二型肺泡上皮细胞

Ⅱ型肺泡细胞(ATⅡ)又称颗粒肺泡细胞,散在分布于ATⅠ肺泡细胞(ATⅠ)之间及其相邻的肺泡间隔结合处。其体积较小,呈立方形,表面稍突向肺泡腔。细胞核大而圆,胞质染色较浅淡,胞质中常见空泡。数量较ATⅠ多,ATⅡ占肺泡上皮细胞总数的14%到16%,但仅覆盖5℅的肺泡表面。ATⅡ体积比ATⅠ小很多,人约为900um3 .在细胞游离面有较多的短微绒毛,尤其在细胞边缘部更多。细胞表面有 MPA凝集素,对α-半乳糖残基有特异性反应。相邻细胞以紧密连接或中间连接相连,胞质内有较多的线粒体和粗面内质网,还有多泡体、溶酶体和板层体[1]。ATⅡ是肺泡上皮细胞的"干细胞",它的功能多样:能增殖成新的ATⅡ,还可以分化为其他上皮细胞如ATⅠ;合成和分泌表面活性物质的功能;肺水转运功能;强大的免疫功能。这些功能与以下疾病有密不可分的关系。
- 中文名称 Ⅱ型肺泡细胞
- 外文名称 ATⅡ
- 别称 颗粒肺泡细胞
- 细胞特点 体积较小,呈立方形,细胞核大
- 功能 增殖,分化,合成,分泌,转运,免疫
肺损伤
目前多认为在呼吸道的不同部位可能存在不同的干细胞。ATⅡ被认为是肺泡上皮的干细胞。肺泡上皮仅有两种类型的上皮细胞,即ATⅠ和ATⅡ。多数学者认为,ATⅡ是这两种类型肺泡上皮的祖细胞(progenitor)。在正常的细胞更新及损伤修复过程中,它既可以分化为ATⅠ,也可以通过有丝分裂产生子代ATⅡ以维持自身的细胞群。
ATⅡ这种增殖特点还与损伤修复有关。李文斌等[2]研究发现维甲酸(RA)通过降低ATⅡ凋亡、坏死从而对高氧肺损伤具有保护作用。花少栋[3]等人在研究观察新生兔机械通气肺损伤在不同时点肺组织超微结构的改变时发现,在正常情况下ATⅡ转化为ATⅠ以修复肺损伤,当造成ATⅡ凋亡严重时修复受阻,造成肺损伤加剧。这些说明了ATⅡ增殖,转化与肺损伤及其修复有着密切的关系。
肺损伤往往会伴随着肺水肿等症状。而对ATⅡ的研究改变了人们对肺水肿形成机制的传统认识。以往认为肺泡两侧压力差的变化是造成肺水肿的直接原因。近年发现,ATⅡ具有强大的液体转运能力,对肺泡内液体的产生和清除具有重要意义。Folkesson等[4]对博来霉素(bleomycin)造成的亚急性肺损伤大鼠的肺水转运功能进行了连续观察。他们通过检测125I标记白蛋白的变化来测量肺泡液体通透性改变,计算肺泡内液体清除率(alveolar liquid clearance,ALC)。损伤后1 h,ALC上升110%,4 h上升75%,60 d后才降至正常。同时肺泡上皮对蛋白的通透性也显著增加。与此同时,ATⅡ细胞膜上钠离子通道数量却减少了52%,提示单个细胞转运肺泡液体能力下降。
进一步的研究表明,某些生长因子可以增加ALC。Borok等[5]以无血清聚碳酸酯滤膜上培养基培养肺泡细胞, 4 d后加入角质化细胞生长因子 (Keratinocyte growthfactor, KGF)10 ng/ml, 暴露后 6~8 d NKA- α1 亚基的mRNA 表达增加 41%, NKA- α1 亚基和 NKA- β1 亚基蛋白各增加 70%、31%。结果表明 KGF 通过增加钠泵表达, 提高肺泡细胞的主动转运能力。Sznajder 等[6]通过给大鼠雾化吸入少量表皮细胞生长因子(EGF),将 Na+转运和 ALC 提高 40%。以上研究结果表明, ARDS(急性呼吸窘迫综合症) 同肺泡细胞的破坏和液体转运功能不足相关, 利用促进肺泡细胞的药物如KGF、EGF可能对肺水肿有疗效。
