腸黏膜屏障損傷與緊密連接蛋白ZO-1的關(guān)系研究進(jìn)展

甘元濤綜述，趙少勇審校（.西南醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州646000；.宜賓市第二人民醫(yī)院肝膽外科，四川644000）

腸黏膜屏障損傷與緊密連接蛋白ZO-1的關(guān)系研究進(jìn)展

甘元濤1綜述，趙少勇2審校
（1.西南醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州646000；2.宜賓市第二人民醫(yī)院肝膽外科，四川644000）

連接蛋白類；腸疾病；腸黏膜；信號傳導(dǎo)；創(chuàng)傷和損傷；綜述

閉鎖小帶蛋白1（zonula occludens 1，ZO-1）是構(gòu)成緊密連接的重要成分之一，其表達(dá)下調(diào)或活性降低會影響細(xì)胞間緊密連接形成，阻礙腸黏膜發(fā)揮其重要的防御屏障功能，增加有害細(xì)菌及毒素穿透腸道入血引起腸源性感染的風(fēng)險(xiǎn)。腸黏膜屏障損傷及緊密連接蛋白ZO-1的關(guān)系及中藥作用機(jī)制目前尚不完全清楚，有待于深入研究。我國傳統(tǒng)中藥在腸上皮黏膜細(xì)胞屏障損傷防治中具有廣闊的應(yīng)用前景。

1　腸黏膜屏障與緊密連接蛋白

腸道是生物重要的吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)的場所，但也是細(xì)菌滋生的重要場所，人體有多種屏障來抵擋病原微生物及毒素的入侵，其中緊密連接系統(tǒng)是其中一道重要防御屏障［1］。腸道擁有多種防御屏障，其中以腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間連接構(gòu)成的腸黏膜機(jī)械屏障最為重要，機(jī)械屏障對抵御病原微生物穿透腸道入血有著重要作用。細(xì)胞間存在較多連接方式，而緊密連接是最為重要的細(xì)胞間連接方式，其在腸黏膜屏障方面發(fā)揮重要作用［1-2］。緊密連接只允許離子及可溶性小分子物質(zhì)通過，大分子物質(zhì)及微生物難以通過正常緊密連接。緊密連接蛋白為緊密連接的重要組成成分，而ZO家族是構(gòu)成緊密連接蛋白的重要組成成員之一。緊密連接受到Ca2+、E-鈣黏素等多種物質(zhì)調(diào)節(jié)，使其處于動態(tài)重塑過程中。ZO是最早被發(fā)現(xiàn)的緊密連接蛋白，也是被研究得最為深入和熱門的緊密連接蛋白［3］。編碼人類緊密連接蛋白的基因位于人類染色體15q13，ZO-1相對分子質(zhì)量為220×103，由1 475個(gè)氨基酸組成，在緊密連接的形成過程中發(fā)揮重要作用。人類的多種組織器官中均存在ZO-1的表達(dá)［3］。臨床上，多種原因可引起腸上皮細(xì)胞間緊密連接破壞，導(dǎo)致腸黏膜屏障的防御功能受損，使內(nèi)毒素甚至細(xì)菌透過破損的緊密連接迅速入血，繼而引發(fā)腸源性感染、全身性炎癥反應(yīng)綜合征、多臟器功能不全綜合征（MODS）、多器官功能衰竭（MOF）等。急性重癥胰腺炎、嚴(yán)重?zé)齻⒀装Y性腸病、腹瀉在內(nèi)多種疾病發(fā)生后，ZO-1的表達(dá)上調(diào)或下調(diào)及異常定位相應(yīng)發(fā)生，最終腸道黏膜的防御屏障功能受損，而在腸道屏障功能遭到損傷后，給予相應(yīng)干預(yù)治療，ZO-1出現(xiàn)表達(dá)上調(diào)，腸黏膜通透性降低，其防御屏障功能得到一定恢復(fù)。

2　ZO-1　功能

2.1ZO-l是細(xì)胞間緊密連接的重要組成蛋白ZO-1在緊密連接蛋白的形成及與細(xì)胞骨架系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)中發(fā)揮重要作用。ZO-1與細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架肌動蛋白相結(jié)合，也可與細(xì)胞膜上閉鎖蛋白相結(jié)合，使細(xì)胞骨架的任何變化可直接影響緊密連接蛋白的正常防御屏障功能。在藥物吸收的細(xì)胞旁滲透途徑方面，緊密連接的通透性有重要應(yīng)用價(jià)值［4］。由于ZO-1與緊密連接的其他成員密切相關(guān)，一旦ZO-1受損便會明顯影響緊密連接形成及其防御屏障功能的正常發(fā)揮。有研究發(fā)現(xiàn)，ZO-1與腸上皮細(xì)胞屏障功能有密切關(guān)系［5］。

