文摘
知识的集成有关的规定太,一个高度保守的,低分子量,cystein-rich金属蛋白,对其提出的功能是必要的澄清太如何影响细胞过程。MT表达诱导/增强各组织的生理介质。太依赖于可用性的细胞积累细胞锌源自于饮食。太调节绑定和交换/运输等重金属锌、镉、铜或从他们的毒性,在生理条件下和cytoprotection和气体介质的释放,如羟基自由基、一氧化氮。此外,据报道,太影响数量的细胞过程,如基因表达、细胞凋亡、增殖和分化。考虑到基因的方法,显然健康状态MT-deficient老鼠太反对一个重要的生物作用;然而,这个分子可能的关键细胞/组织/器官的压力,因为太表达式也是诱发/增强的各种压力。特别是,因为金属硫蛋白(MT)是由炎症引起的压力,这两个角色在炎症是隐含的。此外,MT表达可以增强各器官/组织炎症刺激,暗示在炎性疾病。在本文中,我们审查的角色太各种炎症条件。
1。介绍
金属硫蛋白(MTs)发现cadmium-binding蛋白质从马肾大约五年前,和后来被描述为一个低分子量蛋白质高半胱氨酸含量和高亲和力的二阶重要的金属,如锌、铜、镉和汞等不重要的(Margoshes) [1]。因为他们的高金属含量和不寻常的生物无机的结构,他们被归类为金属离子(2]。MTs异常丰富的半胱氨酸残基,协调多个锌和铜原子在生理条件下。
2。分类
在小鼠中,有4吨8号染色体上的基因位于一个50 kb区域(3]。鼠标MT-I和ii基因表达在开发的所有阶段,在许多细胞类型的大多数器官;他们协调调控金属、糖皮质激素和炎性应激(4]。不仅MT-III主要表达在神经元在神经胶质和男性生殖器官5- - - - - -7]。MT-IV在微分复层鳞状上皮细胞中表达的是3]。所有四个MT基因表达在孕产妇deciduum [8]。在人类中,然而,MTs由一个家族的基因编码组成的10个功能太亚型,和编码的蛋白质通常分为4组:MT-1, MT-2, MT-3, MT-4蛋白质9]。而一个MT-2A基因编码MT-2蛋白质,MT-1蛋白质包含许多子类型由一组MT-1编码基因(MT-1A、MT-1B MT-1E, MT-1F, MT-1G, MT-1H,和MT-1X),占MT-1蛋白质的微观不均一性2]。如上所示,有多个MT基因,表达不同的模式,这表明他们具有重要作用;然而,他们是否有多余的或不同的功能在生理和病理条件下并不完全理解,尽管MTs的已知功能包括metalloregulatory角色在细胞生长、分化、凋亡和MTs的增强合成快速增生组织,这意味着他们的至关重要的作用在正常和肿瘤细胞生长10]。
3所示。特征
这些细胞内蛋白具有异常高半胱氨酸含量(30%)和芳香族氨基酸的缺乏。由于硫醇内容丰富,MTs可以绑定到一个数量的微量金属,如镉、汞、铂、银、保护细胞和组织免受这些金属的毒性。此外,MTs最丰富的组件之间的相互作用与生物基本金属锌和铜。太metal-thiolate分数,是动态的且高亲和力,也便于金属交易所组织(11]。
MTs出现在各种各样的真核生物(12作为抗氧化剂),功能;他们对无羟基自由基也起到了保护作用。这是在已知明显对辐射敏感的肿瘤,在放射治疗是治疗的选择13]。
4所示。功能在生理条件下
太的假定的功能包括细胞内金属代谢和/或存储、金属捐赠目标apometalloproteins(特别是锌指蛋白和酶),金属解毒,保护氧化剂和electrophils14]。这些函数最初的证据来自传统的动物,细胞培养,体外模型。此外,这些研究支持了实验用小鼠模型与目标缺失或转基因MT基因的超表达。太最有可能在锌代谢的调节功能14]。海拔的膳食锌诱导/增强肠道太[15),而最大肠锌积累似乎取决于MT合成(16]。太(/)小鼠积累少锌在远端胃肠道喂食高锌食物(17]。在大多数研究中,锌吸收后肠道太逆相关内容太被饮食诱导,肠外锌或禁食(14]。利用转基因和基因敲除小鼠的研究证实,太能改变处理锌口服,因为血清锌浓度呈负相关,这些小鼠的肠道太水平单后口服剂量的锌(17,18]。反过来,尿锌排泄水平测量期间禁食或锌摄入量限制在太大(/)小鼠比老鼠太(+ / +)(19]。后,肝锌浓度的增加管理的脂多糖(LPS)被发现在MT(+ / +)但不太(/)的老鼠20.]。这些结果表明,太有能力保留在生理和病理条件下锌。另一方面,组织锌浓度降低,在怀孕期间和锌缺乏症的灵敏度增强在MT (/)的老鼠21],此外,锌的缺乏导致新生儿肾脏异常分化太(/)的老鼠22]。相反,在MT-transgenic老鼠,锌在雌性器官累积,在怀孕期间和锌缺乏症的致畸性显著改善。综上所述,太可能是锌代谢活动在个人层面上23]。
