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  • 缝隙连接蛋白43在泌尿系统疾病研究进展

    发布时间:2021-03-09 来源:未知

    关键词:
    缝隙连接 连接蛋白43 泌尿系统疾病 作用机制
     
    连接蛋白(Connexin,Cx)是缝隙连接(Gap junction,GJ)的基本组成单元,连接蛋白43(Connexin-43,Cx43)是表达最普遍和研究最多的。分子较小的一些物质能够在缝隙连接中自由地流动,这样就构成了间隙连接的细胞间通讯功能(Gap junction intercellular communic-ation,GJIC),细胞间通讯在细胞发育,组织修复和传播免疫反应中起着至关重要的作用,可以通过细胞-细胞接触直接实现,也可以通过释放信号因子间接实现,从而可以更好地提高细胞间的信息传递效率[1-2]。Cx43作为小鼠、大鼠、豚鼠、犬和人中一种非常重要的缝隙连接,机体多种疾病都与其有紧密关系[3]。本文就Cx43在泌尿系统各种疾病中的作用机制作一综述。
     
    1 Cx43与泌尿系肿瘤
    Cx43的异常与泌尿系肿瘤疾病发展过程关系密切。Jonathan等[4]发现前列腺癌患组织和细胞中Cx43数量明显减少,且GJIC功能降低。Xu等[5]通过观察前列腺癌,结果同样显示Cx43在前列腺癌组织当中的含量明显降低。Corteggio等[6]通过生物化学和免疫组织化学方法检测正常、发育不良和肿瘤牛膀胱上皮中Cx43的表达,显示肿瘤组膀胱上皮Cx43表达显著降低。有研究者通过研究发现Cx43及其构成的GJIC对膀胱肿瘤的发病有重要的影响[7]。曾经的研究表明一些恶性肿瘤或者变化的细胞大多会有Cx数量或功能的改变,Cx表达及GJIC功能逆转对肿瘤的无限增值起到了很好的控制作用[8]。此外,细胞在转化为恶性后GJIC功能也随之下降,这便让无限增值恶性细胞的生长得不到有效控制,故而能使其顺利逃避机体的有效免疫监视转移到其他地方,而且恶性细胞转移到其他部位能力的大小与GJIC呈现出一定的负相关性[9]。泌尿系肿瘤的发生机制尚不是非常明确,但肿瘤组织Cx43减少以及GJIC功能缺陷造成的细胞生长抑制作用减弱和逃避免疫监视能力增强,细胞无限增值,可能是泌尿系肿瘤的一个重要且关键的发病机制。
     
    2 Cx43与不稳定膀胱
    不稳定膀胱(Unstable bladder,USB)又称逼尿肌不稳定,是指储尿期膀胱的压力增大,膀胱逼尿肌不受神经等控制自发出现的收缩现象,其重要的的临床表现特征是尿频、尿失禁等,甚至会出现肾积水、肾功能严重下降,这将会对患者的日常生活质量造成非常严重影响[10]。张西玲和刘春来[11]发现膀胱逼尿肌细胞中Cx43表达上调导致细胞间兴奋传递增加,从而导致不稳定膀胱的发生。近年研究显示,Cx43在膀胱收缩活动中有重要的作用[12]。因此推测Cx43可能在USB的发生、发展过程中有重要的作用,有研究者通过相关方法分别检测不同条件下逼尿肌细胞中Cx43的表达水平,显示不稳定性膀胱Cx43数量较对照组明显增多[13]。迟强[14]用RT-PCR技术也证实逼尿肌不稳定组Cx43表达显著高于对照组。Noguchi等[15]在膀胱过度活跃的动物模型中同样发现Cx43水平明显升高,而正常组中Cx43表达量未见明显变化。Christ等[16]通过Northern印迹或Western bolt方法几乎检测不到大鼠正常膀胱的逼尿肌层中得Cx43蛋白的表达,而USB组中Cx43的表达水平明显较对照组高。综上所述,Cx43量的显著提高,会使膀胱信息传导增多,细胞间物质能量交换增加,加速膀胱收缩频率,这很可能就是USB发生的一个非常重要原因。
     