2.2ZO-l的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用ZO-1蛋白可以在細(xì)胞核與細(xì)胞膜間規(guī)律移動，這可能與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的調(diào)控有著密切關(guān)系，并參與細(xì)胞信號傳導(dǎo)過程［6］。研究發(fā)現(xiàn)，AF26（ALL-l fusion partner from chromosome 6）存在Ras基團(tuán)，緊密連接蛋白ZO-1與此基團(tuán)相互結(jié)合發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，使得緊密連接蛋白ZO-1在Ras/Raf/MAPK信號通路中扮演重要角色［5］。以上研究成果提示，ZO-1作為緊密連接重要組成部分參與細(xì)胞間的信號傳導(dǎo)，其可能處于某個(gè)信號傳導(dǎo)通路中，從而調(diào)控某些特定基因的表達(dá)。

2.3ZO-1調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化及周期近年來人們逐漸發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞間緊密連接在調(diào)控細(xì)胞的增殖與分化中扮演重要角色。ZO-1在上皮細(xì)胞中會出現(xiàn)2種現(xiàn)象，一種是出現(xiàn)緊密連接現(xiàn)象，另一種為細(xì)胞核雙向分布現(xiàn)象，將氨基端突變的ZO-1導(dǎo)入上皮細(xì)胞可以導(dǎo)致其向間皮細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化，說明ZO-1可能參與調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞增殖分化過程［7］。

3　ZO-1　與腸屏障損傷

細(xì)菌等大分子物質(zhì)可以通過腸黏膜上皮細(xì)胞的胞吞作用及細(xì)胞旁間隙2種主要方式穿過腸黏膜上皮細(xì)胞［8］，腸上皮間連接決定細(xì)胞旁間隙途徑的難易程度。腸黏膜上皮細(xì)胞間存在較多連接方式，而緊密連接最為重要，緊密蛋白為緊密連接的重要組成成分，而構(gòu)成緊密連接蛋白主要包括緊密連接蛋白ZO-1在內(nèi)的多種蛋白［9］，其中ZO-1蛋白在維持緊密連接結(jié)構(gòu)及功能方面發(fā)揮重要作用。隨著ZO-1蛋白表達(dá)的上調(diào)或下調(diào)，緊密連接的結(jié)構(gòu)與功能也相應(yīng)發(fā)生變化，因此，ZO-1常被作為腸上皮細(xì)胞間緊密連接屏障功能的指標(biāo)［10］。ZO-l對形成典型的緊密連接結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，在其缺乏的情況下，成纖維細(xì)胞將難以形成正常緊密連接系統(tǒng)［10］。嚴(yán)重?zé)齻∈筝^正常小鼠回腸組織ZO-1 mRNA蛋白表達(dá)明顯下降、細(xì)胞間隙增寬，腸黏膜屏障發(fā)生損傷，進(jìn)而為細(xì)菌穿透腸黏膜屏障提供了可能，提示緊密連接蛋白ZO-1與腸黏膜屏障功能至關(guān)重要［11］。在急性重癥胰腺炎小鼠模型中，急性重癥胰腺炎小鼠ZO-1表達(dá)水平較正常對照組小鼠腸黏膜下調(diào)，提示急性胰腺炎腸黏膜屏障功能損傷與緊密連接蛋白ZO-1關(guān)系密切［12］。急性肝功能衰竭小鼠較正常小鼠回腸組織ZO-1 mRNA/蛋白表達(dá)明顯下降，緊密連接蛋白ZO-1隨著腫瘤壞死因子-α（TNF-α）升高而表達(dá)降低，提示TNF-α通過抑制回腸ZO-1 mRNA的表達(dá)進(jìn)而下調(diào)ZO-1蛋白的表達(dá)，破壞腸黏膜上皮細(xì)胞間的緊密連接，使腸黏膜屏障遭受一定損傷［13］。為研究丙酮酸乙酯對急性重癥胰腺炎大鼠回腸組織ZO-1表達(dá)水平的影響，欒正剛等［14］采用RT-PCR法對回腸組織高遷移率族蛋白B1（HMGB1）進(jìn)行檢測，同時(shí)用同樣的方法對ZO-1 mRNA的表達(dá)情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)高遷移率族蛋白B1的過度表達(dá)可能致使腸黏膜屏障損傷，其機(jī)制可能是其使回腸黏膜組織中ZO-1表達(dá)下調(diào)所致。吳鵬等［15］通過建立梗阻性黃疸大鼠模型，發(fā)現(xiàn)梗阻性黃疸大鼠腸黏膜上皮緊密連接蛋白ZO-1表達(dá)下調(diào)，提示梗阻性黃疸與腸黏膜屏障損傷有一定相關(guān)性，腸黏膜通透性增加，腸黏膜屏障受損。

