紧密连接蛋白与血脑屏障_廖华宁

◇专论◇
紧密连接蛋白与血脑屏障
廖华宁,汪宁,王艳
(安徽中医学院药学院,安徽省中药研究与开发重点实验室,安徽合肥230031)
摘要:血脑屏障是机体内最重要的器官防御结构之一,紧密连接蛋白是血脑屏障重要的组成部分。血脑屏障结构和功能的改变多与其紧密连接蛋白的表达变化有关。该文主要对影响血脑屏障结构和功能的各种紧密连接蛋白进行综述,为研究药物影响血脑屏障结构功能改变的机制及新药筛选提供借鉴。关键词:血脑屏障;紧密连接蛋白
血脑屏障(blood brain barrier,BBB)是机体最重要的内部屏障之一,由脑毛细血管内皮细胞、基膜和胶质细胞足突共同组成[1]。脑血管内皮细胞是血脑屏障的基本骨架,是大分子物质通过内皮细胞间转运的屏障。基膜主要由纤维蛋白和IV型胶原组成,能防止由于压力改变引起的血管变形。星形细胞的足突组成坚韧的胶质膜,覆盖了毛细血管周围大部分表面积,能维持血脑屏障的完整性。机体内血脑屏障这种特殊结构能阻挡病原生物和其他大分子物质由血液循环进入脑组织,可使脑组织少受甚至不受循环血液中有害物质的损害,从而保持脑组织内环境的基本稳定,对维持中枢神经系统正
基金项目:国家自然科学基金面上项目(No30973979);安徽省优秀青年科技基金(No10040606Y17);康缘中医药创新基金(No
ZLGC200944)
作者简介:廖宁华,女,硕士研究生
通讯作者:汪宁,男,博士,教授,研究方向:中药药理学,E-mail:wangnhf-515@yahoo.com.cn 常生理状态具有重要的生物学意义。血脑屏障若受到破坏,其通透性随之增大,使本不能透过血脑屏障的大分子物质自由进出脑部,最终导致脑功能紊乱或丧失。
石家庄丽池ceo会所紧密连接(tight junction,TJ)是血脑屏障的结构和基础,是具有调节作用的复杂的细胞系统。紧密连接蛋白由跨膜蛋白、胞质附着蛋白和细胞骨架蛋白共同组成。跨膜蛋白又包括咬合蛋白(Occludin)、闭合蛋白(Claudin)和连接黏附分子(junctional adhesive molecule,JAM)三种完整的膜蛋白;胞质附着蛋白有三种,即闭合小环蛋白ZO-1、ZO-2和ZO-3;而纤维状肌动蛋白F-actin是一种重要的细胞骨架蛋白[2,3]。这些蛋白的表达与排列方式与血脑屏障的功能密切相关。下面就近来研究较多的紧密连接蛋白与血脑屏障的关系作一综述。1跨膜蛋白
1.1咬合蛋白(Occludin)紧密连接是保持BBB完整性的重要因素之一,Occludin是TJ的主要结构蛋
白,是第一个被分离出来组成紧密连接的完整的膜蛋白[4]。Occludin在脑组织血管内皮的表达明显高于非神经组织的血管内皮,是血脑屏障通透性明显低于其它血组织屏障的重要原因[5]。有学者在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型血脑屏障(BBB)超微结构和Occludin变化的实验中发现[6],当Occludin表达在转录水平和翻译水平均受到抑制时,紧密连接蛋白崩解,于是紧密连接开放,BBB完整性受损。因此认为Occludin表达水平能够代表BBB的结构状态,其下降程度可作为BBB损伤程度的标
89例,有效19例,无效12例,总有效率90%。研究表明,奈哌地尔降压控制率高,轻中度高血压作用安全、持久、高效,而且副作用小,是一种可靠的临床抗高血压药。对高血压合并前列腺增生者的I-PSS、最大尿流率(Qmax)、残余尿(PVR)的影响,1个月前后疗效的比较,120例患者1个月前后的I-PSS、最大尿流率(Qmax)、残余尿(PVR)经检验(P<0.05)均有显著差异,表明1个月后I-PSS、Qmax、PVR均较1个月前有明显改善。临床观察表明,奈哌地尔是良性前列腺增生的有效药物。总之,奈哌地尔是老年男性高血压合并前列腺增生安全有效的药物,一种药物可两种疾病,是老年高血压合并前列腺增生者的良药,值得推广。
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(收稿日期:2011-05-10)
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志。Occludin表达的异常是再灌注过程中BBB损伤的重要环节。除此之外,脑缺血时血脑屏障功能和结构的变化可能进一步加重脑组织的损伤,同时导致细胞代谢的变化,其代谢物质可能也对血脑屏障结构和功能产生影响[5]。
