Informatie

Wat is de rol van lamellaire lichamen in longcellen?


Er is gevonden dat lamellaire lichamen worden uitgescheiden in longcellen. Veel van hun geassocieerde eiwitten zijn geïdentificeerd. Wat is de huidige consensus of onderzoek over de functie die deze lamellaire lichamen spelen in de longen?

(Bron antwoorden, alstublieft)


Welnu, het artikel gepubliceerd in Nature 2003:

Ondanks twee decennia van vooruitgang in het begrijpen van de rol van LG's en hun inhoud in de epidermale barrièrefunctie, is er bijna niets bekend over de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de assemblage van deze unieke organellen.source: http://www.nature.com/jid/journal /v120/n4/full/5601763a.html

Sindsdien verscheen het woord "Lamellar Granule" nog maar 5 keer in tijdschriften:

1: Sando GN, Zhu H, Weis JM, Richman JT, Wertz PW, Madison KC. Caveolin-expressie en lokalisatie in menselijke keratinocyten suggereren een rol in de biogenese van lamellaire korrels. J Invest Dermatol. 2003 april;120(4):531-41. PubMed PMID: 12648214.

2: Akiyama M. De rollen van ABCA12 bij de vorming van epidermale lipidebarrière en differentiatie van keratinocyten. Biochim Biophys Acta. 2014 maart;1841(3):435-40. doi: 10.1016/j.bbalip.2013.08.009. Epub 2013 15 aug. Review. PubMed PMID: 23954554.

3: Sakai K, Akiyama M, Sugiyama-Nakagiri Y, McMillan JR, Sawamura D, Shimizu H. Lokalisatie van ABCA12 van het Golgi-apparaat naar lamellaire korrels in menselijke bovenste epidermale keratinocyten. Exp Dermatol. 2007 nov;16(11):920-6. PubMed PMID: 17927575.

4: Lee WS, Oh TH, Chun SH, Jeon SY, Lee EY, Lee S, Park WS, Hwang S. Integraal lipide in menselijke haarzakjes. J Onderzoek Dermatol Symp. Proc. 2005 december;10(3):234-7. PubMed PMID: 16382672.

5: Kelsell DP, Norgett EE, Unsworth H, Teh MT, Cullup T, Mein CA, Dopping-Hepenstal PJ, Dale BA, Tadini G, Fleckman P, Stephens KG, Sybert VP, Mallory SB, North BV, Witt DR, Sprecher E, Taylor AE, Ilchyshyn A, Kennedy CT, Goodyear H, Moss C, Paige D, Harper JI, Young BD, Leigh IM, Eady RA, O'Toole EA. Mutaties in ABCA12 liggen ten grondslag aan de ernstige aangeboren huidziekte harlequin ichthyosis. Ben J Hum Genet. 2005 mei;76(5):794-803. Epub 2005 8 maart. PubMed PMID: 15756637; PubMed Centraal PMCID: PMC1199369.

6: Ishida-Yamamoto A, Deraison C, Bonnart C, Bitoun E, Robinson R, O'Brien TJ, Wakamatsu K, Ohtsubo S, Takahashi H, Hashimoto Y, Dopping-Hepenstal PJ, McGrath JA, Iizuka H, ​​Richard G, Hovnanian A. LEKTI is gelokaliseerd in lamellaire korrels, gescheiden van KLK5 en KLK7, en wordt uitgescheiden in de extracellulaire ruimten van het oppervlakkige stratum granulosum. J Invest Dermatol. 2005 februari;124(2):360-6. PubMed PMID: 15675955.

Volgens het laatst genoemde artikel[6]:

  • LG (Lameller-granule) vormt een gespecialiseerd secretiesysteem in de epidermis.

  • LG worden gezien als geïsoleerde ovaalvormige korrels in post-inbeddingsmethoden, terwijl ze verschijnen als delen van gerolde buisvormige structuren in cryo-ultramicrotomie

  • Het resultaat benadrukt de biologische betekenis van LG bij de regulering van protease-activiteiten.

  • LEKTI-labels werden geaggregeerd en niet gelijkmatig verdeeld over het LG-systeem, wat wijst op de heterogene aard van de LG (Ishida-Yamamoto et al, 2004).

  • Biologisch actieve fragmenten afgeleid van LEKTI worden extracellulair vrijgegeven (Bitoun et al, 2003).

  • LEKTI-labels werden gezien in de extracellulaire ruimten in de oppervlakkige granulaire lagen en de eerste verhoornde laag met afgifte vanaf de apicale zijde van de bovenste granulaire cellen. Aggregaten van LEKTI-immunolabels waren ook nauw geassocieerd met het TGN46-positieve trans-Golgi-netwerk.

  • Dubbele labeling met antilichamen tegen glucosylceramide, een bekend LG-molecuul, toonde aan dat elk een afzonderlijk domein van de buisvormige structuur met kralen inneemt

  • De ultrastructurele lokalisatie van LEKTI werd vergeleken met die van KLK7. Zoals eerder gemeld (Sondell et al, 1995; Ishida-Yamamoto et al, 2004), was KLK7 gelokaliseerd in het LG-systeem, maar was het niet co-gelokaliseerd met LEKTI in keratinocyten.

