层粘连蛋白与肺纤维化病变关系的研究进展

·484· 医堂筮姿垫!!生2旦星!垒鲞筮堡翅丛鲤i熊曼笠型迪坐：￡生垫!Q：!堕：!垒：盟!：兰 刘竞丽，董为伟，李劲频．大鼠局灶性脑缺血／再灌注后 Ku70mRNA的达[J]．中国神经免疫学和神经病学杂志， 2004。lI(2)：91-93． 曹镇洋，王松林，赵莉，等，易化技术结合电刺激小脑顶核在脑 出血康复治疗中的应用[J]．中国社区医师，2007，9(21)： 52-52． 宋建良，诸国嘉，孙新芳，等．电刺激小脑顶核对脑血管病的疗 效及对自由基的影响[J]．中华物理医学与康复杂志，2002，24 (8)：472·474． 董为伟．电刺激小脑顶核与中枢神经源性神经保护[J]．中国 工程科学，2001，3(11)：32．38． 袁群芳。雷万龙．大鼠局灶脑缺血区神经元轴突可塑性的实验 研究[J]．中国康复。2000，15(2)：65-67． 李文霞，曹娟，代红，等电刺激小脑顶核对缺氧缺血性脑损伤 新生大鼠神经元超微结构的影响[J]．实用儿科临床杂志， 2009。24(2)：140—142． 关永林，石正洪。郑税根．电刺激小脑顶核促脑缺m后m管内 皮生长因子表达的意义[J]．兰州大学学报(医学版)，2003，39 [24] [25] [26] [27] [28] (5)：79-81． 黄艳君，罗勇．电刺激小脑顶核对成年大鼠局灶脑缺血／再灌 注后脑内Nestin表达的影响[J]．中国康复理论与实践，2007， 13(8)：706-709． 黄艳君，罗勇．电刺激小脑顶核对大鼠局灶脑缺血再灌注后脑 内神经干细胞增殖的影响[J]．中国康复医学杂志，2008，23 (3)：211-215． 金玉玲，谢艳萍，朱晓峰．电刺激小脑顶核促进大脑中动脉缺 血鼠共移植体中神经f细胞向神经元的分化[J]．中国组织工 程研究与临床康复，2007，11(24)：4752-4755． 吴盛华，李福车，金玉玲，等．神经干细胞与脑微血管内皮细胞 共移植体联合电刺激小脑顶核对局灶性脑缺血大鼠突触素 P38表达的影响[J]．中国组织]：程研究与临床康复，2008，12 (34)：6621-6625． Zhangs，ZhangQ，ZhangJH，et以．Electro—stimulationofcerebel- larfastigialnucleus(FNS)improvesaxonalregeneration[J]．Front Biosci，2008，13(5)：6999-7007． 收稿日期：2009-09-06修回13期：2009-12一18 层粘连蛋白与肺纤维化病变关系的研究进展 中图分类号：R563 胡迎春△(综述)，贺性鹏※(审校) (南华大学公共卫生学院，湖南衡阳421001) 文献码：A 文章编号：1006-2084(2010)04-0484-03 摘要：层粘连蛋白是基底膜的重要成分之一，广泛存在于多种动物及人类细胞基底膜基质中。 层粘连蛋白参与多种疾病的过程，如细胞的分化、黏附、迁移以及各种纤维化的发生等。对层粘连蛋 白的分子结构、在肺组织中的分布及其在肺纤维化发生、发展过程中的作用和其在诊断、治疗中的意 义进行综述。 关键词：层粘连蛋白；分子结构；生理功能；肺纤维化 ResearchPr惘OnI．,amllIininPulmonaryFibrosis删Ying-chun，艇Xing-peng．(&hool旷Public Health，UniversityofSouthChins．Hengyang421001．China) Al蚓tract：Laminin(LN)isallimportantfactor，whichwa$widelyfoundinthebasementmembranein mostanimalsandhuman．LNplaysallimportantroleinthediseasespathologicalprocess。such∞thediffer- entiation，adhesion，migrationofcells，andfibrogenesisands0on．