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一. 结膜杯状细胞的来源和生长 1 结膜杯状细胞的来源 虽然有很多学者对杯状细胞的来源做了研究,但其准确来源还不是很清楚。已有研究表明结膜杯状细胞和上皮细胞起源于共同的多能原始细胞,它是具有分裂增生能力的慢周期细胞。在瞬时扩大细胞培养中发现杯状细胞,表明结膜单细胞克隆在生长末期可能向杯状细胞分化。结膜上皮细胞向杯状细胞分化依赖于内在的“细胞倍增时间”。根据分泌颗粒中糖蛋白酸化的改变对结膜发育的形态学研究表明,杯状细胞可能从穹窿部基底上皮分化而来。那么杯状细胞是象上皮细胞一样直接由多能原始细胞分化而来还是由上皮细胞继续分化而来尚需进一步研究证实。
2 结膜杯状细胞的生长 随着结膜杯状细胞不断成熟,将随结膜上皮细胞自深部移至表面,同时细胞体积逐渐变大,并逐渐形成粘蛋白颗粒。然后以顶浆形式分泌粘蛋白颗粒,随后其体积又变小,以脱屑形式从结膜上皮脱落。
3 影响结膜杯状细胞来源和生长的因素 近年来国外在影响杯状细胞生长方面做了一些研究。主要研究神经、生长因子等对其生长的影响。已有实验室研究表明培养的杯状细胞表面存在副交感神经M2和M3受体,并通过相应受体以时间和浓度依赖形式刺激MAPK(细胞分裂素活化蛋白激酶)活性,促进杯状细胞生长。还有研究表明人杯状细胞表面存在EGF(表皮生长因子)受体,EGF通过受体活化 MAPK刺激其生长。而且类胆碱能物质可以转活化EGF受体,从而促进杯状细胞生长。VEGF(血管内皮生长因子)也可通过Flt-1受体促进杯状细胞生长。此外,还有研究表明HRT(激素替代疗法)和INS365(一种UTP类似物)也可增加杯状细胞密度。后者主要通过作用于P2Y2 受体刺激杯状细胞生长。某些防腐剂可抑制杯状细胞生长,降低杯状细胞密度。
二. 结膜杯状细胞在眼表的分布、形态结构及成分 通过铺片和切片等研究方法表明结膜各部都可见到杯状细胞,主要分布于睑结膜和穹窿膜的上皮层,尤以下穹窿和半月皱襞处最多。睑结膜部的杯状细胞比球结膜多。杯状细胞单个或簇状散在分布于上皮。结膜杯状细胞的密度还可通过印迹细胞学检测。 结膜杯状细胞是一种单细胞粘液腺,位于结膜上皮层。其大小不一,近上皮基底层者较小,近表层者较大。细胞整体呈椭圆形,核扁平位于底部,胞浆中富含粘蛋白颗粒,胞膜表面有微绒毛,在不同分泌期微绒毛的形态和数量不同。 用SIMS(次级离子质谱测定法)可在结膜杯状细胞内检测到Na, Mg, K, 和 Ca这些阳离子OH, CN, P, S, 和 Cl这些阴离子,用EDX(能量色散X-射线检测)可检测到C, N, O, Na, Mg, P, S, Cl, K, 和 Ca。要素离子影象在结膜杯状细胞内很稠密。
三.结膜杯状细胞的功能 1杯状细胞功能 杯状细胞的首要功能是合成,储存和分泌粘蛋白。 杯状细胞的粘蛋白是一种凝胶形式的粘蛋白,主要表现为MUC5AC,它是泪膜的最内层粘液层的主要成份 。也有文献报道杯状细胞还可分泌MUC2和MUC4。通过AB/PAS试剂显示培养的人杯状细胞与酸性和中性粘蛋白有关,与在体人结膜中和其它物种组织中发现的相似。粘蛋白被吸附在结膜和角膜的疏水表面提供亲水基。 粘蛋白在保持眼表的健康方面很重要,粘蛋白最重要的作用是稳定泪膜,维护角膜上皮的正常湿润。粘蛋白对IgA有亲和力,可以保护角膜和结膜不受细菌感染,不受表面异物和有毒物质的侵害,还可移除脂质污染物,并为角膜提供一个光滑透明的前表面,有利于保持清晰视力。杯状细胞分泌粘蛋白异常不论是分泌增加或减少都可引起角膜和结膜损伤,导致视力下降 。当杯状细胞减少时,会引起各种粘蛋白缺乏性眼表疾病。干眼患者泪膜中可溶性MUC5AC浓度明显下降。 由于结膜杯状细胞分泌粘蛋白对眼表的完整性至关重要,目前学者们已经认识到作为眼表粘蛋白主要产生者的杯状细胞的重要性,并着重强调结膜功能性杯状细胞的数量及其合成粘蛋白的量和速度。而且应该重视粘蛋白合成和分泌之间的平衡
2 影响结膜杯状细胞功能的因素 已经有很多临床和实验室研究表明神经、激素、生长因子等都可影响杯状细胞粘蛋白的合成和分泌。研究表明鼠杯状细胞粘蛋白分泌由神经传递素活化(如类胆碱能因子、VIP)的信号传导通路活化调控,生长因子对其也有调控。 与其它组织杯状细胞的分泌相似,结膜杯状细胞粘蛋白分泌受神经控制。杯状细胞分泌的神经调节对保护眼表保持清晰视力方面是很重要的。
