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1、Cajal间质细胞研究进展摘要西班牙神经解剖学家Cajal首次在消化道肌肉层观察并描述了Cajal间质细胞的形态结构,发现他们在肠道内源性神经系统末梢发挥作用.后来人们进一步研究发现,他们是胃肠道起搏细胞,胃肠动力障碍性疾病与他们的分布和形态学异常有关.但在最近几年,人们在腺体、脉管系统、泌尿生殖系统中陆续鉴定出此类Cajal间质细胞,人们开始重视Cajal间质细胞在胃肠道以外器官和组织中的作用,?试图阐明他们的形态结构和生理功能.?这些细胞在形态学上与胃肠道Cajal间质细胞十分相似,但也存在少量迥异之处,他们
2、很可能属于Cajal间质细胞新的亚型.?这些发现将会使人们对Cajal间质细胞产生新的认识,同时也对Cajal间质细胞重新分类有着重要影响.关键词:Cajal间质细胞;慢波;起搏点1形态和发育1.1ICC的形态ICC主要分布在胃肠道自主神经末梢与平滑肌细胞之间,不同物种和区域的ICC形态结构存在一定差异.一般的,光镜下ICC呈纺锤状或星状,细胞核大,圆形或卵圆形,染色质分散,核周胞质少,一般有2-5个长的突起,相互连接形成网络.ICC的超微结构特征为:存在丰富的线粒体及中间丝,滑面内质网发达,高尔基体发育良好,有
3、内质网小泡和大量胞膜窖,具有中型及细的微丝,粗面内质网比较稀疏,几乎没有微管和游离核糖体,基板多不连续.ICC突起之间以及ICC突起与平滑肌细胞之间存在大量的缝隙连接,胞体与神经末梢紧密相连[1].1.2ICC的发育Wallaceetal[2]研究人类胚胎中ICC的发育情况,发现9wk胎儿消化道间质出现ICC,11wkICC开始环绕肠肌丛神经节,并建立紧密连接,14wk形成了较完整的ICC网络.研究证实了C-kit受体在ICC发育过程中的重要作用.胚胎期18d,C-kit阳性前体细胞若失去C-kit信号,则细胞发
4、育为纵形肌细胞,而一直接受C-kit信号通路持续刺激作用的细胞则持续表达C-kit,最终发育为ICC,成为胃肠道起搏细胞.C-kit信号是ICC表型发育的必需因素,这种信号传导的慢性丧失或缺失会导致ICC网络的断裂或消失,最终损害其正常生理功能.在肌间ICC发育成熟后,若阻断C-kit信号传递亦能导致ICC细胞表型向平滑肌细胞表型转变.Torihashietal[3]给出生后8d的小鼠注射抗Kit的mAb(ACK2),发现Kit受体被阻滞后,小鼠肠道中ICC几乎完全消失,但在ICC分布区域并没有发现细胞凋亡,取而
5、代之的是平滑肌表型细胞.这提示肠道起博区域ICC与纵形肌细胞由共同的C-kit阳性前体细胞发育而来,C-kit信号通路对维持ICC表型起着至关重要的作用,缺乏此信号ICC会转化为平滑肌表型细胞.因此C-kit信号不仅决定了ICC发育的谱系、形态和功能,而且在维持ICC出生后的细胞表型方面起着关键作用.2ICC与消化系统自从100多年前在胃肠道中发现ICC后,胃肠道中ICC一直是研究的热点.目前普遍认为ICC具有控制胃肠自主节律性运动的功能,主要参与胃肠道慢波电位产生和传播,他是胃肠道慢波的起搏细胞,同时在推进电活
6、动的传播以及介导神经信号传递中起着重要作用.2.1参与胃肠起博多数胃肠道区域在缺少外界刺激时,会自发产生电活动和机械活动.当观察胃肠道中平滑肌细胞电活动时,可以探测到持续的去极化波(慢波)有规律释放,而这些慢波是依赖于ICC产生[4].ICC产生起搏电流是胃肠道肌肉活动的基础,作为胃肠道电活动起搏点的ICC,在胃、小肠为肌间丛ICC,在结肠为肌间丛ICC和黏膜下层ICC.Nakagawaetal[5]在野生型小鼠空肠内能明显记录到自上而下的肠蠕动波,但在肠肌层缺少ICC的突变型W/WV小鼠空肠内没有发现肠蠕动波,
7、结果提示了肠肌层ICC是引起自发性肠蠕动的必需要素.ICC产生慢波的具体机制尚不完全清楚,目前认为ICC起搏是通过Ca2+通道产生非选择性电压依赖的Ca2+内向阳离子流[4],促使ICC除极化后触发慢波,一旦达到阈电位后产生动作电位,引起平滑肌收缩.近来发现,Cl-通道也参与了胃肠道起搏活动,他主要与静息膜电位以及慢波平台期兴奋性有关[6].由低阈值Ca2+电流提供足够的内向离子流激起起搏活动,电压依赖性K+通道完成复极?-环是ICC起搏的基本离子机制.2.2参与电活动的传播胃肠道大多数区域的ICC至少可以分为2
8、个独立的类,一类ICC形成网络,产生起搏电位;另一类ICC沿着平滑肌细胞分布,彼此之间形成紧密连接,参与慢波的传播.慢波通过ICC网络以及与ICC相连的平滑肌细胞传至远端肠道,进而引起和调制胃肠平滑肌的自发节律性收缩.有人去除狗结肠黏膜下ICC网络,残余的环行肌层没有慢波产生,但慢波仍然存在于已切除的肌层中.Yanagidaetal[7]研究发现,老鼠回肠部分切除术后肠道
