肠黏膜屏障损伤与紧密连接蛋白ZO-1的关系研究进展

2016-02-21甘元涛综述赵少勇审校西南医科大学附属第一医院肝胆外科四川泸州646000宜宾市第二人民医院肝胆外科四川644000

现代医药卫生 2016年7期

甘元涛综述，赵少勇审校（.西南医科大学附属第一医院肝胆外科，四川泸州646000；.宜宾市第二人民医院肝胆外科，四川644000）

甘元涛1综述，赵少勇2审校
（1.西南医科大学附属第一医院肝胆外科，四川泸州646000；2.宜宾市第二人民医院肝胆外科，四川644000）

连接蛋白类；肠疾病；肠黏膜；信号传导；创伤和损伤；综述

闭锁小带蛋白1（zonula occludens 1，ZO-1）是构成紧密连接的重要成分之一，其表达下调或活性降低会影响细胞间紧密连接形成，阻碍肠黏膜发挥其重要的防御屏障功能，增加有害细菌及毒素穿透肠道入血引起肠源性感染的风险。肠黏膜屏障损伤及紧密连接蛋白ZO-1的关系及中药作用机制目前尚不完全清楚，有待于深入研究。我国传统中药在肠上皮黏膜细胞屏障损伤防治中具有广阔的应用前景。

1　肠黏膜屏障与紧密连接蛋白

肠道是生物重要的吸收各种营养物质的场所，但也是细菌滋生的重要场所，人体有多种屏障来抵挡病原微生物及毒素的入侵，其中紧密连接系统是其中一道重要防御屏障［1］。肠道拥有多种防御屏障，其中以肠上皮细胞及细胞间连接构成的肠黏膜机械屏障最为重要，机械屏障对抵御病原微生物穿透肠道入血有着重要作用。细胞间存在较多连接方式，而紧密连接是最为重要的细胞间连接方式，其在肠黏膜屏障方面发挥重要作用［1-2］。紧密连接只允许离子及可溶性小分子物质通过，大分子物质及微生物难以通过正常紧密连接。紧密连接蛋白为紧密连接的重要组成成分，而ZO家族是构成紧密连接蛋白的重要组成成员之一。紧密连接受到Ca2+、E-钙黏素等多种物质调节，使其处于动态重塑过程中。ZO是最早被发现的紧密连接蛋白，也是被研究得最为深入和热门的紧密连接蛋白［3］。编码人类紧密连接蛋白的基因位于人类染色体15q13，ZO-1相对分子质量为220×103，由1 475个氨基酸组成，在紧密连接的形成过程中发挥重要作用。人类的多种组织器官中均存在ZO-1的表达［3］。临床上，多种原因可引起肠上皮细胞间紧密连接破坏，导致肠黏膜屏障的防御功能受损，使内毒素甚至细菌透过破损的紧密连接迅速入血，继而引发肠源性感染、全身性炎症反应综合征、多脏器功能不全综合征（MODS）、多器官功能衰竭（MOF）等。急性重症胰腺炎、严重烧伤、炎症性肠病、腹泻在内多种疾病发生后，ZO-1的表达上调或下调及异常定位相应发生，最终肠道黏膜的防御屏障功能受损，而在肠道屏障功能遭到损伤后，给予相应干预治疗，ZO-1出现表达上调，肠黏膜通透性降低，其防御屏障功能得到一定恢复。

2　ZO-1　功能

2.1ZO-l是细胞间紧密连接的重要组成蛋白ZO-1在紧密连接蛋白的形成及与细胞骨架系统的关联中发挥重要作用。ZO-1与细胞内细胞骨架肌动蛋白相结合，也可与细胞膜上闭锁蛋白相结合，使细胞骨架的任何变化可直接影响紧密连接蛋白的正常防御屏障功能。在药物吸收的细胞旁渗透途径方面，紧密连接的通透性有重要应用价值［4］。由于ZO-1与紧密连接的其他成员密切相关，一旦ZO-1受损便会明显影响紧密连接形成及其防御屏障功能的正常发挥。有研究发现，ZO-1与肠上皮细胞屏障功能有密切关系［5］。

2.2ZO-l的细胞信号转导作用ZO-1蛋白可以在细胞核与细胞膜间规律移动，这可能与细胞转录的调控有着密切关系，并参与细胞信号传导过程［6］。研究发现，AF26（ALL-l fusion partner from chromosome 6）存在Ras基团，紧密连接蛋白ZO-1与此基团相互结合发挥信号转导作用，使得紧密连接蛋白ZO-1在Ras/Raf/MAPK信号通路中扮演重要角色［5］。以上研究成果提示，ZO-1作为紧密连接重要组成部分参与细胞间的信号传导，其可能处于某个信号传导通路中，从而调控某些特定基因的表达。

2.3ZO-1调节细胞增殖、分化及周期近年来人们逐渐发现，细胞间紧密连接在调控细胞的增殖与分化中扮演重要角色。ZO-1在上皮细胞中会出现2种现象，一种是出现紧密连接现象，另一种为细胞核双向分布现象，将氨基端突变的ZO-1导入上皮细胞可以导致其向间皮细胞方向转化，说明ZO-1可能参与调节上皮细胞增殖分化过程［7］。

