紧密连接蛋白与肠黏膜屏障损伤研究进展

马军宏，于向阳，张 楠，周振理

紧密连接蛋白与肠黏膜屏障损伤研究进展

马军宏1，2，于向阳2，张 楠2，周振理2

临床上许多疾病的发生发展都与肠黏膜屏障功能有关，紧密连接是肠黏膜上皮细胞之间的主要连接方式，对维持肠黏膜屏障机械结构完整和正常功能发挥起重要作用。Claudin-1属紧密连接蛋白claudins家族，是构成紧密连接的主要骨架蛋白之一。作为紧密连接蛋白原纤维形成的主要成分，Claudin-1基因表达具有组织特异性，在正常肠黏膜上皮细胞间高表达，参与维持上皮细胞极性和调节肠屏障的通透性，对于维持肠上皮结构和功能，保护肠道屏障完整性，防止毒性大分子物质进入体内等方面起着重要作用。

claudin-1；肠黏膜屏障损伤；研究进展

1 Claudin-1的结构和功能

紧密连接由咬合蛋白occludin、闭合蛋白claudins和连接黏附分子（junction adhesion moleucule，JAMs)3种完整的膜蛋白和闭合小环蛋白(ZO-1、ZO-2和ZO-3)等外周胞浆蛋白组成。其中claudins为跨膜蛋白，功能最为重要，是构成紧密连接的主要骨架蛋白[1]。Claudin-1是claudins家族的主要成员之一，也是最先分离出来的紧密连接跨膜蛋白，分子量为20 000，由211个氨基酸残基组成两个细胞外环和一个短的细胞内环，相邻细胞间通过外环以“拉链”状结构封闭。Claudin-1的编码基因定位于人类染色体3q28-q29，其表达具有组织特异性，在小肠、肝、肾、心脏、脑、脾、肺等组织中均检测到Claudin-1不同程度的表达[2]。

Claudin-1蛋白对于维持细胞间紧密连接的完整性和上皮细胞屏障功能的正常发挥具有重要作用，Claudin-1蛋白的表达异常引起屏障功能紊乱，导致紧密连接功能失调和组织渗透性的增加，是包括炎症性肠病、腹泻在内多种疾病的共同特征。表达水平的检测不仅可以反映肠道屏障的破坏情况，也可以反映肠道屏障的恢复程度。肠黏膜组织Claudin-1mRNA蛋白表达降低，则说明紧密连接遭到破坏，肠黏膜通透性增加，肠黏膜组织受损；给予干预治疗后，肠黏膜组织Claudin-1mRNA蛋白表达逐步提高，肠黏膜屏障损伤得到修复，改善了肠黏膜通透性，抑制肠道细菌移位[3]。此外，Claudin-1还参与细胞离子通道的构成，调节细胞内外离子平衡[4]。

2 Claudin-1的调节

2.1 化学修饰调节 Claudin蛋白N-末端和C-末端位于细胞内，其C-末端能与ZO-1和ZO-2相互作用，促进紧密连接的合成。Claudin-1可通过翻译后修饰调节其活性，包括磷酸化、甲基化、乙酞化、十六烷酰化等，其中，磷酸化调节最为重要[5]。

2.2 基因表达的调控 基因表达调控的机制较为复杂，主要调节Claudin-1转录和翻译的调节。研究表明，组蛋白乙酰酶抑制剂能刺激一些紧密连接相关蛋白的表达。组蛋白修饰、类视黄醇等促分化剂的调节可能在mRNA和蛋白质水平调节Claudin-1的表达。随细胞接触部位数量的增加，Claudin-1蛋白表达增加而其mRNA无明显变化，表明翻译后水平的调节参与了Claudin-1的表达[6]。

2.3 与Claudin-1相关的信号通路 Claudin-1可能是R-catenin/Tcf信号通路的靶基因[7]。Claudin-1过度表达可抑制E-cadherin表达，使R-catenin/Tcf信号通路上调，R-catenin/Tcf信号通路上调可促进肿瘤的发生发展。文献报道通过增进组织蛋白酶L活性，可促进Claudin-1在肠道肿瘤中的高表达[8]。

