唾液的分泌是由唾液腺的分泌终端和导管系统共同进行的。分泌终端分泌出来的液体称为初始唾液,其组成成分与血浆十分类似。当唾液流经导管系统时,导管上皮细胞进一步分泌蛋白质和有机物到唾液中,同时又对唾液的电解质成分进行调整。流入口腔的唾液称为终末唾液,简称唾液,其化学成分与初始唾液有很大的区别。初始唾液为等渗溶液,含有高浓度Na+、Cl-和低浓度K+,而终末唾液为低渗溶液,含高浓度K+和HCO3-,但Na+和Cl-的浓度明显减低。

唾液分泌过程是一个复杂而又精确控制的过程,涉及神经和体液系统的参与。自主神经系统的激动,引起神经纤维末梢释放神经介质是分泌的信号,而唾液腺细胞膜到细胞内多种系统和机制的参与构成分泌的反应。有机物和无机物的分泌是由不同的神经系统、不同的受体、不同的细胞内信号传递系统控制的,而所引起的细胞反应也大不相同。然而,这些不同的过程之间又有许多相互联系和影响。

生物分子的跨唾液腺上皮转运:唾液是一种非常复杂的液体,含有多种成分。一般认为,唾液中的大部分大分子有机物是唾液腺本身产生的,例如唾液腺合成并分泌蛋白质,但也有一部分物质是从血液中转运到唾液中的;对这两部分进行清楚的区分相当困难。通常,物质从血液到唾液的转运有三种方式,被动扩散、主动转运和超滤。迄今为止,绝大部分关于唾液分泌的研究并未对此加以区分,而唾液腺的跨上皮转运常常被忽视。

蛋白质的跨上皮转运

唾液中的蛋白质大部分是唾液腺细胞合成、分泌的,只有一小部分是由血液转运而来。典型的例子是唾液中的免疫球蛋白(Ig),包括IgA、IgG、IgM,在唾液中有相当的浓度。例如,有的研究报道,非刺激唾液的分泌型IgA(sIgA)为133mg/L,IgG为128mg/L。Brandtzaeg(1998)报道,混合唾液的IgA含量为194mg/L,IgG为14. 4mg/L,IgM为2. 1mg/L;而刺激分泌的腮腺唾液中IgA为40mg/L,IgG为0. 36mg/L,IgM为0. 43mg/L。但是,到目前为止,除了对唾液中的IgA略有了解,对IgG和IgM的转运与分泌几无所知。

免疫球蛋白是浆细胞合成分泌的,并不是唾液腺的产物。血液中含有大量免疫球蛋白,而且在唾液腺周围及腺体内也有很多浆细胞,可以随时合成并释放免疫球蛋白。在其他组织系统,如胃肠道及泌尿生殖系统,跨膜转运的免疫球蛋白构成“黏膜免疫系统”的一个重要部分,抵御腔道中存在的病原微生物。口腔中有700种以上的微生物,而唾液是一种主要的保护性液体,唾液腺分泌免疫球蛋白的意义是构成口腔黏膜免疫系统。

唾液腺的转胞作用(transcytosis)

基侧细胞外的免疫球蛋白是通过转胞作用穿越唾液腺上皮细胞的。转胞作用很复杂,包括蛋白质穿过基膜进入胞质、通过胞质与顶膜结合、由顶膜将其释出。一种跨膜糖蛋白称为多聚免疫球蛋白受体(polymeric immunoglobulin receptor,pIgR)在这个过程起主要作用。pIgR的基因位于1号染色体的q31-q41区。pIgR蛋白质的分子量为120kDa,在细胞外有620个氨基酸,跨膜部分有23个氨基酸,胞质内有102个氨基酸。细胞外的肽链有5个同源免疫球蛋白区和一个非同源区,即第六区。此区接近细胞膜,其氨基酸序列有很多变异,功能与肽链的切割有关。敲除此区会引起肽链切割障碍,免疫球蛋白无法从膜上释出。