此外,太展示了强大的抗氧化性能。啮齿动物肝脏MT蛋白水平(24,25)和肝细胞系(mRNA水平26)增加与化合物注射后导致自由基的形成,例如,四氯化碳,甲萘醌,百草枯。注射铁nitrilotriacetate,产生活性氧(ROS),诱发转录水平太在肝脏和肾脏27]。这些发现表明,MT在氧化应激过程中发挥作用。与此一致的是,太能清除多种活性氧包括过氧化物、过氧化氢、羟自由基,一氧化氮(19,28,29日]。特别是,它已被证明太捕捉羟基自由基的能力,主要负责ROS的毒性,是三个数百倍比谷胱甘肽(30.),最丰富的抗氧化剂在胞质19]。另外,据说metal-thiolate集群氧化体外的;因此,他们可以清除有害的氧自由基。引人注目的遗传证据表明这个概念来自使用酵母。总之,酵母不能合成铜MTs更敏感的氧化应激如果他们还缺乏超氧化物歧化酶,表明酵母太有抗氧化功能(31日]。此外,猴子的表达MTs酵母太启动子的控制下还可防止氧化应激(31日]。许多代理商,从而诱导氧化应激,如氯仿、松节油,马来酸二乙酯,百草枯,,也能导致MT-I MT-II体外和体内24,26,32]。这强烈表明,太参与防止氧化损伤。相反,哺乳动物细胞表达过度MTs似乎对一氧化氮的毒性作用33和很多亲电子抗肿瘤的代理34),和半胱氨酸的反应能力。此外,最近的研究表明,MT诱导的氧化压力的化学物质(显示35),和展品cytoprotection体内氧化应激相关器官损伤(36,37]。
尽管确认角色太在生理条件下,正如上面提到的,一个完整的识别所有这种独特的蛋白质的功能在一个综合上下文尚未出现,尤其是在病理生理条件下。特别是自促炎细胞因子,包括白介素(IL) 1、白介素、干扰素-γ也在体内诱导肝脏MT基因表达38- - - - - -40在炎症)的角色太被关注。有冲突的报道太在炎症过程中的作用。事实上,太(/)小鼠抗肿瘤坏死因子(TNF)全身的致命冲击太(+ / +)小鼠相比38]。MT -我-overexpressing老鼠的致命的影响更敏感比太(+ / +)小鼠肿瘤坏死因子(38]。相比之下,木村等人报道,太(/)小鼠更容易LPS-induced致命冲击D-galactosamine (GalN)致敏小鼠通过减少α(1)酸性糖蛋白比老鼠太(+ / +)(41]。因此,似乎太的角色取决于炎症病理生理的条件(网站、路线的刺激和类型)。
然而,迄今为止,炎症性疾病,如系统性炎症反应综合征包括急性肺损伤、过敏性哮喘、氧化肺损伤,和急性肝损伤尚未耐火材料和/或妨碍日常生活,可能由于不完整的理解分子的目标。因此,调查的角色太在这些炎症可能为小说提供了暗示治疗选项。
5。太在炎症病理生理条件下的函数
5.1。太在肺损伤中的作用与有限合伙人
以前以及我们最近研究显示MT的表达在肺39,42]。Immunohistopathological考试检测了免疫反应性的MT -I / II蛋白在肺内皮细胞和肺泡上皮细胞MT(+ / +)小鼠,而他们没有发现这些太(/老鼠)。此外,表达式被确认被氧化增强刺激有限合伙人和臭氧()(数据未显示)。
有限合伙人产生一个公认的滴注气管内的急性肺损伤模型,导致肺泡macroghages的激活,组织中性粒细胞的浸润,间质水肿43]。虽然有限合伙人已经报道的吸入体内诱发肺部MT表达(39,42),没有证据的直接贡献太有限合伙人在急性肺损伤相关。
