stringtranslate.com

Бокаловидная клетка

Бокаловидные клетки — это простые столбчатые эпителиальные клетки , которые секретируют гелеобразующие муцины , такие как муцин 2 в нижнем отделе желудочно-кишечного тракта и муцин 5AC в дыхательных путях. [1] Бокаловидные клетки в основном используют мерокринный метод секреции, выделяя везикулы в проток, но могут использовать апокринные методы, отпочковываясь от своих выделений, когда находятся в состоянии стресса. [2] Термин «бокаловидный» относится к бокаловидной форме клетки. Апикальная часть имеет форму чаши, так как она растянута обильными гранулами, нагруженными слизью; ее базальная часть лишена этих гранул и имеет форму стебля.

Бокаловидная клетка сильно поляризована, ядро ​​и другие органеллы сосредоточены у основания клетки, а секреторные гранулы, содержащие муцин, находятся на апикальной поверхности. [1] Апикальная плазматическая мембрана проецирует короткие микроворсинки, что обеспечивает увеличенную площадь поверхности для секреции. [3]

Бокаловидные клетки обычно находятся в дыхательных путях, репродуктивных органах и нижнем отделе желудочно-кишечного тракта и окружены другими столбчатыми клетками. [1] Смещенная дифференциация базальных клеток дыхательных путей в респираторном эпителии в бокаловидные клетки играет ключевую роль в чрезмерном образовании слизи, известном как гиперсекреция слизи , наблюдаемая при многих респираторных заболеваниях, включая хронический бронхит и астму . [4] [5]

Структура

Бокаловидные клетки разбросаны по эпителиальной выстилке органов , таких как кишечник и дыхательные пути . [6] Они находятся внутри трахеи , бронхов и более крупных бронхиол в дыхательных путях, тонком кишечнике , толстом кишечнике и конъюнктиве верхнего века . В конъюнктиве бокаловидные клетки являются источником муцина в слезах , а также выделяют различные типы муцинов на поверхность глаза . В слезных железах слизь синтезируется ацинарными клетками . [7]

Микроанатомия

Бокаловидные клетки — это простые столбчатые эпителиальные клетки, высота которых в четыре раза больше ширины. Цитоплазма бокаловидных клеток имеет тенденцию смещаться к базальному концу тела клетки крупными гранулами муцина , которые скапливаются около апикальной поверхности клетки вдоль аппарата Гольджи , который находится между гранулами и ядром . Это придает базальной части клетки базофильную окраску из-за нуклеиновых кислот в ядре и грубого эндоплазматического ретикулума, окрашенного гематоксилином . Муцин в гранулах бледнеет в обычных гистологических срезах, в первую очередь потому, что эти богатые углеводами белки вымываются при подготовке образцов для микроскопии. Однако они легко окрашиваются методом PAS , который окрашивает их в пурпурный цвет. [8] [9]

В муцикарминовых пятнах темно-красный муцин обнаруживается внутри бокаловидных клеток. Бокаловидные клетки можно увидеть в примерах ниже как более крупные и бледные клетки.

Функция

Основная роль бокаловидных клеток заключается в секреции слизи для защиты слизистых оболочек , где они находятся. Бокаловидные клетки выполняют эту функцию, секретируя муцины , крупные гликопротеины, образованные в основном углеводами . Гелеобразные свойства муцинов обусловлены их гликанами (связанными углеводами), которые притягивают относительно большое количество воды. [10] На внутренней поверхности кишечника человека он образует слой толщиной 200 мкм (меньше у других животных), который смазывает и защищает стенку органа. [11]

Различные формы муцина вырабатываются в разных органах: в то время как MUC2 преобладает в кишечнике, MUC5AC и MUC5B являются основными формами, обнаруженными в дыхательных путях человека . [12] В дыхательных путях слизь выметается ресничками респираторного эпителия в процессе, называемом мукоцилиарным клиренсом , и выталкивается из легких в глотку, что приводит к удалению мусора и патогенов из дыхательных путей. [13] MUC5AC сверхэкспрессируется при гиперчувствительном пневмоните . [13]

Муцины непрерывно вырабатываются и секретируются бокаловидными клетками для восстановления и замены существующего слоя слизи. [13]  Муцины хранятся в гранулах внутри бокаловидных клеток, прежде чем высвобождаются в просвет органа. [10] Секреция муцина в дыхательных путях может происходить посредством регулируемой секреции. [14]  Секреция может стимулироваться раздражителями, такими как пыль и дым , особенно в дыхательных путях . [12] Другими стимулами являются микробы , такие как вирусы и бактерии.

