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 , пополняя все эпителиальные клетки, включая мерцательные клетки и секреторные бокаловидные клетки . [2] [3] Это восстанавливает защитные функции эпителиального барьера. [3]

Базальные клетки кубовидной формы с крупным ядром, небольшим количеством органелл и рассеянными микроворсинками. [1] Базальные клетки – это первые клетки, которые подвергаются воздействию сигаретного дыма. Считается, что их дезорганизация ответственна за основные изменения дыхательных путей, характерные для ХОБЛ . [4]

Состав

Клетки респираторного эпителия. Базальные клетки показаны фиолетовым, реснитчатые клетки показаны коричневым, бокаловидные клетки показаны зеленым, а подслизистая железа показана синим.

Базальные клетки кубовидной формы, с крупным ядром , небольшим количеством органелл и рассеянными микроворсинками . Базальные клетки прикрепляются к базальной мембране и выстилают ее . [1]

Количество базальных клеток наиболее высокое в крупных дыхательных путях и постепенно снижается в мелких дыхательных путях. Их процент в трахее составляет 34%, в крупных бронхах 27% и в более крупных бронхиолах 10%. [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 — это стволовые клетки или предшественники всех клеток респираторного эпителия. Мерцательные и секреторные клетки, образующие эпителиальный барьер и участвующие в мукоцилиарном клиренсе , окончательно дифференцированы, что означает, что они не могут самообновляться. Эти клетки уязвимы к повреждениям, и базальные клетки могут заменять поврежденные клетки путем дифференцировки. [3]

Обычно эпителий дыхательных путей меняется 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, пролиферируют и образуют клональные участки, а количество промежуточных клеток увеличивается. [3] [1] При активации базальные клетки приобретают фенотипы, связанные с повреждением, что позволяет дифференцироваться к конкретному типу поврежденных клеток. [3] Промежуточные клетки дифференцируются под контролем FOXJ1 в мерцательные клетки; и в секреторные клетки под контролем передачи сигналов 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, активируя врожденные иммунные медиаторы, такие как РНКаза7, антимикробный белок . [3] РНКаза7 опосредует восстановление тканей и выработку воспалительных цитокинов , индуцированную 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] Ответ требует передачи сигналов через EGFR, который высоко экспрессируется в базальных клетках. [3] Другие медиаторы врожденного иммунитета включают бета-дефензин 2 и липокалин-2 ; провоспалительные цитокины , интерлейкины IL6 и IL8 ; и хемокин CCL20 . [3]

Дисфункция

СЭМ- изображение синцитиальных вирионов , взятых из клеток A549 эпителия легких.

После повреждения эпителия дыхательных путей базальные клетки могут инфицироваться респираторно- синцитиальным вирусом . Когда это происходит, базальная клетка может быть смещена в пользу дифференцировки продуцирующих слизь (секреторных бокаловидных клеток ) по сравнению с реснитчатыми клетками. Нормальное соотношение мерцательных клеток и секреторных клеток составляет 10 к 1, и это строго контролируется на большей части дыхательного дерева. [3] Когда это соотношение нарушается таким образом, возникает гиперплазия слизи, связанная с рядом респираторных заболеваний, из-за недостаточного действия ресничек, необходимого для мукоцилиарного клиренса. Высвобождение противомикробных препаратов может происходить как защита второй линии при дифференцировке клеток. [3] [5]

Нарушение барьера плотного соединения является распространенным признаком астмы и респираторных заболеваний, связанных с курением . Стойкая активация врожденного иммунного ответа в базальных клетках может способствовать развитию характерного хронического воспаления, наблюдаемого при этих заболеваниях. [3]

Клиническое значение

Гиперплазия базальных клеток дыхательных путей является самым ранним признаком нарушений в легких, связанных с курением. [4] [1] За этим следуют укорочение ресничек, потеря мерцательных клеток, гиперплазия слизистых клеток и потеря клеточных соединений, что приводит к образованию неплотного эпителиального барьера. При постоянном стрессе от курения базальные клетки нарушаются и теряют регенеративную способность, необходимую для восстановления барьера. Считается, что дезорганизованные базальные клетки ответственны за основные изменения дыхательных путей, характерные для ХОБЛ , и при продолжающемся стрессе могут подвергнуться злокачественной трансформации. Исследования показали, что начальное развитие эмфиземы сосредоточено на ранних изменениях эпителия дыхательных путей мелких дыхательных путей. [1] Базальные клетки становятся еще более нарушенными при переходе курильщика к клинически определяемой ХОБЛ. [1]

Изображение показывает скопление слизи в дыхательных путях.

Дисфункция базальных клеток вызывает перепроизводство и секрецию слизи, а также снижение клиренса слизи , что приводит к характерным признакам гиперсекреции слизи и продуктивному кашлю , характерному для хронического бронхита и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). [6] Накопление слизи при ХОБЛ ухудшает функцию легких, качество жизни, обострения, пребывание в больнице и смертность. [6]

В ответ на вирусную инфекцию базальные клетки могут активироваться для увеличения продукции интерлейкина 33 и муцинов, и эти активированные клетки могут стать долгоживущей популяцией, способствующей хроническому воспалению; [7] как могут влиять на возникновение обострения ХОБЛ . [6]

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijkl Crystal, RG (15 декабря 2014 г.). «Базальные клетки дыхательных путей. «Дымящийся пистолет» хронической обструктивной болезни легких». Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии . 190 (12): 1355–62. doi : 10.1164/rccm.201408-1492PP. ПМК  4299651 . ПМИД  25354273.
  2. ^ Вайнбергер, С. (2019). Принципы легочной медицины (Седьмое изд.). Эльзевир. п. 67. ИСБН 9780323523714.
  3. ^ abcdefghijklm Шайхиев, Р. (октябрь 2015 г.). «Многозадачные базальные клетки: сочетание стволовых клеток и врожденных иммунных функций». Европейский респираторный журнал . 46 (4): 894–7. дои : 10.1183/13993003.00521-2015. ПМЦ 4732698 . ПМИД  26424520. 
  4. ^ аб Шайхиев, Р; Кристалл, РГ (декабрь 2014). «Ранние события в патогенезе хронической обструктивной болезни легких. Вызванное курением перепрограммирование эпителиальных базальных клеток-предшественников дыхательных путей». Анналы Американского торакального общества . 11 (Приложение 5): С252-8. doi :10.1513/AnnalsATS.201402-049AW. ПМЦ 4298974 . ПМИД  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 Рамос, Флорида; Кранке, Дж.С.; Ким, В. (2014). «Клинические вопросы накопления слизи при ХОБЛ». Международный журнал хронической обструктивной болезни легких . 9 : 139–50. дои : 10.2147/COPD.S38938 . ПМЦ 3908831 . ПМИД  24493923. 
  7. ^ Химстра, PS; Маккрей П.Б., младший; Балс, Р. (апрель 2015 г.). «Врожденная иммунная функция эпителиальных клеток дыхательных путей при воспалительном заболевании легких». Европейский респираторный журнал . 45 (4): 1150–62. дои : 10.1183/09031936.00141514. ПМЦ 4719567 . ПМИД  25700381.