肺表面活性物质相关蛋白A研究进展-- 生理学

1、肺表面活性物质相关蛋白A研究进展- 生理学    肺表面活性物质相关蛋白(Pulmonary surfatcant-associated protein,SP)分为SP-A 、SP-B、SP-C和SP-D。SP-A为最先发现且在肺泡型上皮细胞(简称型细胞)中强烈表 达、含量最为丰富的蛋白。它的功能及合成分泌调控复杂，且因临床意义重大而成为近年研 究的热点。本文概述它的生物学特性、生理功能、分泌调节及最新研究现状。1SP-A的生物学特性1.1SP-A的合成细胞它除在型细胞中强烈表达外，它也在细支气管、支气管上皮内有灶性表达。体外培养 的人气管、支气管上皮细

2、胞内也能分泌SP-A，提示除型细胞外，部分细支气管甚至较大 传导性气道上皮细胞能合成SP-A，且SP的分布有种属差异。另外，人、大鼠、犬肺泡刷细 胞中有SP-A mRNA蛋白的表达。肺泡巨噬细胞(Alveolar macrophage,AM)中也检出SP-A 、SP-B和SP-D，可能是被AM吞噬的缘故。但并非所有SP均为肺特异性，最近中耳中发现SP，可能为SP-A；另外Rubio在大鼠空肠和结肠内检出了阳性SP-A，而在胃上皮中未发现。Dobbie6发现具有同样周期性和超微结构的SP-A在浆膜间皮细胞(胸膜、腹膜、心 包膜)和关节滑膜细胞中表达。1.2SP-A的分子生物学SP-A属糖结合蛋白

3、家族，种属间一级结构高度保守。人SP-A单体为由248个氨基酸组 成，分子量为26×103u38×103u，等电点为4.65.5,N端至C端依次为4个结构域：N 端区、胶原样区、茎区和C型凝集素糖识别域。人分泌型SP-A为6个三联螺旋亚单位组成的 分子量为700×103u的18聚体大分子复合物。人SP-A基因变异体很多，目前认为人SP-A 由2个功能基因(SP -A、SP-A )和1个假基因(它缺乏功能性基因的前半部分)组成，定位在第10号染色体 长臂中部。SP-A、SP-A同源性高达96%，仅6个位置残基不同。灵长类有1个SP-A原基 因可复制产生SP-A和1个

4、祖先基因，后者可分化为假基因、SP-A，而大、小鼠、兔仅 有1个SP-A基因。2SP-A的生理功能SP-A的功能较为复杂，但主要为以下几种：2.1参与肺泡表面活性膜的形成和代谢SP-A和SP-B协同作用，促进肺表面活性物质(PS)板层体结构转化为管髓体结构，SP- A在管髓体中有优先定位作用，提供此网络支架。SP-A再与SP- B和SP-C协作使管髓体进一步扩展为磷脂单分子层，并维持单分子层的稳定，此过程需Ca 2+参予，Ca2+与SP-A上Ca2+结合位点结合诱发SP-A变构是介导其与磷脂 和疏水性蛋白结合的关键步骤。将SP-A加入含SP-B的二棕榈酰卵磷脂(DPPC)和磷脂酰甘油 混合物中

5、，可见类似管髓体结构形成。去除SP-A或SP-B均不能形成此结构，表明SP-A、B 是管髓体形成的必需成分。2.2SP-A可稳定细胞内外PS，为自身调节因子体外实验发现SP-A不增加型细胞对脂质的内吞，但增加其对脂质的摄取，并抑制磷 脂分泌，使肺泡内PS水平下降，保证肺泡PS含量适当，可能通过型细胞表面SP-A受体介 导1。2.3参与局部防御SP-A具有密封作用，可限制血浆蛋白进入肺泡腔，并可增加PS对血浆蛋白的抵抗力， 避免血浆抑制因子(多种蛋白)对肺泡PS的抑制作用，保证PS生理功能的发挥9。W alther发现SP-A可使型细胞对脂质体包埋的SOD、过氧化氢酶的摄取增加2倍，有助于提 高