Аномалии в количестве бокаловидных клеток связаны с изменениями в секреции муцинов, что может привести ко многим аномалиям, наблюдаемым у пациентов с астмой, таким как закупорка дыхательных путей из-за гиперсекреции слизи и в конечном итоге потеря функции легких. [13] Сверхэкспрессия MUC5AC сама по себе не приводит к патофизиологии, наблюдаемой у пациентов с астмой ; именно избыточная продукция вместе со скоростью секреции приводит к образованию густой слизи, которая не может быть удалена ресничками или кашлем. [13] Это, в дополнение к сужению дыхательных путей, приводит к закупорке дыхательных путей, что может быть пагубно для здоровья, если не лечить. [13]  

Существуют и другие клетки, которые секретируют слизь (например, фовеолярные клетки желудка ) [15], но они гистологически отличаются от бокаловидных клеток.

Роль в оральной толерантности

Оральная толерантность — это процесс, посредством которого иммунная система не может реагировать на антиген, полученный из пищевых продуктов, поскольку пептиды из пищи могут попадать в кровоток через кишечник, что теоретически может привести к иммунному ответу. Статья, опубликованная в Nature в 2012 году, пролила свет на этот процесс и указала на бокаловидные клетки как на имеющие в нем участие. [16] Было известно, что экспрессирующие CD103 дендритные клетки собственной пластинки слизистой оболочки играют определенную роль в индукции оральной толерантности (потенциально, путем индукции дифференциации регуляторных Т-клеток ), и эта статья предполагает, что бокаловидные клетки действуют так, чтобы преимущественно доставлять антиген этим дендритным клеткам CD103 + . [16]

Клиническое значение

Аллергическая астма

Избыточное образование слизи, наблюдаемое у пациентов с аллергической астмой, обусловлено метаплазией бокаловидных клеток , дифференциацией эпителиальных клеток дыхательных путей в бокаловидные клетки, продуцирующие муцин. [17] Эти клетки продуцируют густые муцины MUC5AC и MUC5B , которые закупоривают дыхательные пути, что приводит к обструкции воздушного потока, характерной для астмы . [17]

Метаплазия бокаловидных клеток при аллергической астме обусловлена ​​действием цитокина IL -13 . IL-13 связывается с рецептором IL-4Rα и инициирует сигнальный ответ STAT6 . [18] Связывание IL-13 вызывает фосфорилирование остатков тирозина на IL-4Rα . [18] Это приводит к стыковке мономеров STAT6 , которые сами фосфорилируются, а затем впоследствии покидают рецептор и собираются в гомодимеры STAT6 в цитоплазме. [18] Затем эти гомодимеры попадают в ядро , где они связываются с регуляторными элементами в ДНК, что влияет на транскрипцию определенных генов, участвующих в выработке слизи. [18]

Индукция сигнала STAT6 IL-13 приводит к увеличению экспрессии 15-липоксигеназы (15-LO-1), которая является ферментом, участвующим в расщеплении ненасыщенных жирных кислот. [19] 15-липоксигеназа действует путем связывания с фосфолипидами и дает гидропероксидные и эпоксидные метаболиты. [19] Один из таких метаболитов, 15-гидроксиэйкозатетрановая кислота (15-HETE), высвобождается внутриклеточно, где он конъюгирует с фосфатидилэтаноламином , компонентом фосфолипида. [19] 15-HETE-PE индуцирует экспрессию муцина MUC5AC . [19]

Бокаловидноклеточные карциноиды

Бокаловидноклеточные карциноиды — это класс редких опухолей, которые образуются в результате чрезмерной пролиферации как бокаловидных, так и нейроэндокринных клеток . Большинство этих опухолей возникают в аппендиксе и могут проявляться симптомами, похожими на гораздо более распространенный острый аппендицит . [20] Основным методом лечения локализованных опухолей бокаловидных клеток является удаление аппендикса , а иногда также выполняется удаление правой половины ободочной кишки . [21] Диссеминированные опухоли могут потребовать лечения химиотерапией в дополнение к хирургическому вмешательству. [20]

Метаплазия

Неполная кишечная метаплазия (неполный пищевод Барретта ), при которой видны как фовеолярные , так и бокаловидные клетки (последние обозначены стрелками) и которые обычно имеют слегка голубоватый оттенок по сравнению с апикальной цитоплазмой фовеолярных клеток при окраске гематоксилином и эозином.