    3 Cx43与肾盂输尿管连接部梗阻
    肾盂输尿管连接部梗阻性疾病是泌尿外科常见病之一,又人为的将其分为两类,即动力性梗阻性疾病以及机械性梗阻性疾病,这两种疾病当中又以机械性梗阻最为常见,肾盂输尿管梗阻段胶原纤维过多、肌层排列紊乱、蠕动反常等是其主要的病理学改变[17]。但其确切发病机制仍不明了。以往有学者在电镜下观察到肌细胞之间普遍有我们所谓的“中间连接”存在,所以人们广泛以为肌细胞之间正是经过这个中间连接才引起平滑肌的电流活动[18]。这个中间连接就是以缝隙Cx为基本结构单位的GJ,而在人体中大多是Cx43[19]。有研究表明,Cx43表达的多少能对细胞间能量交换产生重要影响,从而介导疾病发生[20]。研究表明,Cx43在肾盂输尿管连接部梗阻性疾病的发生发展过程中起到较大作用。李浩等[21]通过HE染色、免疫组织化学等方法观察到输尿管肌层Cx43蛋白分布明显减少;肾盂输尿管梗阻患者输尿管平滑肌排列不整齐、胞浆的嗜酸性减弱以及肌层增厚,细胞的间质纤维组织又呈现明显增生,在黏膜层可见到浸润的一些炎性细胞。刘绍华[22]同样用HE染色等方法证实肾盂输尿管梗阻患者Cx43表达量明显减少,黏膜层出现炎症反应,纤维组织明显增多、肌层厚度显著较正常组增加等,输尿管管腔严重狭窄。Mut等[23]通过免疫组化方法检测同样发现肾盂输尿管连接部梗阻部Cx43表达减少。上述研究表明可能由于Cx43减少,一方面抑制输尿管平滑肌细胞增值作用减弱,使肌层增厚,另一方面阻止了平滑肌细胞之间的联系,肾盂输尿管连接部出现相应的狭窄阻碍其蠕动,从而导致肾盂输尿管连接部发生梗阻。
     
    4 Cx43与阴茎勃起功能障碍
    阴茎勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED)对患者自尊心造成严重影响[24],在阴茎海绵体平滑肌的舒缩过程即勃起功能机制的角度来解析,由缝Cx通过代谢耦联与电耦联在阴茎海绵体平滑肌细胞间联结形成一个拥有功能性的网络整体部分[25]。而在这个网络整体部分中Cx43作为重要的组成部分存在,并且具有调控阴茎的勃起与舒张功能的作用[26]。国外学者通过相应的实验方法提示Cx43在ED患者的阴茎海绵体中的含量与年龄有关,其表达量与年纪呈现负相关性[27]。有学者通过Western bolt法测定糖尿病勃起功能障碍大鼠中Cx43的蛋白表达水平,发现病例组中Cx43蛋白的表达量明显较少[26]。苏宏伟等[28]运用免疫组织化学方法观察糖尿病勃起功能障碍模型大鼠的阴茎海绵体组织中Cx43蛋白的表达情况,结果提示实验组Cx43的表达量明显较对照组降低,揭示Cx43数量的减少可能与糖尿病性阴茎勃起功能障碍有一定的关系。王海鹏和姜华茂[29]同样证实糖尿病阴茎勃起功能障碍模型大鼠的Cx43数量减少。上述研究表明Cx43表达减少导致阴茎海绵体平滑肌细胞之间电耦联与代谢耦联异常,海绵体舒缩活动障碍,可能是妨碍阴茎勃起功能的一个重要缘由。
     
    5 Cx43与睾丸肿瘤
    睾丸肿瘤尤其是生殖细胞肿瘤在临床上最为常见,其可占到睾丸肿瘤的98%以上,在中青年男性群体中的发病率最高[30],生殖细胞肿瘤的发生发展会受到各种因素的影响,包括遗传以及自身所处的环境等,而对于生殖细胞肿瘤的发生与发展,目前研究尚不明确。有研究者经过相关基因敲除实验证明,Cx43表达可以影响生殖细胞的增殖和发育[31]。Cx43主要由精原细胞、精母细胞等合成,研究显示,睾丸肿瘤通常伴有Cx43表达的下降以及缝隙连接通讯功能的降低[30],这将会导致相关的肿瘤特异性抗原的呈递功能出现严重障碍,免疫细胞因为无法被激活而陷入沉默状态,由于缝隙连接间信号传导功能障碍,正常机体发出的各种调节信号也无法作用于恶性肿瘤细胞,这样就增加了肿瘤细胞的扩散和转移能力[32]。Cx43的减少对生殖细胞肿瘤的发生是个不利因素,因此Cx43及其GJIC就成为疾病治疗的靶点。有学者研究发现,提高动物模型睾丸中Cx43的表达量可以明显增加化疗药物的毒性作用[33]。生殖细胞瘤的发病机制是一个及其复杂且繁琐的过程,Cx43虽然参与其发病过程,但是和其他因素共同影响肿瘤的发生发展,连接通讯功能的下降有很大可能是一个非常关键要素,所以用一些最新技术或者药物诱导Cx43蛋白的上调,增强GJIC,有可能对生殖细胞肿瘤具有治疗作用。
     
    6 小结
    Cx43和泌尿系统多种疾病的发生有重要的联系,也成为国内外学者热门研究领域。但Cx43在泌尿系统疾病中的确切机制尚待进一步研究。利用高科技及基础研究成果制造出能够高效影响Cx43表达,并且改变GJIC功能的靶向药物或者新技术是未来探寻的一个新领域,也为泌尿系统疾病的个体化精准治疗提供新方法。
     
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