  • Deze bevinding suggereert dat LEKTI eerder tot expressie wordt gebracht en wordt afgegeven dan zijn doelproteasen, wat consistent is met een rol bij het voorkomen van voortijdige proteolyse van extracellulaire matrixeiwitten of celoppervlakadhesiemoleculen en bij het beheersen van de timing van desquamatie.

Bron: [6]. http://www.nature.com/jid/journal/v124/n2/fig_tab/5602696f4.html


(bron: natuur.com)

Onderschrift: Lymfo-epitheliale Kazal-type-gerelateerde remmer (LEKTI) wordt getransporteerd door het lamellaire granule (LG) systeem. Post-inbedding immuno-elektronenmicroscopie met behulp van Lowicryl HM20 hars (A, D) en een cryo-ultramicrotomie methode (B, C, E). (A, B) LEKTI-signalen (zwarte pijlen) worden gedetecteerd in de LG met behulp van polyklonale antilichamen tegen D8-D11 in (A) en D1-D6 in (B). Merk op dat LG worden gezien als geïsoleerde korrels in de post-inbeddingsmethode (A), maar verschijnen als gerolde buisvormige structuren in de cryo-ultramicrotomie (B). Bij beide methoden worden lamellaire interne structuren gezien (witte pijlen). (C) LEKTI wordt uitgescheiden vanaf de apicale zijde van de bovenste granulaire cellen (pijlen). d, desmosomen. Polyklonaal antilichaam tegen D8-D11 en desmogleïne 1 monoklonaal antilichaam werden gebruikt en werden gelabeld met respectievelijk 5 en 10 nm immunogold. (D) LEKTI-antilichaam tegen D8-D11-labels zijn nauw verbonden met die van het TGN46-positieve trans-Golgi-netwerk. (E) LEKTI (monoklonaal antilichaam, 5 nm gouden labels) en glucosylceramiden (GlcCer, 10 nm gouden labels) zijn gelokaliseerd binnen dezelfde continue gerolde buisvormige structuur van het LG-systeem.


AP-3-afhankelijke targeting van flippase ATP8A1 op lamellaire lichamen onderdrukt activering van YAP in alveolaire epitheliale type 2-cellen

We identificeren AP-3-gemedieerde targeting van flippase ATP8A1 naar lamellaire lichamen, lysosoom-gerelateerde organellen die pulmonale oppervlakteactieve stof opslaan voor secretie uit alveolaire epitheelcellen. Genetisch AP-3 verlies in gekweekte alveolaire epitheelcellen en in de parel muismodel veroorzaakt ATP8A1-retentie bij vroege sortering en/of recycling van endosomen en gelijktijdige accumulatie van fosfatidylserine op endosomale membranen. Dit veroorzaakt op zijn beurt een toxische functiewinst door middel van Yes-activerend eiwit en initieert longbeschadigingsprogramma's die kunnen bijdragen aan progressieve longfibrose geassocieerd met Hermansky Pudlak-syndroom type 2.


Inhoud

In alveolaire cellen dienen de fosfatidylcholines (fosfolipiden op basis van choline) die in de lamellaire lichamen worden opgeslagen als longsurfactant nadat ze uit de cel zijn vrijgegeven. In 1964 identificeerde John Balis met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie, dat in die tijd een relatief nieuw hulpmiddel was voor ultrastructurele opheldering, de aanwezigheid van lamellaire lichamen in type II alveolaire cellen, en merkte verder op dat bij hun exocytotische migratie naar het alveolaire oppervlak, lamellaire inhoud zou uniform ontrafelen en zich verspreiden langs de omtrek van de alveolus, waardoor de oppervlaktespanning en op dezelfde manier de vereiste alveolaire opblaaskracht wordt verlaagd. Α]


MATERIALEN EN METHODES

Cel cultuur

Mv1Lu nerts longepitheelcellen, mock-getransfecteerde Mv1Lu-cellen (C1) en de GlcNAc-TV-getransfecteerde Mv1Lu-cellijnen (R2, M9 en M1) (Demetriou et al., 1995) werden gekweekt in Dulbecco's gemodificeerde Eagle's medium aangevuld met glutamine, niet-essentiële aminozuren (Life Technologies, Oakville, Ontario, Canada) en 10% FBS (Immunocorp, Laval, Quebec, Canada) in een lucht-5% CO2 atmosfeer bij een constante vochtigheid van 37°C. Het medium van de getransfecteerde cellijnen (C1, R2, M9 en M1) werd aangevuld met 600 g/ml G418 (Life Technologies) om het getransfecteerde fenotype te behouden. Voor alle experimenten werden cellen uitgeplaat met een dichtheid van 40.000 cellen/cm2, en het medium werd elke 2 dagen vervangen. Leupeptine (Roche Diagnostics, Laval, Quebec, Canada) werd toegevoegd aan celculturen in een concentratie van 2 g/ml en 3-MA (Sigma, St. Louis, MO) werd toegevoegd in een concentratie van 10 mM.

