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气道黏液功能及功能障碍
英国医学杂志．
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粘液从远端气道持续扫至近端气道。在细支气管的最远端，上皮细胞呈立方状，不产生粘蛋白(底部盒子)，而邻近肺泡的表面活性剂稳定了细支气管的通畅。在邻近的小气道中，柱状分泌细胞(Clara)产生了一层薄薄的黏液凝胶层，由于细胞内黏液蛋白含量低且稳定分泌，所以不染色。在由假分层上皮排列的大气道中，从远端气道输送的黏液积累了一层厚的黏液凝胶层(可达50µm)，表面分泌细胞和腺体产生额外的粘蛋白。黏液沿气管上升后，由喉后连合处的纤毛上皮推动穿过声带。然后它进入咽部并被吞咽，每天大约有30毫升的气道粘液被胃肠道排出。声带被鳞状上皮所覆盖，因此不参与纤毛清除，尽管当呼气压力增加时，它们会关闭，然后突然打开，使气流有力，从而促进咳嗽清除。
图A显示远端支气管，单层柱状上皮细胞。纤毛细胞表达约200条纤毛，长度约7µm。分泌细胞显示Clara细胞（含蛋白质的小、黑色顶端颗粒）和杯状细胞的混合特征（直径达1µm的大颗粒，含有黄色粘蛋白和黑色蛋白质）.粘液凝胶层从远端到近端气道厚度增加，而纤毛周围层在整个传导气道深度约为7µm。图B显示了分泌后部分膨胀的MUC5B聚合物的电子显微照片，该聚合物介于分泌颗粒内的浓缩形式和膨胀的li之间近结构。单体结合的节点显示为白色球状体（箭头）图C显示了扩展MUC5B聚合物的电子显微照片。MUC5B单体长度约为450 nm，聚合物包含2到20个亚基。图D显示了MUC5B的结构。它被组织成一个N端区域，包含参与N–N聚合的冯·维利布兰因子D1–3域（蓝色），一个包含糖基化粘蛋白结构域（浅黄色）的中心区域，以及一个包含参与C-C聚合的血管性血友病因子D4、B、C和CK结构域的C末端区域。，MUC5A的结构类似(未显示)。电子显微照片由北卡罗莱纳大学的Mehmet Kesimer和John K. Sheehan提供。
图A至图C显示了穿过小鼠支气管的轴向截面，其大小和结构与人类细支气管相似。图A显示了健康条件下的气道，其中聚合物粘蛋白生成量较低，因此分泌细胞（箭头）当用阿尔辛蓝和高碘酸-希夫试剂染色时，不显示粘蛋白颗粒。尽管如此，抗体表明细胞确实产生少量Muc5b（未显示），但Muc5ac无法检测到。，纤毛细胞散布在分泌细胞之间(箭头所示)。图B显示的是由于过敏和卵蛋白刺激引起的类似哮喘的过敏性炎症诱导粘膜上皮化生2天后的气道。由于Muc5ac的大量增加和Muc5b的适度增加，分泌细胞中可见含有粘蛋白的颗粒。，，图C显示了ATP气溶胶刺激粘蛋白分泌10分钟后的化生气道（比例尺，10µm）。图D显示了配体和转录因子在基因表达中的重要作用Muc5ac表达式。白细胞介素-13与包括白细胞介素- 4r α亚基的受体结合，激活Janus激酶1 (Jak1)，导致Stat6磷酸化。MUC5AC和MUC5AC启动子中没有一致的Stat6结合位点，但Stat6的激活导致SPDEF (SAM指向结构域含Ets转录因子)表达增加，该因子上调了参与黏液上皮化生的多个基因，并抑制Foxa2的表达，Foxa2负调控MUC5AC。几种配体结合ErbB受体，包括表皮生长因子、转化生长因子α、双向调节素和神经调节素，激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)。，缺氧诱导因子1（HIF-1）也可在ErbB受体下游激活，并且在近端MUC5AC和MUC5AC启动子中存在一个保守的HIF-1结合位点，但这是否是ErbB配体上调的主要机制尚不清楚。补体C3和β未显示2-肾上腺素能受体信号，放大Muc5ac的产生，,–或转录因子，如Sox2, Notch, E2f4和Math，它们主要调控发育。E图显示粘蛋白胞吐的分子机制。含有粘蛋白的分泌颗粒通过颗粒结合的rabb蛋白与效应蛋白的相互作用与质膜对接，效应蛋白作为Munc18的栓系物，它结合了锚定在质膜上的Syntaxin的闭合构象。当ATP与P2Y结合时，会触发分泌2嘌呤能受体（P2Y2R） 与Gq偶联，激活磷脂酶C（PLC），生成第二信使二酰基甘油（DAG）和三磷酸肌醇（IP3.）.DAG激活Munc13打开Syntaxin，使其与SNAP-23(突触体相关蛋白23)和VAMP(囊泡相关膜蛋白)形成四螺旋SNARE(可溶性n -乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体)复合物，将颗粒膜和浆膜拉在一起。知识产权3.诱导钙从IP中释放3.受体（IP3.R)在内质网(ER)中，激活Synaptotagmin，诱导SNARE复合物最终卷曲，从而导致膜融合和粘蛋白的释放。这些显微照片是迈克尔·j·图维姆博士提供的。
顶部显示了粘膜疾病对异常粘液的贡献。在哮喘中，气道重塑的特征是上皮粘蛋白储存的增加，这是因为表面上皮黏液上皮化生伴有中度增生，上皮下支气管微血管数量增加，在炎症时变得渗漏。粘膜下腺的变化不明显，除非是在严重的疾病。在慢性阻塞性肺疾病(COPD)中，由于表面上皮黏液上皮化生和一些增生，伴随着粘膜下腺体体积和数量的增加，出现黏液储存增加。支气管微血管重构不像哮喘那样突出。在囊性纤维化中，上皮粘蛋白的储存与正常水平相似(可能是因为分泌增加)，但粘膜下腺体非常突出。支气管微血管重构不像哮喘那样突出。上图中没有显示的是气道壁和腔内炎症细胞数量的增加，这在所有气道疾病中都会发生。炎症细胞死亡的产物包括DNA和肌动蛋白聚合物，它们是病理性黏液的重要组成部分。下面的面板列出了在健康和呼吸道疾病中粘液的一些成分。 The degree of cellular inflammation and biochemical constituents of mucus differ among airway diseases. The data for asthma reflect changes that occur in acute severe asthma. The number of Xs indicates the relative abundance of the constituents in each disease state.
评论
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气道黏液功能及功能障碍。2011年3月10日;364(10):978;978年作者回复。doi: 10.1056 / NEJMc1014719。 N Engl J Med. 2011。 PMID:21388326 没有可用的摘要。
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