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Ⅱ型上皮细胞(简称Ⅱ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。
1 SP-A的生物学特性
1.1 SP-A的合成细胞
它除在Ⅱ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、支气管上皮细胞内也能分泌SP-A,提示除Ⅱ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。Dobbie[6]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。
1.2 SP-A的分子生物学
SP-A属糖结合蛋白家族,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26×103u~38×103u,等电点为4.6~5.5,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 -AⅠ、SP-A Ⅱ)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-AⅠ、SP-AⅡ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-AⅠ和1个祖先基因,后者可分化为假基因、SP-AⅡ,而大、小鼠、兔仅 有1个SP-A基因。
2 SP-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,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。
2.2 SP-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Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ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,它对吞噬全过程均有促 进作用。Blau发现SP-A可促进Ⅱ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。
3 SP-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10-10~10 -9 mol/L时可提高SP-A mRNA水平;而浓度在10-9 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,激素不能促进分离Ⅱ型细胞合成 PS增加,而激素可刺激含成纤维细胞的Ⅱ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γ-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Ⅱ型细胞的 分化率[11]。cAMP调节人肺SP-AⅡ基因的作用较调节SP-AⅠ明显,SP-AⅡ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Ⅱ型细胞后SP表达增加,表明KGF调节AT显型[ 16]。Sugahar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-α(TNF-α,tumor necrosis factor α)可降低Ⅱ型细胞内SP-A的含 量,但Pryhuber[5]却认为TNF-α对SP-A mRNA影响很小。转化生长因子β、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β3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Ⅱ型细胞时在EHS(Engelbreth-Holm-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