Пищевод Барретта — это метаплазия пищевода в кишечный эпителий, характеризующаяся наличием бокаловидных клеток. [22]

Процедуры

Моноклональные антитела

Исследования мышей, которым давали моноклональные антитела к IL-13, приводят к снижению экспрессии бокаловидных клеток у пациентов с астмой . [23] Некоторые методы лечения, в которых используются моноклональные антитела против IL-13, включают тралокинумаб и лебрикизумаб . [23] Эти методы лечения показали улучшение у пациентов с астмой, однако все еще существуют ограничения в использовании моноклональных антител против IL-13. [23] Дупилумаб — это новый препарат, нацеленный на общий рецептор IL-4 и IL-13 , IL4Rα . [23] Поскольку IL-4 и IL-13 имеют взаимосвязанную биологическую активность, Дупилумаб является более эффективной формой лечения, поскольку он нацелен на оба интерлейкина. [23]

История

Клетки были впервые обнаружены Генле в 1837 году при изучении слизистой оболочки тонкого кишечника, а в 1857 году Лейдиг (исследовавший эпидермис рыб) обнаружил, что они вырабатывают слизь, а в 1867 году Шульце дал им свое название [24] [25]. Шульце выбрал описательное название «бокал» из-за формы клетки, а не функциональное название, поскольку он оставался неуверенным относительно функции выработки слизи этой клеткой. [25]