太(/)和太(+ / +)老鼠管理车辆或有限合伙人(125克/公斤)气管内的。此后,细胞轮廓的支气管肺泡灌洗(BAL)液体,肺水肿,肺组织学、炎性分子的表达和核本地化的核因子-κB (NF -κB)在肺部进行评估。因此,太(/)老鼠比太敏感(+ / +)小鼠中性粒细胞肺肺部炎症和水肿,引起的气管内的挑战与有限合伙人。有限合伙人的挑战后,太缺乏提高肺动脉内皮细胞的空泡变性,I型肺泡上皮细胞,并造成局部损失的基底膜。然而,意外,LPS诱导治疗没有显著差异既不增强的促炎细胞因子和趋化因子的表达,也没有激活的NF -κ两个基因型B通路之间的肺。肺中过氧化脂质含量明显高于LPS-treated MT (/比LPS-treated MT)(+ / +)老鼠。这些发现表明,太有限合伙人对急性肺损伤保护作用相关。的影响可能是通过增强介导的肺血管内皮和上皮完整,不是通过抑制NF -κB通路(44]。
接下来,太(/)和太(+ / +)老鼠管理车辆或有限合伙人(30毫克/公斤)腹腔内。此后,凝结的参数、器官组织学(肺、肝脏和肾脏),和当地的表达炎性分子进行评估。因此,与太(+ / +)小鼠相比,太(/)小鼠表现出明显延长凝血酶原时间(PT)和活化部分血栓形成质时间(APTT)、纤维蛋白原的水平大幅提高,纤维蛋白原/纤维蛋白降解产物,并显著降低活化蛋白C,有限合伙人后治疗。LPS诱导炎性肺器官损伤,肾脏,肝脏在老鼠的基因型。器官的损害包括中性粒细胞浸润在太更加突出(/)太(+ / +)有限合伙人治疗后小鼠。在这两种基因型的老鼠,有限合伙人的蛋白表达增强白介素(IL) 1、il - 6、粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子、巨噬细胞炎性蛋白(MIP) 1MIP-2,巨噬细胞化学引诱物蛋白1,keratinocyte-derived化学引诱物(KC)肺、肾、肝和循环il - 1的含量il - 6, MIP-2, KC。总体趋势,然而,这些炎性蛋白的水平是在太大(/)比太(+ / +)后小鼠有限合伙人的挑战。我们的研究结果表明,太防止凝结的和纤溶干扰和多器官损伤包括LPS引起的肺损伤,至少部分是通过抑制促炎的地方表达蛋白质在这个模型中(图1)[45]。尽管如此,其底层机械化的途径包括新的(例如,toll样受体(46),NALP inflammasomes [47),神经降压素(48],RANK-RANKL [49未来])仍有待探讨。
5.2。太过敏炎症的作用
支气管哮喘是一种复杂的综合征,表现为阻碍,高反应性和持续性气道的炎症。炎症在哮喘的特征是一个积累的嗜酸性粒细胞,淋巴细胞和中性粒细胞在支气管壁和内腔(50- - - - - -52]。的机制通过在哮喘气道炎症细胞改变函数条件包括释放Th2细胞因子(il - 4、IL-5和IL-13)和趋化现象的介质如胸腺和activation-regulated趋化因子,macrophage-derived趋化因子,eotaxin,各种蛋白酶以及活性氧的生成。因此,接下来,我们确定MT的作用引起的过敏性气道炎症卵白蛋白(OVA)使用MT (/老鼠)。太(/)和太(+ / +)小鼠气管内的挑战与卵巢(1g /身体)两周一次的3倍。此后,细胞球的液体,肺癌组织学和肺部炎性分子的表达。最后的卵子的挑战之后,显著增加指出总数量的细胞,嗜酸性粒细胞,中性粒细胞在MT (BAL流体/在MT)小鼠相比(+ / +)老鼠。组织病理学,卵子,炎症细胞的数量包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞在肺太大(/)太(+ / +)小鼠。蛋白质水平的il - 1明显太大(/)比太(+ / +)后小鼠卵子的挑战。免疫组织化学显示8-hydroxy——的形成脱氧鸟苷,妥善标记DNA氧化损伤,肺更强烈的MT硝基酪氨酸(/)比太(+ / +)后小鼠卵子的挑战。这些结果表明,内生太预防过敏性气道炎症引起的卵子,至少部分是通过抑制增强肺il - 1的表达和通过它的抗氧化潜力(53]。