Currentresearchideasonthemolecular structureoflaminin，itsdistributioninlung，andtheroleinoccurring。developmentanddiagnosisfo。pulmo- naryfibrosisafereviewedanddiscussedinthisarticle． Keywords：Laminin；Molecularstructure；Physiol研calfunction；Pulmonaryfibrosis 层粘连蛋白(1aminin。LN)是一种基底膜所特有 的大分子非胶原糖蛋白，主要由内皮细胞、上皮细 胞、平滑肌细胞及贮脂细胞产生，广泛存在于多种动 物及人类细胞基底膜基质中⋯。LN既可与细胞结 合，又可与细胞外基质中其他大分子结合，故又称为 黏着因子。1979年Timpl等[2】首次从小鼠Engel— breth-Holm—Swarm肉瘤中分离出LN。随后，人们对 其分子结构、生理功能以及在疾病过程中的作用等 方面进行了广泛的研究。LN参与多种疾病的过程， 如肿瘤浸润与转移、神经和内皮细胞的损伤以及各 种纤维化的发生等，在致纤维化的中也起着重 要的作用。 基金项目：国家自然科学基金(30670634) 1 LN的分子结构 LN是一种由3种不同 的多肽链经二硫键连接而成 的非胶原性糖蛋白，相对分 子质量为(4—9)×105。其 多肽链有5条ot链、4条13 链和3条1链，其中最大的 链为Ot链"J。d链由C末 端的长臂和N末端短臂组 成，C末端的长臂含有1～5 个功能区域，而这些区域参与细胞受体如整合素和 肌营养不良蛋白聚糖的相互作用，而N末端短臂主 要是与分子的聚集作用相关，但是也能与整合素受 体结合，ot链的短臂在长度上有很大的多变性。B和 1链参与细胞外基质分子的相互作用，如LN．15、／3和 LN-171与巢蛋白结合，LN-5133与胶原蛋白Ⅶ相连。 不同的仅、B和^y链构成不同的LN异构体，迄今已经 发现16种LN异构体【4】，目前研究较多的主要有 LN-5、LN-332。不同的LN分子间可有1条、2条或3 条多肽链的不同。LN分子呈“+”形或T形结构，有 1个长臂和3个短臂。长臂由柱形结构和球形结构 组成，LN的大部分抗原决定族在短臂中。目前研究 和检测LN主要是依赖其分子结构中的“+”中心杆 状片段Pl，一方面，是因其含有很多二硫键而十分稳 1J 1J 1；1J 1J ” 他 坶 加 殂 控 幻 rL rL rL rL rL rL rL 万方数据 医堂绫述2Q!Q生兰旦筮!垒鲞箜堡翅丛型i型珏!!婴韭堂!。!鱼!Q!Q：!尘：!!。№：兰 定，易于保存；另一方面，是其检测敏感性比LN高 2一10倍。 2 LN的生理功能 LN可通过自身聚合形成网络样结构，并可与巢 蛋白、Ⅳ型胶原、串珠素等连接怕J，从而将基底膜中 各种大分子连成一整体，在基底膜的形成和稳定中 发挥重要作用，它在LN受体的介导下，直接或间接 调常细胞的黏附、迁移、增殖、分化、凋亡、维持细胞 的骨架等，但这些作用的确切机制还不十分清 楚【6剖。LN与其受体结合还町以介导癌细胞对基质 的附着，而后癌细胞再分泌蛋白溶解酶使基质结构 破坏、LN降解，导致癌细胞进一步浸润【9’10J，并且可 促进血管内皮细胞增牛及新生血管形成，为肿瘤细 胞进一步增殖形成转移瘤提供有利的条件⋯J。实验 研究证实[12'13』，神经轴突前端的生长锥存在着能与 LN功能基团相结合的受体，当受体与这些功能基团 结合后，受体通过微管、微丝调节神经细胞内的肌球 蛋白、肌动蛋白，调节生长锥的形态和细胞骨架的动 力，促使神经轴突向外生长，因此LN在促进中枢神 经系统神经元轴突生长发挥了重要作用。 3 LN在肺纤维化中的作用 肺纤维化是一个复杂的过程，致病冈素首先造 成肺组织损伤，在此后的修复过程中，细胞外基质成 分町以过度沉积，最后形成肺纤维化。此病理过程 导致肺组织重建、肺组织结构破坏、换气面积减少、 肺泡膜增厚、最终发生呼吸衰竭。 