近年研究发现,ATⅡ还具有复杂的免疫功能,它一方面能直接合成多种免疫调节物质,如补体C2、C3、C4、C5和白介素-3等,另一方面,其合成的重要产物SP-A可与细菌表面脂多糖(LPS)中脂质A结合,起到活化型配基的作用,调节肺泡巨噬细胞的各种功能,增加对微生物的吞噬作用[7]。这些构成了肺损伤时引起发炎的重要因素。ATⅡ合成,分泌的表面活性物质PS降低肺泡表面气液表面张力,防止呼气时肺泡过度塌陷、吸气时肺泡过度膨胀,以维持肺泡形态,它可以减轻肺损伤的有害反应。另外研究表明ATⅡ不仅分泌PS,还和肺泡巨噬细胞共同负责清除PS,还可能参与了PS的循环利用。
相关疾病
(1)与肺炎的联系
肺炎是个较为广义的肺部疾病名称。其具体包括普通型间质性肺炎( usual interstitial pneumonia, UIP) 、脱屑性间质性肺炎( desquamative interstitial pneumonia, DIP)、急性间质性肺炎( acute interstitial pneumonia, AIP)以及非特异性间质性肺炎( nonspecific interstitial pneumonia, NSIP)[8]。也有从组织学上分为UIP、NSIP、DIP、机化性肺炎(OP)、弥漫性肺泡损伤(DAD)、呼吸性细支气管炎(RB)和淋巴细胞性间质性肺炎(LIP)[9]。其中有研究发现对ATⅡ有影响的肺炎有NSIP[10]、UIP、AIP、LIP和OP(主要是隐原性机化性肺炎)[11],其表现的共同特点为ATⅡ出现肥大、增生,而增生的主要目是为修复上皮细胞,其中有关促进ATⅡ增生的因子, 经3H胸腺脱氧嘧啶核苷和溴化脱氧尿核苷的DNA合成能试验证实有: 肝细胞增殖因子(HGF)、角化细胞生长因子(KGF),上皮增殖因子(EGF)、a 纤维母细胞增殖因子(aFGF)、转化生长因子α(TGFα) 等增殖因子, 据报道, 这些因素系促进初代培养ATⅡ DNA合成的因子[12]。
其增生原因及参与肺部炎症反应包括:AT II 通过分泌细胞因子、炎症介质参与炎性细胞间的相互作用,AT II 能抑制淋巴细胞增生,但对淋巴细胞的激活无抑制。具体包括分泌的细胞因子能够增强MΦ,PMN粘附作用而增强其免疫和吞噬能力;调控进入肺泡中的炎性细胞量;调节免疫反应,避免炎症反应太强而造成组织损伤;分泌a-酸性糖蛋白(AGP),从而调节炎症细胞的活化,抑制PMN细胞趋化因子及丝裂原诱导的淋巴细胞增生,诱导巨噬细胞产生大量IL-1Rα,有助于抗炎;促进自身的增生,利于损伤肺的修复[13]。
(2)与呼吸性疾病的联系
主要相关的疾病是急性呼吸窘迫综合症(ARDS),AT II对肺泡内水份的清除能力,合成、分泌及损伤后的修复能力,以及对其生长、分化的调节在病程的进展和转归中起着重要作用[15]。具体过程[14]可见流程图所示

主要的尝试治疗有:使肺泡细胞再生;调节纤维蛋白的代谢和成纤维细胞的增生。例如肺泡细胞生长因子的引入,从而使AT II恢复再生的能力,或是使其增生达到修复的目的,如果损伤的上皮得不到恢复,就会使上皮下黏性基膜持续暴露而受到损害,进而破坏了基膜可以为募集的细胞和增生的细胞提供迁移路径,使正常肺结构不能保持,破坏了肺组织的修复的支架[16]。
同时又研究发现严重急性呼吸综合症(SARS)的早期和中期,有冠状病毒颗粒侵染了AT II,表现为AT II胞质中冠状病毒包涵体。其中有A型病毒样颗粒,具有同心圆外膜、低电子密度核心,大小为80~160 nm[17]。
(3)相关治疗肺炎的尝试
利用化学药物治疗,例如有研究发现利用氨溴索可以治疗铜绿假单包菌肺炎对AT II的损伤治疗,包括减小板层小体的损伤趋势,和增加内源性表面活性物质的产生及释放[18];也有通过AT II为肺中干细胞的特点,利用分子克隆法制作转基因载体,并利用显微注射法注入小鼠的受精卵中,构建了AT II特异表达SARS冠状病毒蛋白的转基因小鼠,为深入研究该基因的病理生理学效应提供基础[19]。