6、型细胞的抗氧化能力，而SP-B、SP-C无此作用。2.4调节局部免疫和炎症反应SP-A与C3bR或Fc5R有协同作用，增加对补体或IgG包被颗粒的吞噬。Kremlev发现SP-A可作为天然多克隆激活物刺激淋巴细胞增殖，逆转PS脂质成分的抑制作用，提示SP-A与PS脂质成分相互拮抗参与肺特异性免疫调控。AM上有SP-A的特异性结合位点，SP-A可调理AM功能，促进其趋化活性，增加AM对调理的细菌、红细胞的吞噬作用，它还可刺激AM的有丝分裂；SP-A通过C型凝集素糖识别域识别金葡菌等细菌的膜抗原，通过胶原样区与吞噬细胞表 面胶凝素R结合、调理吞噬。SP-A可趋化AM并刺激其产生氧自由基，它对吞噬全

7、过程均有促 进作用。Blau发现SP-A可促进型细胞，AM产生集落刺激因子和白介素3，而对肺泡纤维母 细胞无此效应13。以上提示SP-A在肺局部抗感染防御调控中可能起重要作用， 因为肺泡腔中补体、免疫球蛋白含量少，而SP-A量足够，因而对调节肺部炎症有较重要意义。3SP-A合成与分泌的调控糖皮质激素对SP-A基因作用呈剂量依赖性双向调节，而刺激和抑制效应主要取决于增 加转录和降低mRNA的稳定性两方面。在培育的胎肺中，地塞米松浓度为10-1010 -9 mol/L时可提高SP-A mRNA水平；而浓度在109 mol/L以上其转录和表达均 下降。但激素对胎肺发育是通过间质起作用的，间质少时，激

8、素不能促进分离型细胞合成 PS增加，而激素可刺激含成纤维细胞的型细胞培养液合成PS增加，这一过程由何种因子介 导尚不清楚。动物实验发现cAMP是SP-A基因的强激活剂，与激素协同更显著，凡增加内源性cAMP 的物质，如-干扰素、表皮生长因子12等均可促进SP-A转录和表达。Breed等 也发现糖皮质激素和cAMP可促进体外培养的人胎肺SP-A基因转录，后者还促进型细胞的 分化率11。cAMP调节人肺SP-A基因的作用较调节SP-A明显，SP-A上游 序列的296碱基对主要指导cAMP诱导的蛋白合成8。Borok用角质化生长因子(KGF)处理型细胞后SP表达增加，表明KGF调节AT显型 16。S

9、ugahar也发现KGF促进体外培养的大鼠SP-A、SP-B mRNA的表达，而对SP-C mRN A无影响，该效应可被KGF单抗阻断14。Xu等17的实验也证明了以上观 点。肿瘤坏死因子-(TNF-，tumor necrosis factor )可降低型细胞内SP-A的含 量，但Pryhuber5却认为TNF-对SP-A mRNA影响很小。转化生长因子、佛波 脂、胰岛素等也可减少SP-A合成，但有人认为转化生长因子3对地塞米松所致SP-A升 高无明显影响，它却可以通过肺成纤维细胞抑制地塞米松对SP-B和SP-C的作用。Sugahara 等培养型细胞时在EHS(Engelbreth-Holm-

10、Swarm)基膜上加入胰岛素、霍乱毒素、表皮生 长因子等可溶性因子与未加可溶性因子组比较，发现前者SP-A和SP-C mRNA比后者低，表 明可溶性因子与EHS之间的相互作用对型细胞增殖影响明显15。促分泌素通过 增大型细胞表面的SP-A受体密度从而增加SP-A的结合位点4。Shannon等的研 究表明细胞骨架能稳定SP mRNA，如用细胞松弛素、秋水仙碱处理型细胞，SP-A mRNA的 半衰期受到影响，SP-A合成量下降。Griffin发现型细胞与纤维母细胞共同培养时可分泌 胰岛素样生长因子-1(IGF-1)来刺激纤维母细胞胶原-分泌，后者对型细胞的营养作 用使SP-A mRNA表达上升7。