浆细胞合成并分泌IgA是以二聚体的形式,而IgM则是以五聚体形式存在。这些多肽链的聚合是借助一种15kDa酸性蛋白质,称为连接链(J-chain)。免疫球蛋白与pIgR接触时形成连接,这个过程常被称为“捕获”。被捕获的免疫球蛋白分子和pIgR经由胞吞作用(endocytosis)进入胞质内并被包绕在基侧早期内体(basolateral early endosome,BEE)中。据认为这个过程有运铁蛋白及其受体参与。在BEE移向顶膜的同时,Ig-pIgR复合体也经历一系列分选过程,包括除去其中的液体及其他蛋白质如Rab7+、Rab9+、溶菌酶等。经过分选的内体成为常规回收内体(common recycling endosome,CRE),并释出剩余的其他蛋白质,包括运铁蛋白及其受体。Ig-pIgR进而被转运到顶侧回收内体(the apical recycling endosome,ARE),然后被表达到顶膜上。Ig-pIgR被顶膜外部的一种蛋白酶切割,形成游离分泌成分(free secretory component,fSC),包括免疫球蛋白和pIgR。细胞内不能测出fSC,表明切割酶是在细胞外,但其结构还未被分离鉴定。然而,此酶的活性可被丝氨酸蛋白酶抑制剂阻断,提示是可能一种丝氨酸蛋白酶。

免疫球蛋白跨上皮转运的调节

Proctor、Garrett和Carpenter等对唾液腺IgA的跨上皮转运进行了探讨。电刺激麻醉的大鼠下颌下腺副交感神经和交感神经使IgA分泌比未受刺激时分别增加2. 6倍和6倍,表明IgA分泌受自主神经的调节,而交感神经可能起主要作用。刺激支配腮腺的副交感和交感神经使IgA分泌分别增加2. 5倍和2. 7倍。交感神经刺激的腮腺分泌增加明显低于下颌下腺;同时,淀粉酶和血管舒缓素(激肽释放酶)的分泌显著大于IgA的分泌,提示腮腺IgA的分泌的调节与下颌下腺不同,也与其他蛋白质不同。

对麻醉的大鼠下颌下腺进行血管灌流,比较不同受体激动剂对IgA和其他蛋白质的作用。IgA最大分泌是α肾上腺素能激动剂去甲肾上腺素所引起,并可被β受体拮抗剂心得安阻断。电刺激、胆碱能激动剂乙酰胆碱、β肾上腺素能激动剂异丙肾上腺素、或α肾上腺素能激动剂去甲肾上腺素均可引起下颌下腺液体和蛋白质分泌呈剂量依赖性增加,但IgA分泌并无任何剂量-反应倾向,再次表明其调节与液体和其他蛋白质分泌的调节不同。

切断大鼠鼓索-舌神经,即副交感性去神经,1周后下颌下腺IgA的非刺激分泌减低,而且刺激交感神经引起的分泌也减低,但腺体内IgA含量并未减低。失神经支配的腺体细胞膜上IgA表达减少,提示副交感神经调节细胞内IgA-pIgR转运,但调节的具体环节还有待于进一步探讨。已知交感神经是控制唾液腺蛋白质分泌的主要神经系统,但这种调节是对唾液腺细胞自身合成并储存的蛋白质,而不是对跨上皮转运的血清蛋白质。

上述免疫球蛋白的跨唾液腺上皮转运及其调节可能也适用于IgM,但尚不清楚IgG是否经由类似机制转运。首先,大量IgG是从母体经卵黄囊转运到胎儿或从母乳经肠上皮细胞转运到婴儿血液中,为胎儿或婴儿提供免疫球蛋白。这与IgA及IgM转运的方向相反。其次,IgG的转运受体是FcRn,其作用类似于pIgR。唾液腺细胞是否有FcRn以及pIgR是否也可与IgG结合并将其转运,还不清楚。

被动扩散

所谓被动扩散,很大程度上指的是小分子物质经过细胞间的紧密连接(tight junction)进入唾液腺管腔的过程。据认为扩散是最常见的唾液腺转运途径,许多物质可能是通过这种机制由血液进入唾液,包括内源性物质如类固醇激素、外源性物质如各种药物和毒物。然而,对这个过程的了解还很有限。

