Базальная клетка дыхательных путей
Базальные клетки дыхательных путей находятся глубоко в респираторном эпителии и выстилают ее , прикреплены к базальной мембране . [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 — первые клетки, на которые воздействует сигаретный дым. Считается, что их дезорганизация ответственна за основные изменения дыхательных путей, характерные для ХОБЛ . [4]
Структура
[ редактировать ]
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, особенно 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
[ редактировать ]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-дефенсин 2 и липокалин-2 ; провоспалительные цитокины , интерлейкины IL6 и IL8 ; и хемокин CCL20 . [3]
Дисфункция
[ редактировать ]
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 респираторного 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
[ редактировать ]Гиперплазия базальных клеток дыхательных путей является самым ранним признаком нарушений в легких, связанных с курением. [4] [1] За этим следуют укорочение ресничек, потеря реснитчатых клеток, гиперплазия слизистых клеток и потеря клеточных соединений, образующих неплотный эпителиальный барьер. 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]
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 в худшую сторону влияет на 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 может повлиять на возникновение обострения ХОБЛ . [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Кристалл, РГ (15 декабря 2014 г.). «Базальные клетки дыхательных путей. «Дымящийся пистолет» хронической обструктивной болезни легких» . Американский журнал респираторной медицины и медицины интенсивной терапии . 190 (12): 1355–62. doi : 10.1164/rccm.201408-1492PP . ПМК 4299651 . ПМИД 25354273 .
- ^ Вайнбергер, С (2019). Принципы легочной медицины (Седьмое изд.). Эльзевир. п. 67. ИСБН 9780323523714 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Шайхиев Р. (октябрь 2015 г.). «Многозадачность базальных клеток: сочетание стволовых клеток и врожденных иммунных функций» . Европейский респираторный журнал . 46 (4): 894–7. дои : 10.1183/13993003.00521-2015 . ПМЦ 4732698 . ПМИД 26424520 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б с 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 .
- ^ 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 .