此外,深低温停循环(Deep hypothermic circulatory arrest,DHCA)脑损伤的发生与BBB的结构变化也有一定的关系,Occludin表达的异常为BBB损伤的重要环节[7]。深低温停循环处理的情况下,家兔脑血管内皮细胞中的mRNA和蛋白表达水平均有下调,血脑屏障通透性升高。由此得出,Occlu-din蛋白表达减少为血脑屏障通透性升高的重要环节,也说明Occdudin在转录和翻译两个环节上均会影响血脑屏障的功能。
1.2闭合蛋白(Claudin)Claudins是紧密连接复合物的主要构成成分,参与维持紧密连接的选择渗透性和细胞极化[8]。在脑微血管循环内皮系统中,Claudin-3和Claudin-5表达丰富,有观察认为Claudin-5是构成血脑屏障的主要跨膜蛋白[9]。在非血脑屏障内皮细胞中,紧密连接只与脂质外膜联系,而Claudin蛋白在血脑屏障脂质内膜与外膜的表达都明显[10]。
通过建立大鼠C6胶质瘤模型[11],采用外源性硝酸镧示踪和透射电镜法观察体内C6脑胶质瘤微血管超微结构和屏障功能改变;免疫组化法观察紧密连接蛋白Claudin-5的表达变化,以此研究紧密连接蛋白Claudin-5与血脑肿瘤屏障通透性之间的关系。结果得出诱导紧密连接破坏导致血脑肿瘤屏障通透
性增高的重要原因可能是肿瘤处C6胶质瘤细胞的直接浸润降低了内皮细胞紧密连接蛋白Claudin-5的表达。由此,Claudin蛋白可能作为BBB的调节靶点,影响紧密连接的选择性开放,可能提高了不能透过血脑屏障的药物进入脑内的生物利用度,并在未来的抗肿瘤中可能起重要的作用。
商标法实施细则
在一些病理状态下,例如,大鼠局灶性脑缺血7d内血脑屏障通透性增加,期间缺血2h后血脑屏障通透性开始显著增加,缺血6h时血脑屏障通透性达到最大,1d后血脑屏障通透性均开始下降。血脑屏障的功能异常可能与Claudins的表达水平变化有关[5]。有实验显示蛛网膜下腔出血后,屏障明显开放,Claudin-5表达水平明显降低,血脑屏障受到破坏[12]。这些都说明Claudin的表达与血脑屏障的功能关系密切。
1.3连接黏附分子(JAM)JAM-1既跨膜蛋白中介导细胞与细胞或细胞与基质之间互相结合的一类分子,JAM-1的表达可直接影响紧密连接功能[13]。采用伊文恩蓝染、激光共聚焦显微镜、Western blot、RT·PCR及图像分析等手段检测了在不同功率密度的微波辐射下大鼠血脑屏障通透性、脑皮质和海马中JAM-1表达的变化情况[14]。结果微波辐射导致了大鼠脑组织JAM-1表达减少,这可能与微波辐射剂量有关,也由此得出JAM-1有可能参与了微波辐射致血脑屏障通透性增高的病理过程。
2胞质附着蛋白
ZO-1(zonula occludens-1)是膜相关鸟苷酸激酶MAGUK (membrane-associated guanylate kinase homologs)家族成员[15,16]。有研究发现,体外没有形成紧密连接的星形胶质细胞中有ZO-1表达[17],而星形胶质细胞正是血脑屏障的重要组成细胞之一。
在正常状态下,血脑屏障连接紧密不开放;但蛛网膜下腔出血后,屏障明显开放,Western blot结果显示[12],与假手术组相比,大鼠蛛网膜下腔出血后24h,ZO-1的表达水平明显降低,血脑屏障受到破坏。这也说明血脑屏障通透性的变化与ZO-1的表达紧密相关。另外,培养的大鼠脑微血管内皮细胞(BMECs)中证实了氧糖剥夺/再给氧糖可破坏内皮细胞间紧密连接[18],即氧糖剥夺可破坏细胞紧密连接等超微结构,这与脑内皮细胞ZO-1和F-actin的膜定位发生改变有很大关系。至于闭合小环中的ZO-2和ZO-3对血脑屏障功能改变的影响目前未见有文献报道。
3细胞骨架蛋白
Actin即“肌动蛋白”,是细胞的一种重要骨架蛋白。肌动蛋白是一种中等大小的蛋白质,由375个氨基酸残基组成,并且是一个大的、高度保守的基因编码。肌动蛋白的多聚体形成肌动蛋白丝,称为纤维状肌动蛋白(fibros actin,F-actin)。
用Western blot法比较了正常与缺血缺氧BBB模型的actin的表达,结果两者没有显著差异[19]。另外,之前有学者[20]在缺氧/低糖对内皮细胞的刺激实验中发现骨架蛋白actin的结构有改变。由此得
出,缺氧缺血导致BBB通透性改变可能与actin发生重排有关,而与actin的表达量无关。
一些药物或预处理可以影响紧密连接蛋白的表达,从而间接地影响血脑屏障的通透性及功能。Met和gp120单独或联合作用均可改变紧密连接结构蛋白的表达,增强免疫活性细胞穿越屏障结构的能力[21]。JNK抑制剂SP600125可明显改善脑皮层微血管及神经元形态学损伤程度,并抑制Clau-din-5、ZO-1的表达降低,即抑制血脑屏障开放程度,与透射电镜观察到的超微结构的变化相一致[14]。氧糖剥夺预处理可诱导缺血耐受产生,可减轻内皮细胞损伤,恢复ZO-1和F-ac-tin的膜定位改变,对BMECs的损伤起保护作用[22]。