被动扩散的基本条件是分子没有极性、不带电荷、不与蛋白质结合、不会被唾液腺上皮细胞的酶代谢转变。换言之,被动扩散要求分子是疏水、亲脂、游离的小分子。有些分子易于与蛋白结合,从而使分子量变得十分巨大,很难扩散。

辣根过氧化物酶(HRP)的被动扩散

20世纪70~80年代,不少研究人员探讨了HRP被动扩散的形态学基础及生理学参数。HRP的分子量为40kDa,直径3. 5~4nm,可用组织化学方法在光镜和电镜下检测。HRP常被用于家兔和狗的下颌下腺,原因是这些动物不含内源性过氧化物酶。常见的程序是把HRP注射到麻醉的动物的唾液腺动脉中,然后分析唾液与唾液腺中的HRP含量及组织中HRP的位置。HRP可通过家兔下颌下腺纹管的紧密连接和狗下颌下腺分泌终端的紧密连接,但导管对其无通透性。HRP也出现在腺体的及上皮细胞与其下的分泌细胞之间。重要的是,刺激副交感神经可使唾液中的HRP增加,但其总量仍然只是注射的HRP的一小部分。

类固醇激素的被动扩散

一般认为,中性类固醇激素的分子很小,是脂溶性的,而且常会含有脂肪酸,故较易跨膜扩散。循环中的类固醇90%~95%是与皮质醇结合球蛋白(cortisol-binding globulin,CBG)或白蛋白以非共价结合的。与蛋白结合的类固醇不能发挥生物作用。大约5%~10%的类固醇处于游离状态,只有这一小部分才有作用,并受调节。CBG是一种酸性糖蛋白,为肝脏合成。与CBG结合的类固醇较易解离。从这个意义上来讲,CBG是血液中类固醇激素的储存池,可迅速结合或释放类固醇。唾液中的类固醇所代表的是血中游离类固醇的水平。

被动扩散的调节

把HRP注射到家兔下颌下腺的动脉中,用6~8Hz的脉冲电流刺激家兔下颌下腺的副交感神经,进入唾液的HRP逐渐增加。同时静脉注射肾上腺素则引起进入唾液的HRP增加4倍。这种作用可被α或β肾上腺素能拮抗剂抑制,提示通过紧密连接的被动转运受副交感神经的控制调节。

Garrett等(1984)应用副交感神经兴奋剂刺激狗的下颌下腺,并于最初60秒内阻塞腺体的导管以破坏紧密连接。这种处理导致进入唾液的HRP增加10倍。后来的研究发现,如果使HRP失活,则不能通过紧密连接;所以不少人推测,HRP可能对紧密连接有损害,使其通透性增高。

Segawa评价了不同大小的荧光物质从细胞间隙进入管腔的能力,从很小的荧光黄(分子量457kDa)到右旋糖酐(分子量500kDa)。结果发现,在非刺激状态下,所有的物质在30分钟内都不能进入管腔中。但是,当用异丙肾上腺素或碳酰胆碱刺激分泌时,2~5分钟内有些物质就可进入管腔;进入量与细胞间隙中该物质的起始浓度相关。电镜检查发现紧密连接完好无损。碳酰胆碱使分子量在10kDa以下的示踪剂进入管腔侧,而异丙肾上腺素可使分子量达40kDa的物质进入管腔侧;通透性与示踪剂所带的电荷无关。

超滤

超滤指的是生物分子通过细胞之间的空隙滤过到唾液中,这就要求分子必须很小,分子量需在1900以下,如水、离子、儿茶酚胺、类固醇等。硫酸化的类固醇激素带有电荷,无法穿过细胞的脂质双层,但可通过超滤机制进入唾液。然而,其速度大大慢于中性类固醇激素。单纯依靠超滤作用进入唾液的物质在唾液中的浓度一般很低,常常只有血浆浓度的1/3000~1/300。

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