肿瘤
AT II属于多能干细胞性质的细胞,因此可以成为肿瘤的起源细胞。与AT II有关的肿瘤有良性也有恶性。良性肿瘤包括肺泡性腺瘤(alveolar adenoma, AA)、乳头状腺瘤(papillary adenoma, PA)和肺硬化性血管瘤(sclerosinghemangioma of the lung, SHL)。恶性肿瘤即细支气管肺泡癌(bronchioloalveolar carcinoma,BAC)[20]。各型肿瘤的临床症状、病理形态虽各不相同,但肿瘤细胞在免疫表型及超微结构上均显示出AT II的特点。
良性肿瘤。AA临床上多见于中老年妇女,无症状。通常为位于肺外周部的孤立结节,境界清楚,直径1-2厘米,灰白或灰褐色。光镜:此瘤由大小不等的囊腔组成。囊内含嗜酸性颗粒物质,PAS染色阳性。囊腔表面衬以钉突状或立方状细胞。囊腔间为厚度不等的纤维性间隔。肿瘤细胞免疫标记及电镜观察均显示AT II的特点[21]
PA光镜:肿瘤境界清楚,呈膨胀型生长。瘤组织由分支的乳头状结构组成,轴心富含纤维血管组织。乳头表面被覆单层立方至柱状上皮。细胞大小一致,分化好,核圆形或卵圆形,有时可见嗜酸性核内包涵体。胞浆嗜酸性,无坏死及核分裂。肿瘤细胞免疫标记及电镜观察显示AT II的分化特点[22]。
SHL 目前,大多数学者认为SHL是一种良性肿瘤,有内皮细胞、间皮细胞、上皮细胞和神经内分泌细胞等几种学说。其中,上皮起源是目前受到广泛支持的观点。光镜:肿瘤由片状实性细胞区、腺样乳头区、血管瘤样区和纤维硬化区4种结构组成。由立方细胞及浅染细胞构成。立方细胞胞浆嗜酸性,核小而一致,被覆在乳头表面,血管瘤样区的血管样结构的腔面及实变区的裂隙内。浅染细胞圆形或多角形,大小一致,胞浆丰富、淡染或略嗜酸,核圆或卵圆形,可见小的核仁,核分裂像极少见,细胞界限不清。该细胞构成片状实性细胞区,或呈巢状分布在乳头的轴心、腔隙之间的间质及纤维硬化区内。免疫标记:立方细胞和多角细胞共同表达TTF-1和EMA[23、24]。电镜观察:肿瘤细胞顶部有微绒毛,胞浆内散在髓鞘样小体。瘤细胞间隙含有基膜样物质,且与瘤细胞的微绒毛状突起密切接触。上述特征均显示出向AT II分化的特点。
恶性肿瘤 BAC在我国占肺癌的20%。男性多发,发病高峰年龄40-60岁。现已确认BAC是一种异源性肿瘤,可来源于细支气管的Clara细胞, AT II及化生的黏液细胞。在临床及病理表现上,都具有与一般腺癌不同的特点。临床上,约50%以上的患者为无症状的外周孤立结节,常因其它原因进行胸部影像检查时偶然发现。有些孤立结节型BAC生长缓慢,经数年而无播散,但也有最初为孤立结节,可迅速发展出卫星转移灶,进而播散至双侧肺者。BAC是唯一可引起患者进行性呼吸困难的肺癌。大体类型可分为3型:孤立结节型、多发结节型、弥漫型。光镜: BAC从细胞特征上可分为非黏液细胞型和黏液细胞型。前者90%向Clara细胞分化,小部分向AT II分化。各型组织结构基本相同,具有单纯的细支气管肺泡样生长方式,无间质、血管和胸膜浸润。向AT II分化者,肿瘤细胞呈立方状或圆顶形,胞浆呈细泡状或明显的泡沫状,胞核多位于细胞顶端,可见核内包涵体,呈均匀红染的圆形小体,位于核中央,PAS染色阳性。免疫标记:SP、TTF-1阳性[25]。电镜观察:癌细胞腔缘有发达而整齐的微绒毛,胞质中可见嗜锇性板层小体[26]。
近年来,随着研究手段的不断改进,逐渐形成了较为一致的看法,认为它们都是AT II来源的肿瘤,其肿瘤细胞的免疫表型及超微结构均显示出明显的AT II分化的特点。
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