综上所述,血脑屏障功能的变化和紧密连接的开放与闭合有关,而紧密连接开放与否与相关蛋白表达关系密切。紧密连接蛋白转录或表达的变化以及结构重排都会引起血脑屏障功能的变化。血脑屏障与紧密连接蛋白的关系提示血脑屏障异常引起的疾病可以从影响相应蛋白入手;了解和认识紧密连接蛋白和血脑屏障之间的变化关系也为今后研制防治中枢神经系统疾病的药物提供新的药物作用靶点。
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类风湿关节炎引起的动脉粥样硬化与胆碱能抗炎通路
刘春丽,蔡辉
(南方医科大学南京临床医学院南京军区南京总医院,江苏南京210002)
摘要:类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种自身免疫系统疾病,近年来临床研究发现,RA病人心血管疾病发生率明显高于正常人,主要病变是引起血管动脉粥样硬化(Artherosclerosis,AS),成为导致RA病人死亡的重要原因。随着AS“炎症学说”建立,人们认识到RA炎症过程可能是引发AS形成的主要因素。研究发现,迷走神经介导的胆碱能抗炎通路(Cholinergic Antiinflammtory Pathway,CAP)通过抑制免疫细胞激活,减少促炎物质释放,达到调节RA炎症的目的,也为进一步防治RA和AS 提供新思路。
关键词:类风湿关节炎;动脉粥样硬化;胆碱能抗炎通路;细胞因子
Atherosclerosis of rheumatoid arthritis and cholinergic
anti-inflammatory pathway
LIU Chun-li,CAI Hui
(Department of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command,Clinical School of Southern Medical University,Nanjing,Jiangsu210002,China)
Abstract:Rheumatoid arthritis is an autoimmune disease,found in clinical cases in recent years.The incidence of RA patients developing cardiovascular disease was significantly higher than the normal population.Atherosclerosis is the main cause for the death of RA patients.In recent years,since the inflammation theory of atherosclerosis is established,people have realized that the process of inflammation maybe the important cause of atherosclerosis.Study find out that vagus nerve-mediated cholinergic anti-inflammatory pathway can inhibit the activation of the immune cells and the releasing of pro-inflammatory cytokines,to achieve the purpose of regulating inflamma
tory re-sponse,leading to an effective therapeutic approach to rheumatoid arthritis and atherosclerosis.
Key words:rheumatoid arthritis;atherosclerosis;cholinergic anti-inflammatory pathway;cytokine
通讯作者:蔡辉,男,博士后,主任医师,研究方向:动脉粥样硬化与血脂代谢,E-mail:caihuiphd@163.com
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