В настоящее время эти клетки используются в лабораториях для оценки всасывания лекарственных препаратов в кишечнике с помощью различных наборов, таких как CacoGoblet. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Hodges, RR; Dartt, DA (2010). «Конъюнктивальные бокаловидные клетки». Энциклопедия глаза . С. 369–376. doi :10.1016/b978-0-12-374203-2.00053-1. ISBN 9780123742032.
  2. ^ Ломанн-Маттес, МЛ.; Штайнмюллер, К.; Франке-Ульман, Г. (1994). «Легочные макрофаги». Европейский респираторный журнал . 7 (9): 1678–1689. doi : 10.1183/09031936.94.07091678 . PMID  7995399.
  3. ^ Саладин, К (2012). Анатомия и физиология: единство формы и функции (6-е изд.). McGraw-Hill. С. 88–89. ISBN 9780073378251.
  4. ^ Охар, JA; Донохью, JF; Спангенталь, S (23 октября 2019 г.). «Роль гвайфенезина в лечении хронической гиперсекреции слизи, связанной со стабильным хроническим бронхитом: всесторонний обзор». Хронические обструктивные заболевания легких . 6 (4): 341–349. doi : 10.15326/jcopdf.6.4.2019.0139 . PMC 7006698. PMID 31647856  . 
  5. ^ Эванс, CM; Ким, K; Тувим, MJ; Дики, BF (январь 2009 г.). «Гиперсекреция слизи при астме: причины и последствия». Current Opinion in Pulmonary Medicine . 15 (1): 4–11. doi :10.1097/MCP.0b013e32831da8d3. PMC 2709596. PMID  19077699 . 
  6. ^ "бокаловидная клетка" в Медицинском словаре Дорланда
  7. ^ Гусман-Арангуэс, А; Аргуэсо, П (2010). «Структура и биологическая роль O-гликанов муцинового типа на поверхности глаза». The Ocular Surface . 8 (1): 8–17. doi :10.1016/S1542-0124(12)70213-6. PMC 2847370. PMID  20105403 . 
  8. ^ Росс М., Паулина В. (2011). Гистология: Текст и Атлас (6-е изд.). Lippincott Williams & Wilkins. стр. 592–593. ISBN 978-0-7817-7200-6.
  9. ^ Young B, Woodford P, O'Dowd G (2013). Функциональная гистология Уитера: текст и цветной атлас (6-е изд.). Elsevier. стр. 94. ISBN 978-0702047473.
  10. ^ ab Johansson ME, Sjövall H, Hansson GC (2013). «Система желудочно-кишечной слизи в здоровье и болезни». Nature Reviews. Гастроэнтерология и гепатология . 10 (6): 352–361. doi :10.1038/nrgastro.2013.35. PMC 3758667. PMID  23478383 . 
  11. ^ Йоханссон ME, Ханссон GC (2013). «Слизь и бокаловидная клетка». Болезни пищеварения . 31 (3–4): 305–309. doi :10.1159/000354683. PMC 4282926. PMID  24246979 . 
  12. ^ ab Rubin BK (2013). «Свойства секреции, клиренс и терапия при заболеваниях дыхательных путей». Трансляционная респираторная медицина . 2 (6): 6. doi : 10.1186/2213-0802-2-6 . PMC 4215824. PMID  25505698 . 
  13. ^ abcdef Адлер, Кеннет Брюс; Тувим, Майкл Дж.; Дики, Бертон Ф. (2013). «Регулируемая секреция муцина эпителиальными клетками дыхательных путей». Frontiers in Endocrinology . 4 : 129. doi : 10.3389/fendo.2013.00129 . ISSN  1664-2392. PMC 3776272. PMID  24065956 . 
  14. ^ Бирченоф, GMH; Йоханссон, M. Ev; Густафссон, JK; Бергстрём, JH; Ханссон, GC (июль 2015 г.). «Новые разработки в области секреции и функции слизи бокаловидных клеток». Mucosal Immunology . 8 (4): 712–719. doi :10.1038/mi.2015.32. ISSN  1933-0219. PMC 4631840. PMID 25872481  . 
  15. ^ Histology image:11303loa от Vaughan, Deborah (2002). Система обучения в гистологии: CD-ROM и руководство . Oxford University Press . ISBN 978-0195151732.- Пищеварительная система: пищеварительный тракт: фундальный отдел желудка, желудочные железы, просвет"
  16. ^ ab McDole; et al. (2012). «Бокаловидные клетки доставляют просветный антиген к дендритным клеткам CD103+ в тонком кишечнике». Nature . 483 (7389): 345–349. Bibcode :2012Natur.483..345M. doi :10.1038/nature10863. PMC 3313460 . PMID  22422267. 
  17. ^ ab Ламбрехт, Барт Н; Хаммад, Хамида (2015). «Иммунология астмы». Nature Immunology . 16 (1): 45–56. doi :10.1038/ni.3049. PMID  25521684. S2CID  5451867.
  18. ^ abcd Куперман, Дуглас А.; Шлеймер, Роберт П. (август 2008 г.). «Интерлейкин-4, интерлейкин-13, сигнальный преобразователь и активатор фактора транскрипции 6 и аллергическая астма». Current Molecular Medicine . 8 (5): 384–392. doi :10.2174/156652408785161032. ISSN  1566-5240. PMC 4437630 . PMID  18691065. 
  19. ^ abcd Чжао, Цзиньмин; О'Доннелл, Валери Б.; Бальзар, Сильвана; Сент-Круа, Клодетт М.; Трюдо, Джон Б.; Венцель, Салли Э. (2011-08-23). ​​"15-Липоксигеназа 1 взаимодействует с фосфатидилэтаноламин-связывающим белком для регулирования сигнализации MAPK в эпителиальных клетках дыхательных путей человека". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (34): 14246–14251. Bibcode : 2011PNAS..10814246Z. doi : 10.1073/pnas.1018075108 . ISSN  0027-8424. PMC 3161579 . PMID  21831839. 
  20. ^ ab Holt, N; Grønbæk, H (2013). "Бокаловидные карциноиды аппендикса". The Scientific World Journal . 2013 : 543696. doi : 10.1155 /2013/543696 . PMC 3556879. PMID  23365545. 
  21. ^ Маккаскер, ME; Коте, TR; Клегг, LX; Собин, LH (2002). «Первичные злокачественные новообразования аппендикса: популяционное исследование из программы наблюдения, эпидемиологии и конечных результатов, 1973-1998». Cancer . 94 (12): 3307–12. doi : 10.1002/cncr.10589 . PMID  12115365. S2CID  40814989.
  22. ^ Фуад, YM; Мостафа, I; Йехия, R; Эль-Хаят, H (2014). «Биомаркеры пищевода Барретта». World Journal of Gastrointestinal Pathophysiology . 5 (4): 450–456. doi : 10.4291 /wjgp.v5.i4.450 . PMC 4231509. PMID  25400988. 
  23. ^ abcde Vatrella, Алессандро; Фабоцци, Иммаколата; Калабрезе, Сесилия; Маселли, Росарио; Пелайя, Джироламо (4 сентября 2014 г.). «Дупилумаб: новое лечение астмы». Журнал астмы и аллергии . 7 : 123–130. дои : 10.2147/JAA.S52387 . ISSN  1178-6965. ПМК 4159398 . ПМИД  25214796. 
  24. ^ Фелтс, Уильям Дж. Л.; Харрисон, Ричард Дж. (2015-08-26). Международный обзор общей и экспериментальной зоологии. Elsevier. стр. 244. ISBN 9781483224824.
  25. ^ ab "Глава IV: Бокаловидная клетка в целом". Acta Ophthalmologica . 46 (S95): 25–35. 1968-02-01. doi :10.1111/j.1755-3768.1968.tb05926.x. ISSN  1755-3768. S2CID  221392598.
  26. ^ Васкес-Санчес, Мария Анхелес. «Како-Кубок». Готовая ячейка . Проверено 20 июля 2018 г.

Внешние ссылки