3 Claudin-1与肠黏膜屏障损伤

紧密连接包含众多蛋白复合体，可以调节细胞旁的通透性，其中跨膜蛋白Claudin-1最具有代表性[9]。炎性肠病、肠道感染时，由于紧密连接崩解，引起肠上皮细胞旁通透性增加，导致肠黏膜屏障断裂破坏。研究发现在炎性反应性肠病活动期结肠黏膜固有层中，紧密连接Claudin-1及其mRNA表达显著降低，肠上皮通透性增加[10]。结肠炎大鼠肠黏膜上皮细胞间紧密连接蛋白Claudin-1蛋白表达下调，肠黏膜屏障结构破坏[11]。陈振勇[12]等发现梗阻性黄疸大鼠在补充高血糖素多肽-2后，能恢复和维持小肠黏膜上皮屏障的完整性，Claudin-1蛋白表达上高，可抑制细菌在肠道黏膜上的黏附，阻止上皮细胞渗透性增加，保护肠黏膜屏障功能。近年来研究发现，Claudin-1的表达受多种因素影响。益生菌对三硝基苯磺酸（trinitro-benze-sulfonic acid，TNBS）诱导大鼠结肠炎肠黏膜屏障具有明显的保护作用，其作用机制可能是通过上调肠上皮细胞紧密连接蛋白Claudin-1的表达，通过上调紧密连接Claudin-1的表达，降低血中TNF-a、IL-8和D-乳酸水平，减轻肠上皮的损伤，降低肠道通透性，保护肠黏膜上皮间的紧密连接结构，改善肠黏膜屏障功能，从而达到抗炎作用并维持屏障功能完整性[13-14]。

研究发现，一些中医治疗可以调节肠黏膜Claudin-1表达水平，保护肠黏膜屏障。为研究清肠化湿方对实验性大鼠结肠炎结肠组织Claudin-1表达水平的影响，翟金海等[15]用免疫组化观察结肠上皮Claudin-1蛋白的表达情况，用实时荧光定量PCR法检测Claudin-1mRNA相对表达水平，结果发现清肠化湿方可明显减轻大鼠结肠炎模型结肠组织Claudin-1蛋白损伤，保护紧密连接，从而达到治疗溃疡性结肠炎的目的。重症急性胰腺炎时血浆内毒素及D-乳酸浓度升高，此时即存在肠黏膜屏障损伤，肠黏膜通透性增加，肠黏膜组织Claudin-1mRNA、蛋白表达显著降低，表明重症急性胰腺炎时肠组织紧密连接遭到破坏，给予氧化苦参碱干预治疗后，血浆内毒素、D-乳酸浓度逐步降低，肠黏膜组织Claudin-1mRNA、蛋白表达逐步提高，说明肠黏膜屏障损伤得到修复，改善了肠黏膜通透性，抑制肠道细菌移位；但氧化苦参碱对正常肠黏膜无损伤，揭示了氧化苦参碱通过靶向调控蛋白Claudin-1限制肠上皮细胞旁间隙通透性的机制，为预防和治疗重症急性胰腺炎继发肠黏膜屏障损害提供了新途径[16-17]。白小武等[18]观察到大黄素能增加肠缺血再灌注大鼠肠黏膜Claudin-1含量，提示大黄素可以缓解肠缺血再灌注造成的肠道损伤、保护肠上皮细胞间紧密连接，对肠黏膜屏障具有保护作用。克罗恩病的结肠黏膜TNF-a的异常增高可导致肠上皮紧密连接Occludin、Claudin-1和ZO-1及其mRNA表达显著降低，肠上皮紧密连接的结构和功能障碍，采用温和灸和隔药灸两种不同艾条疗法干预后，随着结肠黏膜TNF-a含量的减少，肠上皮紧密连接occludin、Claudin-1 和ZO-1及其mRNA表达增高，达到保护和修复克罗恩患者肠上皮屏障功能的作用[19]。

4 总结与展望

肠黏膜屏障功能受损与临床多种疾病的发生发展有密切的关系，其中一个重要的原因是Claudin-1表达变化[20]。该基因表达的改变涉及转录、翻译及之后的化学修饰等复杂机制，这些变化对肠道屏障功能障碍及其他相关疾病的发生和发展至关重要，且受到益生菌及某些中医治疗的调节，但其机制尚有待于进一步阐明。相信随着分子生物学技术的发展，对紧密连接作用机制的研究将得到更深入的认识，从而在临床相关疾病的防治方面发挥重要意义。

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（收稿：2014-10-22 修回：2015-01-16）

（责任编辑 张淑坤 屈振亮）

R656.7

A

1007-6948(2015)01-00106-02

10.3969/j.issn.1007-6948.2015.01.037

1.天津中医药大学研究生院（天津 300193）

2.天津市南开医院（天津 300457）

马军宏，E-mail：majunhong1999@163.com