5.3。太在氧化肺损伤中的作用
臭氧()是一种高毒性主要氧化剂在全世界的城市环境。实验研究表明,吸入会导致气道炎症/损伤体内[54]。此外,是一种强氧化剂,可以迅速转化成大量的活性氧,包括过氧化氢(55,56]。事实上,全身的肺部炎症/损伤包括氧化应激相关组织损伤(57- - - - - -59]。同时,据报道曝光导致氧化应激在气道,可能通过铁稳态的破坏59];铁可以增加氧化剂后一代与水互动媒体和产生羟基自由基(60,61年]。另一方面,据报道,MT诱导的肺表达接触体内(62年,63年]。因此,我们接下来研究的角色太亚急性暴露引起的肺部炎症使用太(/老鼠)。亚急性暴露后(0.3 ppm), BAL液的细胞轮廓,肺水肿,肺组织学和肺部炎性分子的表达。暴露在引起肺部炎症和血管通透性增强,明显太大(/)太(+ / +)小鼠。电子显微镜下,暴露诱导肺血管内皮和上皮细胞空泡变性,间质水肿和焦的基底膜,在MT(更加突出/)太(+ / +)小鼠。全身的肺il - 6的表达明显太大(/)太(+ / +)小鼠;然而,肺的表达趋化因子如eotaxin,巨噬细胞化学引诱物蛋白1,和keratinocyte-derived化学引诱物相当两基因型小鼠之间的存在。后曝光,氧化应激相关分子/加合物的形成,如血红素oxygenase-1、诱导一氧化氮合酶,8-OHdG,硝基酪氨酸在肺明显太大(/)太(+ / +)小鼠。总的来说,太能抵抗全身的肺部炎症,至少在一定程度上通过调节肺血管内皮和上皮完整性及其抗氧化性质(64)。
5.4。太在致命的肝损伤
肝脏有高水平的锌,Cu-bound MT和再生能力较高。据报道太参与部分肝切除术后肝细胞再生(64年- - - - - -67年)和化学损伤(68年]。同样的,之前的研究表明,诱导太可以防止动物的肝毒性化学物质,如乙醇、四氯化碳、对乙酰氨基酚,镉(69年]。
肝脏功能障碍由于肝脏疾病,如病毒性肝炎、肝硬化、肝细胞癌常与DIC等致命的凝血障碍。木村等人先前报道,太是预防急性肝损伤引起的有限合伙人/ D - GalN通过抑制肿瘤坏死因子生产/释放使用MT (/)的老鼠41]。急性(致命的)肝损伤动物模型使用有限合伙人/ D-GalN发展严重凝血病DIC的组织学证据(70年)非常类似于人类。此外,大多数凝结的因素以及太生产主要在肝脏,表明可能太在肝disorder-related凝血异常的发病机制中的作用。除此之外,我们的上述病理生理学的研究涉及MT凝结的干扰(45]。扩大木村的调查结果等,因此,我们探索的作用太在凝结的扰动LPS所致急性肝损伤/ D-GalN。太(/)和太(+ / +)小鼠腹腔注射30克/公斤的有限合伙人和800毫克/公斤D-GalN溶解在车辆。五个小时注射后,血液样本收集和血小板计数和凝结的参数测量。有限合伙人/ D-GalN挑战显著降低血小板数量在时间的方式两种基因型的小鼠相比,汽车的挑战。然而,在有限合伙人的存在/ D-GalN,减少明显太大(/)太(+ / +)小鼠。有限合伙人/ D-GalN挑战导致延长血浆凝结的参数如PT和APTT两种基因型的老鼠与车辆的挑战。在有限合伙人/ D-GalN, PT和APTT太长(/)太(+ / +)小鼠。纤维蛋白原的水平显著下降5小时后有限合伙人/ D-GalN挑战两基因型小鼠相比汽车的挑战。有限合伙人/ D-GalN挑战后,水平显著低于MT (/)太(+ / +)小鼠。车辆管理相比,有限合伙人/ D-GalN政府引起的等离子体水平的增加在两基因型小鼠血管性血友病因子。进一步说,在有限合伙人/ D-GalN面前,明显太大(/)太(+ / +)小鼠([71年]。
6。结论
MTs扮演重要角色在生理情况下,如重金属体内平衡和彻底的清除。此外,通过基因的方法,太已被证明能够防止各种类型的(包括LPS-related、过敏和氧化)小鼠炎症条件,暗示MT-induction /增强和/或补锌诱导/尽可能提高MT治疗炎性疾病的选择,虽然需要进一步的研究来总结其临床效用。