Immunofluorescentie

Cellen gekweekt op glazen dekglaasjes werden gefixeerd door de toevoeging van voorgekoelde (-80°C) methanol/aceton (80:20% vol/vol) direct aan de dekglaasjes en vervolgens gedurende 15 minuten bij -20 °C geplaatst. Na fixatie werden de cellen uitgebreid gespoeld met PBS, pH 7,4, aangevuld met 0,1 mM Ca2+ en 1 mM Mg 2+ (PBS/CM), en vervolgens gedurende 15 minuten geïncubeerd met PBS/CM met 0,5% BSA bij kamertemperatuur. om niet-specifieke binding te verminderen. LAMP-2-distributie werd bepaald met behulp van het AC17 anti-LAMP-2-antilichaam (Nabiet al., 1991 Nabi en Rodriguez-Boulan, 1993) gevolgd door FITC- of Texas Red-geconjugeerde secundaire antilichamen (Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). Detectie van de verdeling van L-PHA-reactiviteit werd uitgevoerd met behulp van rhodamine-geconjugeerd L-PHA (E-Y Laboratories, San Mateo, CA). Na labeling werden de dekglaasjes gemonteerd in Airvol (Air Products and Chemicals, Allentown, PA). Gelabelde cellen werden bekeken in een Zeiss (Thornwood, NY) Axioskop fluorescentiemicroscoop uitgerust met een 63x Plan Apochromat-objectief en fluorochroom-selectieve filters. Beelden werden gefotografeerd met Eastman Kodak (Rochester, NY) T-Max 400-film. Confocale microscopie werd uitgevoerd met het 60 × Nikon (Tokyo, Japan) Plan Apochromat-objectief van een tweekanaals Bio-Rad (Hercules, CA) MRC 600 confocale laserscanningmicroscoop uitgerust met een krypton/argonlaser en afgedrukt met een polaroid (Cambridge , MA) TX1500 videoprinter.

Elektronenmicroscopie

Op petrischalen gekweekte cellen werden gespoeld met 0,1 M natriumcacodylaat, pH 7,3, en gedurende 60 minuten bij 4°C gefixeerd met 2% glutaaraldehyde. De gefixeerde cellen werden gespoeld in cacodylaatbuffer, van de petrischaal geschraapt en door centrifugeren verzameld. De celpellet werd 60 minuten achteraf gefixeerd met 2% osmiumtetroxide bij 4 ° C, gedehydrateerd en ingebed in LR-White-hars (MecaLab, Montreal, Quebec, Canada). Ultradunne coupes (80 nm) werden gecontrasteerd met uranylacetaat en loodcitraat en gevisualiseerd met een Phillips (Eindhoven, Nederland) 300 of Zeiss CEM902 elektronenmicroscoop. Kwantificering van de expressie van MLB's en van inclusielichamen in de 3-MA-experimenten werd bepaald door het cytoplasma (exclusief de kern), de MLB's en de inclusielichamen uit 10 afbeeldingen bij een vergroting van 4400 x te bepalen en het gebied van de omschreven gebieden te bepalen . MLB's werden gedefinieerd als membraangebonden cytoplasmatische organellen die ten minste drie verschillende perifere concentrische membraanlamellen presenteren. MLB's waren ofwel volledig samengesteld uit concentrische lamellen of concentrische lamellen die een enkele dichte kern omringen. Inclusion bodies, of AVl, werden gedefinieerd door de aanwezigheid van meerdere interne structuren omgeven door een beperkend membraan bestaande uit enkele of meerdere membranen en konden morfologisch worden onderscheiden van MLB's.

Schraaplading van FITC-dextran

FITC-dextran werd met schrapen in M9-cellen geladen, in wezen zoals eerder beschreven (McNeil et al., 1984). Cellen werden gedurende de nacht uitgeplaat tot semiconfluentie en vervolgens driemaal gespoeld in koude PBS/CM en gedurende 15 minuten op ijs geïncubeerd om de kweken af ​​te koelen. Koude PBS/CM (0,5 ml) met 2,5 mg/ml lysine-fixeerbaar 10.000 molecuulgewicht FITC-dextran (Molecular Probes, Eugene, OR) werd aan de kweekschaal toegevoegd en de cellen werden onmiddellijk van de schaal geschraapt in de geconcentreerde FITC. -dextran oplossing. De celsuspensie werd snel verdund in 40 ml koude PBS/CM en in de kou gecentrifugeerd om de cellen te pelleteren. Het laden met schraapsel werd uitgevoerd bij 4°C en de cellen werden snel verdund in koude PBS/CM om de mogelijkheid van opname van FITC-dextran door vloeistoffase-endocytose te verminderen. De celpellet werd opnieuw gesuspendeerd in kweekmedium en de cellen werden gedurende 2, 24, 48 of 72 uur uitgeplaat in normaal medium of in medium dat 10 mM 3-MA bevatte vóór fixatie met 3% paraformaldehyde en immunofluorescentielabeling met anti-LAMP- 2 en Texas Red-geconjugeerde secundaire antilichamen. Kwantificering van autofagische activiteit werd uitgevoerd door het aantal met FITC-dextran beladen cellen te tellen die FITC-labeling van LAMP-2-positieve lysosomale structuren vertonen.