已有实验证实在鼠结膜杯状细胞附近有神经纤维定位。交感神经和副交感神经环绕在鼠结膜杯状细胞的基膜侧,刺激角膜传入神经可引起杯状细胞分泌粘蛋白,这可能通过结膜的副交感或交感传出神经来实现。 应用免疫荧光检测技术阐明M2-和M3-毒蕈碱受体在杯状细胞中存在,其下有分泌颗粒,在睁眼时调节其分泌 。 拟胆碱能物质也可通过M3毒蕈碱受体转活化EGF受体,导致MAPK活化和杯状细胞分泌。。当眼部受刺激时,杯状细胞周围的副交感神经或者交感神经通过反射活动可以使其释放分泌颗粒。 尽管促交感神经物质在刺激杯状细胞分泌方面的作用尚不清,β1-和β2-肾上腺素受体表型似乎存在于杯状细胞。这一证据表明交感神经受到外界刺激时反应性调节杯状细胞分泌。血管活性肠肽(VIP)通过作用于位于杯状细胞基膜上的VIP2型受体也可刺激杯状细胞分泌。 性激素对杯状细胞的分泌及分泌物的性质有影响。有报道称鼠睾刃切除术后雄激素缺乏增加泪液分泌量,但减少分泌物成份和IgA的浓度,睾刃激素可使这种改变逆转,而垂体切除术可阻止这种逆转。 此外性激素对杯状细胞大小、形态、超微结构也有影响。 还有其它物质也可影响杯状细胞的分泌。一些生长因子如表皮生长因子和血管内皮生长因子可通过相应受体刺激杯状细胞分泌。UTP和ATP可以通过P2Y2受体作用于在体兔球结膜杯状细胞刺激PAS-阳性糖蛋白分泌。也可刺激体外杯状细胞分泌粘蛋白。在活体兔,使用INS365(INS365是一种比UTP更稳定的P2Y2受体刺激物)可增加结膜杯状细胞粘蛋白分泌。这个反应在使用INS365的2分钟内就可出现。 在鼠结膜Ca2+对杯状细胞的分泌有很重要的作用。通过Ca2+载体增加细胞内Ca2+可刺激杯状细胞分泌粘蛋白,同时细胞外Ca2+螯合剂抑制拟胆碱能物质引起的粘蛋白分泌。还有研究者表明一些PKC(蛋白酶 C)亚型存在于结膜杯状细胞,佛波酯活化PKC可导致杯状细胞分泌粘蛋白
四.杯状细胞的基因表达 研究表明不同种属培养的杯状细胞都很明确地表达杯状细胞的特异标记物角蛋白7和粘蛋白MUC5 AC。培养的杯状细胞含有MUC5ACmRNA。此外还可表达EGF受体EGFR、ErbB2、ErbB3。 EGF可通过这些受体刺激其生长。还有研究报道杯状细胞表达MUC2和galectin-3。 从犬模型获得的数据表明,过敏原通过TH2相关细胞因子促进Muc5AC的表达;视黄酸缺乏时伴随杯状细胞数量下降粘蛋白基因表达也减少;雌激素和孕酮在眼表不影响粘蛋白基因表达,杯状细胞分泌的多次循环需要Mux5AC表达的上调。
五.结膜杯状细胞的实验室研究 国外已经成功培养出保持在体杯状细胞特性的人及鼠的杯状细胞。研究显示人杯状细胞能从人结膜分离培养,不论性别、年龄、或患者施行何种手术,这些细胞都保留在体人结膜的特性。而且,培养的鼠结膜杯状细胞能被用做研究人结膜杯状细胞的模型。国内目前尚无研究者分离培养结膜杯状细胞。
六.结膜杯状细胞与眼表疾病的关系 有很多眼表疾病与杯状细胞有密切的关系。一方面,杯状细胞数量或功能异常时可引起干眼或分泌物增多;另一方面,某些眼表疾病又可引起杯状细胞数量或功能的异常。常见的可引起杯状细胞数量减少的疾病有免疫性疾病(如Stevens-Johnson syndrome和Sjogren syndrome dry eye);瘢痕性疾病(如沙眼、类天疱疮、麻风病、化学损伤、热烧伤等),研究证实Sjo¨gren syndrome患者的结膜上皮中杯状细胞特异粘蛋白MUC5AC的RNA转录量明显低于正常个体。杯状细胞粘蛋白MUC5AC在Sjo¨gren综合症患者的泪液中明显减少。而一些结膜炎则可引起数量增加,分泌增多。在鼠结膜,过敏原的重复使用引起杯状细胞数量和MUC5ACmRNA的减少。24-48小时后,杯状细胞数量回到原始水平,杯状细胞粘蛋白mRNA水平回到正常或正常水平以上,表明粘液分泌系统很快恢复。在春季卡他性结膜炎,结膜杯状细胞增生,粘液分泌物增多,印迹细胞学检测显示春季卡他性结膜炎患者比正常对照组杯状细胞数量明显增加。特应性角膜结膜炎患者的结膜活组织检查表明杯状细胞有丝分裂率明显增加,表明特应性角结膜炎与杯状细胞增生有关。Roat等人发现来自过敏性角结膜炎患者的结膜杯状细胞明显比正常人多。假性剥脱综合症可以改变杯状细胞形态的基本特征,从而影响泪膜稳定性。
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