3　ZO-1　与肠屏障损伤

细菌等大分子物质可以通过肠黏膜上皮细胞的胞吞作用及细胞旁间隙2种主要方式穿过肠黏膜上皮细胞［8］，肠上皮间连接决定细胞旁间隙途径的难易程度。肠黏膜上皮细胞间存在较多连接方式，而紧密连接最为重要，紧密蛋白为紧密连接的重要组成成分，而构成紧密连接蛋白主要包括紧密连接蛋白ZO-1在内的多种蛋白［9］，其中ZO-1蛋白在维持紧密连接结构及功能方面发挥重要作用。随着ZO-1蛋白表达的上调或下调，紧密连接的结构与功能也相应发生变化，因此，ZO-1常被作为肠上皮细胞间紧密连接屏障功能的指标［10］。ZO-l对形成典型的紧密连接结构至关重要，在其缺乏的情况下，成纤维细胞将难以形成正常紧密连接系统［10］。严重烧伤小鼠较正常小鼠回肠组织ZO-1 mRNA蛋白表达明显下降、细胞间隙增宽，肠黏膜屏障发生损伤，进而为细菌穿透肠黏膜屏障提供了可能，提示紧密连接蛋白ZO-1与肠黏膜屏障功能至关重要［11］。在急性重症胰腺炎小鼠模型中，急性重症胰腺炎小鼠ZO-1表达水平较正常对照组小鼠肠黏膜下调，提示急性胰腺炎肠黏膜屏障功能损伤与紧密连接蛋白ZO-1关系密切［12］。急性肝功能衰竭小鼠较正常小鼠回肠组织ZO-1 mRNA/蛋白表达明显下降，紧密连接蛋白ZO-1随着肿瘤坏死因子-α（TNF-α）升高而表达降低，提示TNF-α通过抑制回肠ZO-1 mRNA的表达进而下调ZO-1蛋白的表达，破坏肠黏膜上皮细胞间的紧密连接，使肠黏膜屏障遭受一定损伤［13］。为研究丙酮酸乙酯对急性重症胰腺炎大鼠回肠组织ZO-1表达水平的影响，栾正刚等［14］采用RT-PCR法对回肠组织高迁移率族蛋白B1（HMGB1）进行检测，同时用同样的方法对ZO-1 mRNA的表达情况进行观察，发现炎症介质高迁移率族蛋白B1的过度表达可能致使肠黏膜屏障损伤，其机制可能是其使回肠黏膜组织中ZO-1表达下调所致。吴鹏等［15］通过建立梗阻性黄疸大鼠模型，发现梗阻性黄疸大鼠肠黏膜上皮紧密连接蛋白ZO-1表达下调，提示梗阻性黄疸与肠黏膜屏障损伤有一定相关性，肠黏膜通透性增加，肠黏膜屏障受损。

4　西医治疗

一些西药治疗可以调节肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1的表达，维持肠黏膜屏障功能，防止内毒素及细菌入血。林志龙［16］采用免疫荧光双标法标记和激光共聚焦显微镜观察肠上皮细胞紧密连接蛋白ZO-1的形态变化，结果发现，小鼠发生缺血再灌注损伤时给予丙酮酸钠盐溶液干预治疗，实验小鼠较对照组小鼠肠上皮紧密连接蛋白ZO-1的降解减少，肠黏膜通透性降低，说明丙酮酸钠溶液对肠黏膜屏障有一定保护作用。赵欣等［17］观察到双歧杆菌乳杆菌三联活菌能增加急性肝衰竭小鼠肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1含量，提示双歧杆菌乳杆菌三联活菌能保护肠上皮细胞间紧密连接，对肠黏膜屏障具有保护作用。马春燕等［18］发现，谷氨酰胺能够上调肠缺血再灌注损伤后大鼠肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1表达，对肠缺血再灌注损伤肠黏膜屏障具有保护作用。

5　中医治疗

在一些中医干预治疗后，肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1表达上调，其在预防肠黏膜通透性异常、保护肠黏膜屏障方面有重要价值。张迪迪等［19］用免疫组织化学方法观察回肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1表达情况，结果发现，大黄可明显减轻胃肠术后大鼠模型回肠组织紧密连接蛋白ZO-1损伤，保护紧密连接，从而达到对大鼠胃肠手术后出现的肠黏膜屏障损伤的保护和修复作用，提示大黄在保护肠黏膜屏障损伤方面有一定价值。在5%葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的肠炎小鼠模型中，肠黏膜组织ZO-1 mRNA表达显著降低，肠黏膜屏障受到一定损伤，给予参苓白术散干预治疗后，肠黏膜组织ZO-1 mRNA表达逐渐提高，改善了肠黏膜通透性，抑制肠道细菌移位，提示参苓白术散对肠黏膜屏障有一定保护作用［20］。在克罗恩大鼠模型中，实验大鼠结肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1及其mRNA均不同程度的表达下调，给予温和灸和隔药灸干预治疗后，肠上皮紧密连接ZO-1及其mRNA表达增高，提示灸药治疗对克罗恩大鼠肠黏膜屏障具有一定的保护及修复作用［21］。

6　小结与展望

ZO-1是构成紧密连接的重要成分之一，ZO-1表达下调或活性降低均会影响细胞间紧密连接形成，使肠黏膜难以发挥其重要的防御屏障功能作用，提高了有害细菌及毒素穿透肠道入血引起肠源性感染的风险。ZO-1蛋白转录、翻译及之后的化学修饰机制复杂，其受到中西医药物治疗的调节，然而其调节机制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，有待于进一步研究。希望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，从而找到预防及治疗肠屏障功能障碍引起的各种疾病的有效方法。

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