  • Moleculaire biologie
  • Long- en ademhalingsgeneeskunde
  • Klinische biochemie
  • Cellenbiologie
  • APA
  • Standaard
  • Harvard
  • Vancouver
  • Auteur
  • BIBTEX
  • RIS

Onderzoeksoutput : Bijdrage aan tijdschrift › Artikel › peer-review

T1 - STAT3 reguleert ABCA3-expressie en beïnvloedt lamellaire lichaamsvorming in alveolaire type II-cellen

N1 - Copyright: Copyright 2008 Elsevier B.V., Alle rechten voorbehouden.

N2 - ATP-bindende cassette A3 (ABCA3) is een lamellair lichaam-geassocieerd lipidetransporteiwit dat nodig is voor de normale synthese en opslag van longsurfactant in type II-cellen in de longblaasjes. In deze studie laten we zien dat STAT3, geactiveerd door IL-6, ABCA3-expressie in vivo en in vitro reguleert. ABCA3-mRNA en immunokleuring waren verminderd in volwassen muizenlongen waarin STAT3 was verwijderd uit het respiratoire epitheel (Stat3Δ / -muizen). In overeenstemming met de rol van STAT3 induceerde intratracheale IL-6 ABCA3-expressie in vivo. Verminderde ABCA3 en afwijkingen in de vorming van lamellaire lichamen, de intracellulaire plaats van opslag van oppervlakteactieve lipiden, werden waargenomen in Stat3Δ/Δ-muizen. Expressie van SREBP1a- en 1c-, SCAP-, ABCA3- en AKT-mRNA's werd geremd door deletie van Stat3 in type II-cellen geïsoleerd uit Stat3Δ/Δ-muizen. De activiteiten van PI3K en AKT waren vereist voor normale Abca3-genexpressie in vitro. AKT-activering induceerde SREBP-expressie en verhoogde de activiteit van de Abca3-promotor in vitro, consistent met de rol van STAT3-signalering, althans gedeeltelijk via SREBP, bij de regulatie van ABCA3. ABCA3-expressie wordt gereguleerd door IL-6 in een route die STAT3, PI3K, AKT, SCAP en SREBP omvat. Activering van STAT3 na blootstelling aan IL-6 verhoogt de expressie van ABCA3, wat op zijn beurt de homeostase van pulmonale oppervlakteactieve stoffen beïnvloedt.

AB - ATP-Binding Cassette A3 (ABCA3) is een lamellair lichaam-geassocieerd lipidetransporteiwit dat nodig is voor de normale synthese en opslag van longsurfactant in type II-cellen in de longblaasjes. In deze studie laten we zien dat STAT3, geactiveerd door IL-6, ABCA3-expressie in vivo en in vitro reguleert. ABCA3-mRNA en immunokleuring waren verminderd in volwassen muizenlongen waarin STAT3 was verwijderd uit het respiratoire epitheel (Stat3Δ / -muizen). In overeenstemming met de rol van STAT3 induceerde intratracheale IL-6 ABCA3-expressie in vivo. Verminderde ABCA3 en afwijkingen in de vorming van lamellaire lichamen, de intracellulaire plaats van opslag van oppervlakteactieve lipiden, werden waargenomen in Stat3Δ/Δ-muizen. Expressie van SREBP1a- en 1c-, SCAP-, ABCA3- en AKT-mRNA's werd geremd door deletie van Stat3 in type II-cellen geïsoleerd uit Stat3Δ/Δ-muizen. De activiteiten van PI3K en AKT waren vereist voor normale Abca3-genexpressie in vitro. AKT-activering induceerde SREBP-expressie en verhoogde de activiteit van de Abca3-promotor in vitro, consistent met de rol van STAT3-signalering, althans gedeeltelijk via SREBP, bij de regulatie van ABCA3. ABCA3-expressie wordt gereguleerd door IL-6 in een route die STAT3, PI3K, AKT, SCAP en SREBP omvat. Activering van STAT3 na blootstelling aan IL-6 verhoogt de expressie van ABCA3, wat op zijn beurt de homeostase van pulmonale oppervlakteactieve stoffen beïnvloedt.


Gezondheidsproblemen gerelateerd aan genetische veranderingen

Oppervlakteactieve disfunctie

Meer dan 30 mutaties in de SFTPB gen dat disfunctie van oppervlakteactieve stoffen veroorzaakt, is geïdentificeerd. Disfunctie van oppervlakteactieve stoffen als gevolg van: SFTPB genmutaties (vaak SP-B-deficiëntie genoemd) veroorzaken ernstige, vaak fatale ademhalingsproblemen bij pasgeborenen. Deze mutaties leiden tot gedeeltelijk of volledig verlies van rijp SP-B, wat resulteert in een abnormale samenstelling van de oppervlakteactieve stof en een verminderde functie van de oppervlakteactieve stof. Bovendien wordt de vorming van lamellaire lichamen aangetast. Het ontbreken van normale lamellaire lichamen leidt tot abnormale verwerking van SP-C, wat resulteert in een vermindering van volwassen SP-C en een opeenhoping van onverwerkte vormen van SP-C. Het verlies van functionele oppervlakteactieve stof verhoogt de oppervlaktespanning in de longblaasjes, waardoor ademhalingsmoeilijkheden en collaps van de longen ontstaan. De combinatie van SP-B- en SP-C-disfunctie kan verklaren waarom de tekenen en symptomen van SP-B-deficiëntie zo ernstig zijn.


