stringtranslate.com

Базальная клетка дыхательных путей

Базальные клетки дыхательных путей находятся глубоко в респираторном эпителии , прикреплены к базальной мембране и выстилают ее . [1]

Базальные клетки являются стволовыми клетками или предшественниками эпителия дыхательных путей и могут дифференцироваться для пополнения всех эпителиальных клеток, включая реснитчатые клетки и секреторные бокаловидные клетки . [2] [3] Это восстанавливает защитные функции эпителиального барьера. [3]

Базальные клетки имеют кубическую форму с большим ядром, несколькими органеллами и разбросанными микроворсинками. [1] Базальные клетки — первые клетки, на которые влияет воздействие сигаретного дыма. Их дезорганизация считается причиной основных изменений в дыхательных путях, характерных для ХОБЛ . [4]

Структура

Клетки респираторного эпителия. Базальные клетки показаны фиолетовым цветом, реснитчатые клетки показаны коричневым цветом, бокаловидные клетки показаны зеленым цветом, а подслизистые железы показаны синим цветом.

Базальные клетки кубические, с большим ядром , несколькими органеллами и разбросанными микроворсинками . Базальные клетки прикреплены к базальной мембране и выстилают ее . [1]

Количество базальных клеток самое высокое в крупных дыхательных путях и постепенно уменьшается в более мелких дыхательных путях. Их процент в трахее составляет 34%, в крупных бронхах 27% и 10% в более крупных бронхиолах. [1] Базальные клетки могут экспрессировать ряд различных рецепторов, в частности EGFR . [1]

Предшественники, полученные из базальных клеток, обнаруживаются в качестве промежуточных клеток (также известных как парабазальные или неопределенные клетки) между базальными клетками и дифференцированными клетками. [1]

Функция

Базальные клетки являются стволовыми клетками или предшественниками всех клеток респираторного эпителия. Ресничные клетки и секреторные клетки, которые образуют эпителиальный барьер и функционируют в мукоцилиарном клиренсе , являются терминально дифференцированными, что означает, что они не могут самообновляться. Эти клетки уязвимы для повреждений, и базальные клетки могут заменять поврежденные клетки путем дифференциации. [3]

Обычно эпителий дыхательных путей обновляется довольно медленно, при этом базальные клетки находятся в состоянии покоя, и видны лишь несколько промежуточных клеток. [3] В ответ на повреждение дифференцированных клеток или на стресс, вызванный курением, базальные клетки становятся активными, размножаются и образуют клональные участки, а количество промежуточных клеток увеличивается. [3] [1] При активации базальные клетки приобретают фенотипы, связанные с повреждением, что позволяет дифференцироваться в конкретный тип клеток, который был поврежден. [3] Промежуточные клетки дифференцируются под контролем FOXJ1 в реснитчатые клетки; и в секреторные клетки под контролем сигнализации Notch и факторов транскрипции SPDEF и FOXA3 . [1] Регенерация клеток может быть нормальной или, в случае курильщиков, регенерация может иметь измененные гистологические фенотипы. [1]

Базальные клетки также могут обеспечивать защитную функцию, повышая уровень врожденных иммунных медиаторов, таких как РНКаза7, антимикробный белок . [3] РНКаза7 опосредует восстановление тканей и выработку воспалительных цитокинов, вызванных либо табачным дымом, либо распознаванием микробных образов. Это рассматривается как возможная защитная реакция базальных клеток на повреждение, которое может быть связано с микробной атакой. [3] Для ответа требуется сигнализация через EGFR, который высоко экспрессируется в базальных клетках. [3] Другие врожденные иммунные медиаторы включают бета-дефензин 2 и липокалин-2 ; провоспалительные цитокины , интерлейкины IL6 и IL8 ; и хемокин CCL20 . [3]

Дисфункция

СЭМ- изображение синцитиальных вирионов, полученных из клеток А549 в эпителии легких.