3．1 LN在肺组织中的分布LN是正常肺间质中 的糖蛋白成分，在肺部主要由上皮细胞如Ⅱ型肺泡 上皮细胞、内皮细胞及其某些间质细胞产生，主要分 布于基底膜，与肺细胞的再生和支气管的发生密切 相关‘14‘。 3．2 LN在肺纤维化发生、发展中的作用LN能够 诱导细胞黏着、生长与分化等，能吸引、黏附肺上皮 细胞、成纤维细胞及炎性细胞，并刺激T淋巴细胞和 巨噬细胞分泌淋巴因子而促进成纤维细胞和上皮细 胞合成胶原，这就决定了LN在肺纤维化中的多重 作用㈣。 Lappi．Blanco等¨卅采用免疫组化和蛋白的超微 结构定位以及LN-5啦mRNA表达法，研究隐发性肺 炎以及特发性肺纤维化中管腔内的结缔组织再生上 皮细胞表达的程度，LN-5啦链在特发性肺纤维化中 再生上皮细胞表达为54％。再生上皮细胞能够合成 LN-5啦链连接所需胶粘剂的基本基底膜，而特发性 肺纤维化再生上皮细胞表达延迟和紊乱，证实了肺 泡壁损伤引起表皮细胞再生不足可能是导致特发性 肺纤维化发生的机制。Chilosi等Ⅲ’用免疫组织化学 ·485· 的方法研究LN-5啦链、fascin蛋白和热休克蛋白 (heatshockprotein，HSP)27在特发性肺纤维化成纤 维细胞灶中的表达，结果发现这3种蛋白分子在支 气管基底细胞层互不相连的成纤维细胞聚集的部位 表达异常，其中LN-5、／2链和HSP27表达明显增高， LN-5啦链和HSP27蛋白主要集中在支气管腔与成 肌纤维母细胞之间基底细胞层表达形成一种“夹心” 结构。该实验结果提示LN-5、／2链和HSP27表达的 增强，通过激活Wnt信号通路，在肺卜皮基底细胞表 面大量堆积的成肌纤维母细胞的增殖和迁移过程中 发挥重要的作用，进一步导致蜂窝状病理结构，最终 形成肺纤维化使肺功能丧失。 LN在肺纤维化发展中发挥重要作用。肺泡灌 洗液中LN中的来源主要有3种：①血浆，通过肺泡 毛细血管屏障；②支气管肺泡上皮细胞；③从肺实质 释放。LN的异常改变与基底膜病变有关，参与肺纤 维化的全过程，对早晚期病变均有促进作用。徐 波¨副观察了博莱霉素致肺纤维化大鼠血和支气管肺 泡灌洗液中透明质酸和LN含量的动态变化及肺组 织病理变化，并与正常大鼠对照。结果表明，血清中 LN含量在第7天及第28天时均明显高于对照组；而 支气管肺泡灌洗液中LN含量无明显改变，根据肺组 织病理变化，LN增加先于肺内胶原合成。LN为反 映肺问质纤维化较为敏感的早期指标。姜莉等¨引观 察气管内灌注博莱霉素和生理盐水的大鼠支气管肺 泡灌洗液中纤维联结蛋白和LN的变化。灌注后第3 天，LN增加，呈渐进性升高，第28天达峰值，第3～7 天肺泡间隙内LN荧光增强，晚期肺组织纤维明显增 粗、紊乱，表明活化的肺泡巨噬细胞分泌纤维联结蛋 白、LN，LN参与了博莱霉素诱导的肺纤维化的全过 程。侯杰等闭1应用免疫组织化学方法对特发性肺纤 维化患者的研究结果显示，肺纤维化病灶内LN和I 型胶原增多；结节病肺纤维化病例中，血清LN水平 明显升高。在弥漫性肺间质疾病肺泡灌洗液、血清 中LN水平均明显升高。这表明了LN与肺问质病变 的一致性，即体内LN水平与肺间质病变具有重要关 系，并参与了肺间质纤维化过程。 3．3 LN在肺纤维化诊断及治疗方面的作用LN 在肺纤维化的诊断过程中也具有极其重要意义。杨 瑞生等旧u对29例肺纤维化患者进行呼吸困难程度、 胸部影像学改变、通气功能、肺容量、弥散量、静息时 肺泡气一动脉血氧分压差、运动后动脉血氧饱和度等 7个方面检查后给出l临床．影像．生理(clinic．radiologi— cal—phisiology，CRP)评分，与健康对照同时测定血清 Ⅲ型胶原和LN水平，结果发现CRP评分与LN呈正 相关，CRP高分组与低分组比较差异具有统计学意 万方数据 ·486· 义，CRP低分组与对照组比较具有统计学差异。证 实了血清Ⅲ型胶原及LN水平可作为评价肺间质病 变活动性的重要无创性指标。