Inhoud

De longblaasjes bevinden zich in de alveolaire zakjes van de longen in de longkwabben van de ademhalingszone, die de kleinste functionele eenheden in de luchtwegen vertegenwoordigen. Ze zijn ook aanwezig in de ademhalingsbronchioli als verspreide uitsteeksels, die zich uitstrekken vanuit hun lumen. De luchtwegen bronchiolen leiden naar alveolaire kanalen die diep zijn bekleed met longblaasjes. Elke respiratoire bronchiole geeft aanleiding tot tussen de twee en elf alveolaire kanalen. Elk kanaal mondt uit in vijf of zes alveolaire zakjes waarin zich clusters van longblaasjes openen. Nieuwe longblaasjes blijven zich vormen tot de leeftijd van acht jaar. [1]

Een typisch paar menselijke longen bevat ongeveer 480 miljoen longblaasjes (bereik: 274-790 miljoen variatiecoëfficiënt: 37%), [6] met een oppervlakte van 50 tot 75 vierkante meter (540 tot 810 sq ft). [7] Elke alveolus is gewikkeld in een fijn gaas van capillairen dat ongeveer 70% van het oppervlak beslaat. [7] De diameter van een alveole ligt tussen 200 en 500 m. [7]

Microanatomie Bewerken

De longblaasjes bestaan ​​uit een epitheellaag van eenvoudig plaveiselepitheel (zeer dunne, afgeplatte cellen), [8] en een extracellulaire matrix omgeven door haarvaten. De epitheliale voering maakt deel uit van het alveolaire membraan, ook bekend als het ademhalingsmembraan, dat de uitwisseling van gassen mogelijk maakt. Het membraan heeft verschillende lagen - een laag voeringvloeistof die oppervlakteactieve stof bevat, de epitheliale laag en het basale membraan een dunne interstitiële ruimte tussen de epitheliale voering en het capillaire membraan een capillair basaal membraan dat vaak versmelt met het alveolaire basale membraan, en het capillaire endotheel membraan. Het hele membraan is echter slechts tussen 0,2 m op het dunste deel en 0,6 m op zijn dikste. [9]

In de alveolaire wanden er zijn onderling verbonden luchtpassages tussen de longblaasjes die bekend staan ​​als de poriën van Kohn. De alveolaire septa die de longblaasjes in de alveolaire zak scheiden, bevatten enkele collageenvezels en elastische vezels. De septa herbergen ook het verstrikte capillaire netwerk dat elke alveolus omringt. [10] De elastische vezels zorgen ervoor dat de longblaasjes uitrekken wanneer ze zich tijdens het inademen met lucht vullen. Ze springen dan terug tijdens het uitademen om de kooldioxiderijke lucht te verdrijven.

Er zijn drie hoofdtypen van alveolaire cel. Twee soorten zijn: pneumocyten of pneumonocyten bekend als type I- en type II-cellen die in de alveolaire wand worden gevonden, en een grote fagocytische cel die bekend staat als een alveolaire macrofaag die zich voortbeweegt in de lumina van de longblaasjes en in het bindweefsel daartussen. [7] Type I-cellen, ook wel type I-pneumocyten of type I-alveolaire cellen genoemd, zijn plaveisel, dun en plat en vormen de structuur van de longblaasjes. Type II-cellen, ook type II-pneumocyten of type II-alveolaire cellen genoemd, geven pulmonaire oppervlakteactieve stof af om de oppervlaktespanning te verlagen en kunnen ook differentiëren om beschadigde type I-cellen te vervangen.

Ademhalingsbronchiolen, de vroegste structuren die longblaasjes zullen bevatten, hebben zich gevormd tegen 16 weken zwangerschap, de cellen die de longblaasjes zullen worden, beginnen aan het einde van deze bronchiolen te verschijnen. [11] Rond week 20 kunnen de ademhalingsbewegingen van de foetus beginnen. [12] Alveolaire zakjes worden gevormd na 32 weken zwangerschap en deze luchtzakjes blijven zich vormen tot de leeftijd van 8 jaar en mogelijk tot in de tienerjaren. [11]

Type I cellen Bewerken

Type I-cellen zijn de grootste van de twee celtypen. Het zijn dunne en platte epitheelcellen die de structuur van de longblaasjes vormen. [10] Ze zijn squameus (geven meer oppervlakte aan elke cel) en hebben lange cytoplasmatische uitbreidingen die meer dan 95% van het alveolaire oppervlak bedekken. [7] [13]

Type I-cellen zijn betrokken bij het proces van gasuitwisseling tussen de longblaasjes en het bloed. Deze cellen zijn extreem dun – soms slechts 25 nm – de elektronenmicroscoop was nodig om te bewijzen dat alle longblaasjes bekleed zijn met epitheel. Deze dunne voering maakt een snelle diffusie van gasuitwisseling mogelijk tussen de lucht in de longblaasjes en het bloed in de omringende haarvaten.