4　西醫(yī)治療

一些西藥治療可以調(diào)節(jié)腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1的表達(dá)，維持腸黏膜屏障功能，防止內(nèi)毒素及細(xì)菌入血。林志龍［16］采用免疫熒光雙標(biāo)法標(biāo)記和激光共聚焦顯微鏡觀察腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白ZO-1的形態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠發(fā)生缺血再灌注損傷時(shí)給予丙酮酸鈉鹽溶液干預(yù)治療，實(shí)驗(yàn)小鼠較對照組小鼠腸上皮緊密連接蛋白ZO-1的降解減少，腸黏膜通透性降低，說明丙酮酸鈉溶液對腸黏膜屏障有一定保護(hù)作用。趙欣等［17］觀察到雙歧桿菌乳桿菌三聯(lián)活菌能增加急性肝衰竭小鼠腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1含量，提示雙歧桿菌乳桿菌三聯(lián)活菌能保護(hù)腸上皮細(xì)胞間緊密連接，對腸黏膜屏障具有保護(hù)作用。馬春燕等［18］發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺能夠上調(diào)腸缺血再灌注損傷后大鼠腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達(dá)，對腸缺血再灌注損傷腸黏膜屏障具有保護(hù)作用。

5　中醫(yī)治療

在一些中醫(yī)干預(yù)治療后，腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達(dá)上調(diào)，其在預(yù)防腸黏膜通透性異常、保護(hù)腸黏膜屏障方面有重要價(jià)值。張迪迪等［19］用免疫組織化學(xué)方法觀察回腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大黃可明顯減輕胃腸術(shù)后大鼠模型回腸組織緊密連接蛋白ZO-1損傷，保護(hù)緊密連接，從而達(dá)到對大鼠胃腸手術(shù)后出現(xiàn)的腸黏膜屏障損傷的保護(hù)和修復(fù)作用，提示大黃在保護(hù)腸黏膜屏障損傷方面有一定價(jià)值。在5%葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的腸炎小鼠模型中，腸黏膜組織ZO-1 mRNA表達(dá)顯著降低，腸黏膜屏障受到一定損傷，給予參苓白術(shù)散干預(yù)治療后，腸黏膜組織ZO-1 mRNA表達(dá)逐漸提高，改善了腸黏膜通透性，抑制腸道細(xì)菌移位，提示參苓白術(shù)散對腸黏膜屏障有一定保護(hù)作用［20］。在克羅恩大鼠模型中，實(shí)驗(yàn)大鼠結(jié)腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1及其mRNA均不同程度的表達(dá)下調(diào)，給予溫和灸和隔藥灸干預(yù)治療后，腸上皮緊密連接ZO-1及其mRNA表達(dá)增高，提示灸藥治療對克羅恩大鼠腸黏膜屏障具有一定的保護(hù)及修復(fù)作用［21］。

6　小結(jié)與展望

ZO-1是構(gòu)成緊密連接的重要成分之一，ZO-1表達(dá)下調(diào)或活性降低均會影響細(xì)胞間緊密連接形成，使腸黏膜難以發(fā)揮其重要的防御屏障功能作用，提高了有害細(xì)菌及毒素穿透腸道入血引起腸源性感染的風(fēng)險(xiǎn)。ZO-1蛋白轉(zhuǎn)錄、翻譯及之后的化學(xué)修飾機(jī)制復(fù)雜，其受到中西醫(yī)藥物治療的調(diào)節(jié)，然而其調(diào)節(jié)機(jī)制對腸道屏障功能障礙及其他相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展至關(guān)重要，有待于進(jìn)一步研究。希望隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對緊密連接作用機(jī)制的研究將得到更深入的認(rèn)識，從而找到預(yù)防及治療腸屏障功能障礙引起的各種疾病的有效方法。

［1］Turner JR.Intestinal mucosal barrier function in health and disease［J］. Nat Rev Immunol，2009，9（11）：799-809.

［2］Marchiando AM，Graham WV，Turner JR.Epithelial barriers in homeostasis and disease［J］.Annu Rev Pathol，2010，5：119-144.