唐爱霞等瞄1采用放射 免疫方法对肺纤维化组45例、肺炎42例、正常组45 例中的血清LN、Ⅲ型前胶原、透明质酸、Ⅳ胶原进行 检测，发现肺纤维化组中血清LN水平显著高于肺炎 组和正常组，肺炎组除Ⅳ胶原的水平高于正常组外。 其余各指标间无明显差异。结果表明，LN可以作为 肺纤维化诊断的无创性指标。伏春明等旧1应用放射 免疫和酶联免疫的方法对172例各期矽肺患者进行 了透明质酸、LN、1V胶原进行检测，结果表明各期矽 肺患者的透明质酸、LN、Ⅳ胶原均较正常组高，三项 联合检测可使敏感度提高。此外，还提示血清中三 种基质成分的浓度与矽肺病情进展及纤维化程度密 切相关。郑翠英等Ⅲo采用放射免疫分析法对46例 肺纤维化患者、30例肺炎患者、30例正常对照组血 清中透明质酸、Ⅲ型前胶原N端肽、LN水平进行了 测定。结果发现，肺纤维化患者血清中透明质酸、Ⅲ 型前胶原N端肽、LN含量显著高于正常对照组及肺 炎组；肺炎组与正常对照组比较无显著性差异。结 果检测血清肿透明质酸、Ⅲ型前胶原N端肽、LN水 平的变化，可作为肺纤维化较好的诊断指标。 近年有研究通过观察血清、肺组织匀浆液中、肺 泡灌洗液中LN的变化，评价治疗肺纤维化的药物的 疗效。张晓梅等Ⅲ1观察博莱霉素大鼠肺纤维化模 型，在造模14、28、45d时，对模型组、假手术组、肺纤 方组、泼尼松组肺组织匀浆液中LN及I、Ⅲ型胶原 含量进行测定。结果表明，肺纤方显著降低肺纤维 化大鼠LN及I、Ⅲ型胶原的含量，能抑制博莱霉素 致大鼠肺间质纤维化作用。 4结束语 总之，肺纤维化的形成与发展是个极其复杂的 过程。体内外各种损伤因子对肺组织的破坏及肺组 织炎性细胞、肺固有细胞产生各种细胞因子、多肽递 质及其他活性分子，激发肺成纤维细胞复制、增殖， 合成过多的胶原为主的细胞外基质成分，同时胶原 的降解减少，导致大量胶原堆积。LN含量增加可致 炎性细胞积聚于基底部膜，损伤肺组织，直接导致肺 纤维化，它参与了肺纤维化的发生、发展的多个环 节，但有关LN引发肺纤维化的机制仍值得进一步 研究。 参考文献 [1]SuY，XueY。XiaoJ．Variationinmembrancepropertiesfromthe actionoflamininonmembranereceptors[J】．ChinMedSciJ。 1995，10(2)：82-84． [2]TimplR，RohdeH．RobeyPG，da／．Laminin·nglycoproteinfrom basementmembranes[J]．JBiolChem，1979，254(19)：9933-9937． [3]PatarroyoM，TryggvasenK，VirtanenI．Lamininisoformsintumor invasion，angiogenesisandmetastasis[J]．$eminCancerBid， 2002，12(3)：197-207． [4]TzuJ，MarinkovichMP．Bridgingstructurewithfunction：stmctur- al，regulatory，anddevelopmentalmhoflaminins[J]．IntJBio- chemCellBiol。2008。40(2)：199．214． [5]MinerJH，“C，Mudd儿，eta／．Compositionalandstructuralre- quirementsforlamininandbasementmembranesduringmouseem- bryoimplantationandgastrulation[J]．Development，2004，131 (10)：2247．2256． 【6]Mahoneyzx，Stappenbeek'IS，MinerJl{．Lanfininalpha5 infiu- encesthearchitectureofthemousesmallintestiRemucosaJ1．J CellSci．2008．121(Pt15)：2493-2502． 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