De kern van een type I-cel beslaat een groot gebied van vrij cytoplasma en de organellen zijn eromheen geclusterd, waardoor de dikte van de cel wordt verminderd. Hierdoor wordt ook de dikte van de bloed-luchtbarrière tot een minimum beperkt.

Het cytoplasma in het dunne gedeelte bevat pinocytotische blaasjes die een rol kunnen spelen bij het verwijderen van kleine deeltjesverontreinigingen van het buitenoppervlak. Naast desmosomen hebben alle type I alveolaire cellen occlusieve verbindingen die de lekkage van weefselvloeistof in de alveolaire luchtruimte voorkomen.

De relatief lage oplosbaarheid (en dus de diffusiesnelheid) van zuurstof maakt het grote inwendige oppervlak (ongeveer 80 vierkante meter) en zeer dunne wanden van de longblaasjes noodzakelijk. Tussen de haarvaten weven en ze helpen ondersteunen is een extracellulaire matrix, een gaasachtig weefsel van elastische en collagene vezels. De collageenvezels, die stijver zijn, geven de wand stevigheid, terwijl de elastische vezels de uitzetting en samentrekking van de wanden tijdens het ademen mogelijk maken.

Type I pneumocyten kunnen niet repliceren en zijn vatbaar voor toxische aanvallen. In het geval van schade kunnen type II-cellen prolifereren en differentiëren tot type I-cellen om te compenseren. [ citaat nodig ]

Type II cellen Bewerken

Type II-cellen zijn kubusvormig en veel kleiner dan type I-cellen. [10] Het zijn de meest talrijke cellen in de longblaasjes, maar beslaan niet zoveel oppervlakte als de squameuze type I-cellen. Type II-cellen in de alveolaire wand bevatten secretoire organellen die bekend staan ​​als lamellaire lichamen die fuseren met de celmembranen en pulmonale oppervlakteactieve stof afscheiden. Deze oppervlakteactieve stof is een film van vetstoffen, een groep fosfolipiden die de alveolaire oppervlaktespanning verminderen. De fosfolipiden worden opgeslagen in de lamellaire lichamen. Zonder deze coating zouden de longblaasjes instorten. De oppervlakteactieve stof wordt continu afgegeven door exocytose. Het opnieuw opblazen van de longblaasjes na uitademing wordt gemakkelijker gemaakt door de oppervlakteactieve stof, die de oppervlaktespanning in de dunne vloeistofcoating van de longblaasjes vermindert. De vloeibare coating wordt door het lichaam geproduceerd om de overdracht van gassen tussen bloed en alveolaire lucht te vergemakkelijken, en de type II-cellen worden meestal aangetroffen bij de bloed-luchtbarrière. [14] [15]

Type II-cellen beginnen zich te ontwikkelen na ongeveer 26 weken zwangerschap en scheiden kleine hoeveelheden oppervlakteactieve stof af. Er worden echter pas na ongeveer 35 weken zwangerschap voldoende hoeveelheden oppervlakteactieve stof uitgescheiden - dit is de belangrijkste reden voor de verhoogde percentages van het respiratoire distress-syndroom bij kinderen, die drastisch vermindert op de leeftijd van meer dan 35 weken zwangerschap.

Type II-cellen zijn ook in staat tot celdeling, wat aanleiding geeft tot meer type I en II alveolaire cellen wanneer het longweefsel wordt beschadigd. [16]

MUC1, een menselijk gen geassocieerd met type II pneumocyten, is geïdentificeerd als een marker bij longkanker. [17]

Alveolaire macrofagen Bewerken

De alveolaire macrofagen bevinden zich op de interne lumenale oppervlakken van de longblaasjes, de alveolaire kanalen en de bronchiolen. Het zijn mobiele aaseters die dienen om vreemde deeltjes in de longen op te slokken, zoals stof, bacteriën, koolstofdeeltjes en bloedcellen tegen verwondingen. [18] Ze worden ook wel stof cellen.

Ziekten Bewerken

Oppervlakteactieve stof bewerken

Onvoldoende oppervlakteactieve stof in de longblaasjes is een van de oorzaken die kunnen bijdragen aan atelectase (instorting van een deel of de gehele long). Zonder pulmonale oppervlakteactieve stof is atelectase een zekerheid. [19] Onvoldoende oppervlakteactieve stof in de longen van premature baby's veroorzaakt infant respiratory distress syndrome (IRDS).