После повреждения эпителия дыхательных путей базальные клетки могут быть инфицированы респираторно- синцитиальным вирусом . Когда это происходит, базальная клетка может быть перекошена в пользу дифференциации слизепродуцирующих (секреторных бокаловидных клеток ) по сравнению с реснитчатыми клетками. Нормальное соотношение реснитчатых клеток к секреторным клеткам составляет 10 к 1, и это строго контролируется на протяжении большей части респираторного дерева. [3] Когда это соотношение нарушается таким образом, эффектом является создание гиперплазии слизи, связанной с рядом респираторных заболеваний, из-за недостаточного действия ресничек, необходимого для мукоцилиарного клиренса. Высвобождение антимикробных препаратов может происходить как вторая линия защиты с дифференциацией клеток. [3] [5]

Разрушение плотного барьера является общей чертой астмы и респираторных заболеваний, связанных с курением . Постоянная активация врожденного иммунного ответа в базальных клетках может способствовать характерному хроническому воспалению, наблюдаемому при этих расстройствах. [3]

Клиническое значение

Гиперплазия базальных клеток дыхательных путей является самым ранним признаком аномалии в легких, связанной с курением. [4] [1] За этим следует укорочение ресничек, потеря реснитчатых клеток, гиперплазия слизистых клеток и потеря клеточных соединений, что приводит к появлению дырявого эпителиального барьера. При постоянном стрессе от курения базальные клетки дезорганизуются и теряют свою регенеративную способность, необходимую для восстановления барьера. Считается, что дезорганизованные базальные клетки ответственны за основные изменения дыхательных путей, характерные для ХОБЛ , и при постоянном стрессе могут претерпевать злокачественную трансформацию. Исследования показали, что первоначальное развитие эмфиземы сосредоточено на ранних изменениях эпителия дыхательных путей мелких дыхательных путей. [1] Базальные клетки еще больше дезорганизуются при переходе курильщика в клинически определенную ХОБЛ. [1]

Изображение, показывающее скопление слизи в дыхательных путях.

Дисфункция базальных клеток вызывает перепроизводство и секрецию слизи, а также снижение очищения от слизи , что приводит к характерным признакам гиперсекреции слизи и продуктивного кашля хронического бронхита и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). [6] Накопление слизи при ХОБЛ влияет на функцию легких, качество жизни, обострения, пребывание в больнице и смертность в худшую сторону. [6]

В ответ на вирусную инфекцию базальные клетки могут активироваться, вырабатывая повышенную продукцию интерлейкина 33 и муцинов, и эти активированные клетки могут стать долгоживущей популяцией, способствующей хроническому воспалению; [7] а также могут влиять на возникновение обострения ХОБЛ . [6]

Ссылки

  1. ^ abcdefghijkl Crystal, RG (15 декабря 2014 г.). «Базальные клетки дыхательных путей. «Дымящийся пистолет» хронической обструктивной болезни легких». Американский журнал респираторной и интенсивной терапии . 190 (12): 1355–62. doi : 10.1164 /rccm.201408-1492PP. PMC  4299651. PMID  25354273.
  2. ^ Weinberger, S (2019). Принципы легочной медицины (Седьмое изд.). Elsevier. С. 67. ISBN 9780323523714.
  3. ^ abcdefghijklm Шайхиев, Р. (октябрь 2015 г.). «Многозадачные базальные клетки: объединение функций стволовых клеток и врожденного иммунитета». The European Respiratory Journal . 46 (4): 894–7. doi :10.1183/13993003.00521-2015. PMC 4732698. PMID  26424520 . 
  4. ^ ab Шайхиев, Р.; Кристал, Р.Г. (декабрь 2014 г.). «Ранние события в патогенезе хронической обструктивной болезни легких. Перепрограммирование базальных прогениторных клеток эпителия дыхательных путей, вызванное курением». Анналы Американского торакального общества . 11 (Приложение 5): S252-8. doi :10.1513/AnnalsATS.201402-049AW. PMC 4298974. PMID  25525728 . 
  5. ^ Аматнгалим, Грузия; ван Вейк, Ю; де Муай-Эйк, Ю; Верхусел, РМ; Хардер, Дж; Леккеркеркер, АН; Янссен, РА; Химстра, PS (1 апреля 2015 г.). «Базальные клетки способствуют врожденному иммунитету эпителия дыхательных путей за счет производства антимикробного белка РНКазы 7». Журнал иммунологии . 194 (7): 3340–50. doi : 10.4049/jimmunol.1402169 . ПМИД  25712218.
  6. ^ abc Ramos, FL; Krahnke, JS; Kim, V (2014). «Клинические проблемы накопления слизи при ХОБЛ». Международный журнал хронической обструктивной болезни легких . 9 : 139–50. doi : 10.2147/COPD.S38938 . PMC 3908831. PMID  24493923 . 
  7. ^ Hiemstra, PS; McCray PB, Jr; Bals, R (апрель 2015 г.). «Врожденная иммунная функция эпителиальных клеток дыхательных путей при воспалительных заболеваниях легких». The European Respiratory Journal . 45 (4): 1150–62. doi :10.1183/09031936.00141514. PMC 4719567. PMID  25700381 .