11、尽管目前关于SP-A合成调控的研究很多，但到目前，SP-A的基因转录调控机制还尚未 完全阐明。4SP-A的临床意义羊水中SP-A可判断胎肺发育情况；SP-A可用于评价肺气血屏障完整性，也可作为检测 肺分泌细胞变化的外周标志3。SP-A与许多肺疾病密切相关，它可作为诊断肺腺 癌的特异性标记物10；SP-A与ARDS严重程度呈负相关，SP-A含量下降可作为AR DS敏感标志，甚至可作为急性肺损伤高危患者预警和预后指标。同时，因SP-A的含量变化 先于X胸片改变，故它可用于肺疾病疗效监测2。SP-A与肺炎、肺泡蛋白沉着症 结节病、过敏性肺泡炎、特发性肺间质纤维化和支气管哮喘等疾病的发病有关。新生儿A

12、RDS 、支气管发育不良、慢性肺损伤等则可能与SP-A缺陷有关。综上所述，SP-A功能、分泌调节复杂，临床意义重大，同时，PS替代疗法已初步取得 较好的临床效果，因此SP-A的制备和临床大规模应用成为未来的研究方向。作者简介：郝嘉，男，26岁，住院医师，硕士研究生作者单位：(第三军医大学附属新桥医院心血管外科) 重庆，400037 参考文献1Strayer D S, Yang S, Jerng H H. Surfactant protein A-binding p roteins. Characterization and structures. J Biol Chem,1993,268(25

13、):186793Hermans C, Bernard A. Pneumoproteinaemia: a new perspective in the asse ssment of lung disorders. Eur Respir J,1998,11(4):8014Chen Q, Bates S R, Fisher A B. Secretagogues increase the expression of surfactant protein A receptors on lung type cells. J Biol Chem,1996,271(41): 252775Pryhuber G

14、S, Bachurski C, Hirsch R, et al. Tumor necrosis factor- alpha decreases surfactant protein B mRNA in murine lung. Am J Physiol,1996,270( 5Pt1):L7146Dobbie J W. Surfactant protein A and lamellar bodies: a homologous secr etory function of peritoneum, synovium, and lung. Perit Dial Int,1996,16(6):5747

15、Griffin M, Bhandari R, Hamilton G. Alveolar type cell-fibroblast in teractions, synthesis and secretion of surfactant and type collagen. J Cell S ci,1993,105(Pt2):4238Young P P, Mendelson C R. ACRE-like element plays an essential role in cAMP regulation of human SP-A2 gene in alveolar type cells. Am

16、 J Physiol,19 96,271(2Pt1):L2879Hallman M, Merritt T A, Akino T, et al. Surfactant protein A, phosp hatidylcholine, and surfactant inhibitors in epithelial lining fluid. Correlatio n with surface activity, severity of respiratory distress syndrome, and outcome in small premature infants. Am Rev Resp

17、ir Dis,1991,144(6):137610Shijubo N, Tsutahara S, Hirasawa M, et al. Pulmonary surfa ctant protein A in pleural effusions. Cancer,1992,69(12):290511Breed D R, Margraf L R, Alcorn J L, et al. Transcription factor C/ EBP delta in fetal lung: developmental regulation and effects of cyclic adenosin e 3,5

18、-monophosphate and glucocorticoids. Endocrinology,1997,138(12):552712Klein J M, Fritz B L, Mccarthy T A. Localization of epidermal growth f actor receptor in alveolar epithelium during human fetal lung development in v itro. Exp Lung Res,1995,21(6):91713Blau H, Riklis S, Kravtsov V, et al. Secretion

19、 of cytokines by rat alveolar epithelial cells: possible regulatory role for SP-A. Am J Physiol,199 4,266(2Pt1):L14814Sugahara K, Rubin J S, Mason R J, et al. Keratinocyte growth facto r increases mRNA for SP-A and SP-B in adult rat alveolar type cells in cult ure. Am J Physiol,1995,269(3Pt1):L34415Sugahara K, Mason R J, Shannon J M. Effects of soluble factors and ext racellular matrix on DNA syntheis and surfactant gene expression in primary