Een verstoorde regulatie van oppervlakteactieve stoffen kan een ophoping van oppervlakteactieve eiwitten in de longblaasjes veroorzaken in een aandoening die pulmonale alveolaire proteïnose wordt genoemd. Dit resulteert in een verstoorde gasuitwisseling. [20]

Ontsteking Bewerken

Longontsteking is een inflammatoire aandoening van het longparenchym, die kan worden veroorzaakt door zowel virussen als bacteriën. Cytokinen en vloeistoffen komen vrij in de alveolaire holte, het interstitium of beide als reactie op een infectie, waardoor het effectieve oppervlak van de gasuitwisseling wordt verminderd. In ernstige gevallen waarin cellulaire ademhaling niet kan worden gehandhaafd, kan aanvullende zuurstof nodig zijn. [21] [22]

    kan een oorzaak zijn van het acute respiratoire distress syndroom (ARDS), een ernstige ontstekingsziekte van de long. [23] : 187
  • Bij astma zijn de bronchiolen of de "knelpunten" in de zak beperkt, waardoor de hoeveelheid lucht in de longen sterk wordt verminderd. Het kan worden veroorzaakt door irriterende stoffen in de lucht, bijvoorbeeld fotochemische smog, maar ook door stoffen waarvoor een persoon allergisch is. treedt op wanneer een overvloed aan slijm wordt geproduceerd door de longen. De productie van deze stof vindt van nature plaats wanneer het longweefsel wordt blootgesteld aan irriterende stoffen. Bij chronische bronchitis raken de luchtwegen in de longblaasjes, de luchtwegen, verstopt met slijm. Dit veroorzaakt meer hoesten om het slijm te verwijderen en is vaak het gevolg van langdurige blootstelling aan sigarettenrook.

Structurele bewerking

Bijna elk type longtumor of longkanker kan de longblaasjes samendrukken en de gasuitwisselingscapaciteit verminderen. In sommige gevallen vult de tumor de longblaasjes. [24]

    is een proces waarbij de longblaasjes worden vernietigd en een holte vormen. Naarmate de longblaasjes worden vernietigd, wordt het oppervlak voor gasuitwisseling kleiner. Verdere veranderingen in de bloedstroom kunnen leiden tot achteruitgang van de longfunctie. is een andere longziekte, waarbij het elastine in de wanden van de longblaasjes wordt afgebroken door een disbalans tussen de productie van neutrofiel elastase (verhoogd door sigarettenrook) en alfa-1-antitrypsine (de activiteit varieert als gevolg van genetica of reactie van een kritische methionineresten met giftige stoffen, waaronder sigarettenrook). Het resulterende verlies van elasticiteit in de longen leidt tot langere uitademingstijden, die optreedt door passieve terugslag van de geëxpandeerde long. Dit leidt tot een kleiner volume gas dat per ademhaling wordt uitgewisseld. is een zeldzame longaandoening van kleine steenvorming in de longblaasjes.

Vloeistof bewerken

Een longkneuzing is een kneuzing van het longweefsel veroorzaakt door een trauma. [25] Beschadigde haarvaten kunnen ervoor zorgen dat bloed en andere vloeistoffen zich ophopen in het longweefsel, waardoor de gasuitwisseling wordt belemmerd.

Longoedeem is de ophoping van vocht in het parenchym en de longblaasjes, meestal veroorzaakt door linkerventrikelhartfalen of door schade aan de long of het vaatstelsel.

Coronavirus Bewerken

Vanwege de hoge expressie van angiotensine-converterend enzym 2 (ACE2) in type II alveolaire cellen, zijn de longen vatbaar voor infecties door sommige coronavirussen, waaronder de virussen die ernstig acuut respiratoir syndroom (SARS) [26] en coronavirusziekte 2019 (COVID) veroorzaken. -19). [27]


Tom Rapoport, Ph.D.

Tom Rapoport, Ph.D., trad in 1995 toe tot de faculteit van de Harvard Medical School. Hij behaalde zijn Ph.D. in biochemie van de Humboldt University in Oost-Berlijn voor werk in de enzymologie. Vervolgens richtte hij zich op wiskundige modellering van het metabolisme, waarvoor hij zijn tweede graad (Habilitation) behaalde aan dezelfde instelling. Voordat hij naar de VS verhuisde, werkte hij bij het Centraal Instituut voor Moleculaire Biologie van de Academie van Wetenschappen van de DDR en later bij het Max-Delbrueck Centrum voor Moleculaire Geneeskunde in Berlijn-Buch. In 1997 werd hij een Howard Hughes Medical Institute Investigator.

Het Rapoport Lab is geïnteresseerd in de mechanismen waarmee eiwitten door membranen worden getransporteerd, hoe verkeerd gevouwen eiwitten worden afgebroken en hoe organellen hun karakteristieke vormen vormen en behouden. De meeste projecten draaien om het endoplasmatisch reticulum (ER). Een project betreft het moleculaire mechanisme waarmee eiwitten zich verplaatsen over het ER-membraan of over het plasmamembraan in bacteriën en archaea. Veel van het huidige werk heeft betrekking op ERAD (ER-geassocieerde eiwitafbraak), een proces waarbij verkeerd gevouwen eiwitten retro-getransloceerd worden over het ER-membraan naar het cytosol. Belangrijke vragen betreffen het mechanisme waarmee eiwitten door het membraan bewegen en worden geëxtraheerd door de Cdc48 ATPase. Een ander project betreft het mechanisme waarmee ER-morfologie, met name het buisvormige ER-netwerk, wordt gegenereerd. Meer recentelijk is het Rapoport-lab begonnen te bestuderen hoe eiwitten in peroxisomen worden geïmporteerd en hoe longsurfactant-eiwitten lamellaire lichamen genereren. Het lab maakt gebruik van een verscheidenheid aan verschillende technieken, waaronder biochemische methoden, zoals reconstituties met gezuiverde eiwitten, en structurele biologische methoden, waaronder röntgenkristallografie en cryo-elektronenmicroscopie.