［3］Stevenson BR，Silicisao JD，Mooseker MS，et al.Identification of ZO-1：a high molecular weight polypeptide associated with the tight junction（zo-nula occludens）in a variety of epithelia［J］.J Cell Biol，1986，103（3）：755-766．

［4］Fanning A S，Ma T Y，Anderson JM.Isolation and functional characterization of the actin binding region in the tight junction protein ZO-1［J］．FASEB J，2002，16（13）：1835-1837．

［5］李秋霞，羅茂林，李茹柳，等．緊密連接蛋白ZO-1研究概述［J］．廣州中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，24（6）：523-526．

［6］Stuart RO，Nigam SK.Regulated assembly of tight junctions by protein kinase C［J］．Proc Natl Acad Sci USA 1995，92（13）：6072-6076．

［7］Anderson JM，Van Itallie CM．Tight junctions and the molecular basis for regulation of paracellular permeability［J］．Am J Physiol，1995，269（4）：467-475．

［8］劉圣炬，黃志華，林莉．急性肝內(nèi)膽汁淤積大鼠小腸上皮緊密連接蛋白ZO-1和Occludin表達(dá)的變化［J］．實(shí)用兒科臨床雜志，2011，26（1）：45-47．

［9］Betanzos A，Javier-Reyna R，García-Rivera G，et al．The EhCPADH112 complex of Entamoeba histolytica interacts with tight junction proteins occludin and claudin-1 to produce epithelial damage［J］．PLoS One，2013，8（6）：e65100．

［10］郎宇璜，李文綱，周超．不同程度創(chuàng)傷性腦損傷后腸黏膜屏障功能的變化［J］．創(chuàng)傷外科雜志，2011，13（6）：536-539．

［11］周瑞祥，翁方中，戴偉.嚴(yán)重?zé)齻笫竽c黏膜ZO-1 mRNA表達(dá)的變化和細(xì)菌易位的研究［J］.腸外與腸內(nèi)營養(yǎng)，2013，20（5）：303-306．

［12］張雷，張樂，陳鍵，等.緊密連接蛋白-1、咬合蛋白及白細(xì)胞介素-18在急性重癥胰腺炎腸黏膜中的表達(dá)［J］.中國急救醫(yī)學(xué)，2014，34（12）：1098-1101.

［13］趙欣.急性肝衰竭小鼠腸黏膜通透性變化機(jī)制及微生態(tài)制劑的保護(hù)作用［D］.石家莊：河北醫(yī)科大學(xué)，2014.

［14］欒正剛，郭仁宣.HMGB1 mRNA表達(dá)對急性壞死性胰腺炎大鼠腸黏膜ZO-1 mRNA及其蛋白表達(dá)的影響［J］.中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志，2013，20（3）：265-270.

［15］吳鵬，陳強(qiáng)譜，張興遠(yuǎn)，等.梗阻性黃疸對大鼠腸黏膜上皮細(xì)胞緊密連接蛋白ZO-1和腸黏膜通透性的影響［J］.中華臨床醫(yī)師雜志，2010，4（12）：131-132.

［16］林志龍.丙酮酸鹽對大鼠小腸缺血再灌注引起的腸屏障損傷的保護(hù)作用及機(jī)制的研究［D］.石家莊：河北醫(yī)科大學(xué)，2013.

［17］趙欣，趙彩彥，曹偉，等.腫瘤壞死因子-α對急性肝衰竭小鼠腸黏膜通透性的影響及微生態(tài)制劑的保護(hù)作用［J］.中華臨床感染病雜志，2014，7（5）：415-419.

［18］馬春燕，王愛麗，王愛娜，等.谷氨酰胺對大鼠腸缺血再灌注損傷后ZO-1的作用及其機(jī)制研究［J］.中華臨床醫(yī)師雜志，2015，9（9）：132-136.

［19］張迪迪，韓振國，王靜.大黃對胃腸手術(shù)后大鼠腸道黏膜屏障損傷的影響［J］.中國醫(yī)藥指南，2013，11（13）：474-475.

［20］劉玉暉，胡婕，易文鳳，等.參苓白術(shù)散治療炎癥性腸病與腸上皮細(xì)胞緊密連接的關(guān)系探討［J］.中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2015，21（3）：130-133.

［21］施茵，包春輝，吳煥淦，等.艾灸對克羅恩病大鼠結(jié)腸腫瘤壞死因子-α含量及艾灸鼠結(jié)腸上清液對培養(yǎng)的結(jié)腸上皮細(xì)胞內(nèi)緊密連接蛋白及其基因表達(dá)的影響［J］.針刺研究，2011，36（4）：235-241.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.07.023

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