膜杯状细胞是结膜上皮细胞间的许多单细胞粘液腺,是结膜上皮的重要组成部分。它能分泌大量黏蛋白参与泪膜的组成,对于泪膜的稳定起到极其重要的作用。以下简单分析结膜杯状细胞。
一、结膜杯状细胞的来源
结膜杯状细胞出现在孕期第 8-9 周胚胎的睑缘附近。到了孕期第11-12 周,在睑结膜上成熟的结膜杯状细胞内就已经包含了分泌颗粒。到了孕期的第 20 周,球结膜上才出现结膜杯状细胞。在体外的研究发现,穹窿部结膜的增值率最高。结膜上皮细胞(包括杯状细胞)的干细胞与角膜干细胞完全不同。结膜上皮干细胞的具体位置目前并不清楚。而角膜缘干细胞位于角巩膜缘。研究发现多能原始干细胞既能发育成结膜上皮细胞,也可以发育成为结膜杯状细胞,但具体原因目前还不清楚,可能是由于干细胞周围的细胞因子或生长因子诱导细胞分化为不同的细胞。与角膜缘干细胞不同,多能原始干细胞的具体位置目前并不清楚。
二、结膜杯状细胞的分布
结膜杯状细胞在整个结膜区域均有分布,以单个或是聚集成簇存在,尤以下睑结膜密度最大,近睑缘部及角膜缘的结膜则缺如。结膜杯状细胞的数量大约为 150 万个;青壮年时,杯状细胞的绝对数量达到高峰,随后数量逐渐减少;老年时,由于杯状细胞逐渐萎缩,数量明显减少。因此人结膜杯状细胞的数量随着年龄的增加而减少。
三、结膜杯状细胞的功能
结膜杯状细胞是黏蛋白合成和分泌的场所。黏蛋白位于泪膜的最下层,与角膜上皮紧密接触,是泪膜的重要组成部分。它具有稳定泪膜的功能,同时能建立光滑的表面,有利于泪液通过瞬目而流入鼻泪管,并可以带走眼表的碎屑和病原体。因此黏蛋白的质和量如出现异常,就会导致眼表出现一系列的变化。
黏蛋白是一种高度糖化的大分子蛋白质。它包含有许多串联重复的丝氨酸和苏氨酸。由于黏蛋白被大量的糖基化,故使其本身带有负电荷,因此它对于病原体来说是一道天然的屏障,同时具有润滑和保湿的功能。
黏蛋白家族有很多成员,包括:MUC1、MUC2、MUC4 和 MUC16,这些均出现在结膜。而具有凝胶性质的 MUC5AC 被确定来源于结膜杯状细胞。MUC5AC 与另一些黏蛋白有紧密的联系,如 MUC2、MUC5B、MUC6。MUC5AC 上的大量的半胱氨酸通过二硫键使 MUC5AC 联系起来形成大的凝胶状物质。
结膜杯状细胞分泌的黏蛋白的量取决于几方面的因素:1 结膜杯状细胞的数量,这与结膜杯状细胞的增殖与分化密切相关;2:黏蛋白的合成与储存的数量;3:黏蛋白的分泌率和降解率。
四、结膜杯状细胞的增殖
随着结膜杯状细胞培养技术的发展,关于人结膜杯状细胞的增殖的研究正在进行中。有研究表明 EGF 在结膜杯状细胞的增殖过程中起到了很重要的刺激作用。如在鼠结膜杯状细胞的增殖研究中发现,表皮生长因子(EGF)通过细胞表面的生长因子受体(EGFR)作用于细胞内的一些信号传到物质,如:连接蛋白和生长因子受体蛋白 2 的复合物(shc/Grb2)、磷酸肌醇 3 激酶(PI-3K)、磷脂酶 C(PLCγ)、促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)、氨基端激酶(JNK)等,然后 c-jun、ERK1/2、PKC 等分别激活转化因子而启动了细胞分裂。细胞外信号调节激酶(ERK)在 EGF 刺激细胞增殖的过程中起到了很重要的作用。实验证明它在细胞核中起到了双向调节的作用,而在人结膜杯状细胞的增殖有着类似的过程。
另外,有研究证实,在狗的手术干眼的模型中发现,局部使用了神经生长因子(NGF)后,结膜杯状细胞的数量和黏蛋白分泌都有了明显的增加。同时在结膜上皮细胞和角膜上皮细胞上都存在神经生长因子受体的表达。因此,NGF 与眼表的黏蛋白有密切的联系。
五、结膜杯状细胞黏蛋白的合成与分泌
结膜杯状细胞通过顶浆分泌将黏蛋白排入结膜表面。大部分或者全部的分泌小泡相互融合,受到刺激后释放到细胞外。利用这个特性,我们可以通过对黏蛋白的组织染色来确定结膜杯状细胞以及它的数量。另一个确定结膜杯状细胞的方法是通过MUC5AC 上的结合在特异性的糖基上的 UEA-I、HPA,黏蛋白可以通过酶联凝集素测定法(ELLA)和蛋白印迹学检测。通过组织化学的方法着染在结膜杯状细胞里的黏蛋白这个方法,观察角膜外伤,此时角膜的感觉神经受到刺激,角膜杯状细胞周围的副交感神经也后刺激,并释放神经递质刺激结膜杯状细胞释放黏蛋白。这也证明了黏蛋白的分泌是受神经调节的。医学论文:医学对结膜杯状细胞的简单研究
副交感神经包含的神经递质肠血管活性肽(VIP),被证实在分泌颗粒的下方、杯状细胞周围。外源性的 VIP 的增加或类胆碱兴奋剂卡巴胆碱也可刺激杯状细胞分泌。还有一些刺激杯状细胞分泌的物质包括(ATP、UTP、INS365、神经生长因子、抗胃溃疡药等),交感神经对杯状细胞分泌没有影响,尽管在杯状细胞上发现有交感神经递质的受体。有研究显示杯状细胞本身存在有 VIP,但外源性 VIP 是怎么通过受体来促进黏蛋白的分泌尚不清楚。在别的组织中 VIP 能增加 cAMP 的聚集,在杯状细胞中促进黏蛋白的分泌方面其与 Ca 有类似的机制。内源性和外源性 VIP 能够促进黏蛋白的分泌。
在胆碱能受体兴奋剂刺激结膜杯状细胞内的 M2、M3 受体,然后激活 PLC,使 PLC 水解成三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)。IP3诱导 Ga2+从内质网释放到细胞质中。Ca2+能够刺激黏蛋白的分泌。DAG与 Ca2+一起激活 PKC,目前没有证据表明 PKC 能直接刺激杯状细胞分泌黏蛋白,但它是黏蛋白分泌的催化剂。因此,Ca2+在结膜杯状细胞分泌黏蛋白的过程中起着重要作用。
EGF 受体激动剂是另一条刺激黏蛋白分泌的途径。ERFR 通过反式激活的方式激活 Ras、Raf、MEK 这条复杂的途径,最终使ERK1/2 激活细胞质中的蛋白质,导致黏蛋白的分泌,抑制 ERK 则抑制黏蛋白的分泌。相反,当 ERK 被外源性 EGF 激活还会促进杯状细胞的增殖。医学论文:医学对结膜杯状细胞的简单研究
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