Toegang tot document

  • APA
  • Auteur
  • BIBTEX
  • Harvard
  • Standaard
  • RIS
  • Vancouver

Onderzoeksoutput : Bijdrage aan tijdschrift › Artikel

T1 - Wanneer is een alveolaire type 2-cel een alveolaire type 2-cel? Een raadsel voor longstamcelbiologie en regeneratieve geneeskunde

N2 - Het genereren van rijpe, gedifferentieerde, volwassen longcellen uit pluripotente cellen, zoals geïnduceerde pluripotente stamcellen en embryonale stamcellen, biedt de hoop om zowel ziektespecifieke in vitro-modellen te genereren als definitieve en gepersonaliseerde therapieën te creëren voor een groot aantal slopende longparenchymale en luchtwegaandoeningen. Met het doel de longregeneratieve geneeskunde te bevorderen, hebben verschillende groepen protocollen ontwikkeld en gerapporteerd met behulp van gedefinieerde media, co-cultuur met mesenchymale componenten of opeenvolgende behandelingen die de longontwikkeling nabootsen, om distale longepitheelcellen te verkrijgen uit stamcelprecursoren. Er blijft echter aanzienlijke controverse over de mate van differentiatie van deze cellen in vergelijking met hun primaire tegenhangers, in combinatie met een gebrek aan consistentie of uniformiteit bij het beoordelen van de resulterende fenotypen. Gezien de onvermijdelijke, exponentiële expansie van deze benaderingen en de waarschijnlijke, maar nog opkomende technieken van de tweede en hogere generatie om dergelijke activa te creëren, werden we ertoe aangezet de vraag te stellen: wat maakt een longepitheelcel tot een longepitheelcel? Meer specifiek voor dit perspectief hebben we ook de vraag gesteld, wat zijn de minimale kenmerken die een alveolaire type (AT) 2-epitheelcel vormen? Om dit aan te pakken, vatten we een oeuvre samen van bijna vijf decennia, verzameld door een reeks "longepitheelcelbiologiepioniers", die zorgvuldig goed gekarakteriseerde moleculaire, functionele en morfologische kenmerken beschrijft die essentieel zijn voor het onderscheidend beoordelen van een AT2-fenotype. Hiermee gewapend stellen we een reeks kerncriteria voor om het veld te helpen bevestigen dat cellen die zijn verkregen na een differentiatieprotocol inderdaad volwassen en functionele AT2-epitheelcellen zijn.

AB - Het genereren van volwassen, gedifferentieerde, volwassen longcellen uit pluripotente cellen, zoals geïnduceerde pluripotente stamcellen en embryonale stamcellen, biedt de hoop om zowel ziektespecifieke in vitro modellen te genereren als definitieve en gepersonaliseerde therapieën te creëren voor een groot aantal slopende longparenchymale en luchtwegaandoeningen. Met het doel de longregeneratieve geneeskunde te bevorderen, hebben verschillende groepen protocollen ontwikkeld en gerapporteerd met behulp van gedefinieerde media, cocultuur met mesenchymale componenten of opeenvolgende behandelingen die de longontwikkeling nabootsen, om distale longepitheelcellen te verkrijgen uit stamcelprecursoren. Er blijft echter aanzienlijke controverse over de mate van differentiatie van deze cellen in vergelijking met hun primaire tegenhangers, in combinatie met een gebrek aan consistentie of uniformiteit bij het beoordelen van de resulterende fenotypen. Gezien de onvermijdelijke, exponentiële expansie van deze benaderingen en de waarschijnlijke, maar nog opkomende technieken van de tweede en hogere generatie om dergelijke activa te creëren, werden we gevraagd om de vraag te stellen: wat maakt een longepitheelcel tot een longepitheelcel? Meer specifiek voor dit perspectief hebben we ook de vraag gesteld, wat zijn de minimale kenmerken die een alveolaire type (AT) 2-epitheelcel vormen? In addressing this, we summarize a body of work spanning nearly five decades, amassed by a series of "lung epithelial cell biology pioneers,"which carefully describes well characterized molecular, functional, and morphological features critical for discriminately assessing an AT2 phenotype. Armed with this, we propose a series of core criteria to assist the field in confirming that cells obtained following a differentiation protocol are indeed mature and functional AT2 epithelial cells.


Inheritance

Surfactant dysfunction can have different inheritance patterns depending on its genetic cause.

When caused by mutations in the SFTPB of ABCA3 gene, this condition is inherited in an autosomal recessive pattern , which means both copies of the gene in each cell have mutations. De ouders van een persoon met een autosomaal recessieve aandoening dragen elk één kopie van het gemuteerde gen, maar vertonen meestal geen tekenen en symptomen van de aandoening.

When caused by mutations in the SFTPC gene, this condition has an autosomal dominant inheritance pattern, which means one copy of the altered gene in each cell is sufficient to cause the disorder. In about half of cases caused by changes in the SFTPC gene, an affected person inherits the mutation from one affected parent . The remainder result from new mutations in the gene and occur in people with no history of the disorder in their family.