紧密连接的分子结构.生物学功能及其信号调控

畜牧与饲料科学

AnimalHusbandryandFeedScience

2013,34(7-8):39—40

紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控

马燕芬1,红梅2,格根塔娜2,张春华1

(1.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所,内蒙古呼和浩特010031;2.内蒙古林西县农牧业局,内蒙古林西

025250)

摘要:上皮紧密连接是由occludin、claudins、ZOs等构成的相邻细胞间连接复合体,且紧密连接与胃肠道营养物质吸收、微生物黏附关系以及维持上皮细胞通透性和屏障作用等最为密切。主要对紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控方面的内容进行了综述。

关键词:紧密连接;分子结构;生物学功能;信号调控中图分类号:Q7

文献标识码:A

文章顺序编号:1672—5190(2013)07—0039—02

MolecularStructure

andBiologicaiFunctionofTight

Junctionand

ItsSignalRegulation

MAYan—fenl,Hongmei2,Gegentana2,ZHANGChun—hual

(1.AnimalNutritionandFeedResearchInstitute.InnerMongoliaAcademyofAgriculturalandAnimalHusbandrySciences,Hohhot

010031.China:2.LinxiBureauofAgricultureandAnimalHusbandryinInnerMongolia,Linxi

an

025250,China)

andbarrier

Abstract:Epithelialtightiunctionistightiunction

is

intercellularjunctionalcomplexthatiscomposedofoccludin,claudinsandZOs,etc.The

nutrition

closelyrelatedwithgastrointestinalabsorption,microbialadhesion,thepermeability

functionofepithelialcell.Themolecularstructure,biologicalfunctionandsignalregulationoftightiunctionwerereviewed.Keywords:tight

junctions;molecularstructure;biological

function;signalregulation

上皮细胞能通过一系列的细胞间连接方式,主要包括紧密连接(tightiunctions,TJ)、黏附连接(adherensiunctions)和I桥粒连接(desmosome)与相邻细胞之间紧密结合形成屏障.这些连接方式统称为上皮细胞连接复合体。紧密连接是其中一种最为重要的连接方式,

它以环状形式位于基底外侧膜顶端,在维持上皮细胞

细胞的形态结构、调节上皮细胞的分化、修复及细胞间的物质运输、维护瘤胃黏膜屏障功能和瘤胃黏膜通透性等方面发挥了重要作用…。

1.1跨膜蛋白

跨膜蛋白中的occludin蛋白最先是

由Furuse于1993年发现并克隆成功的.这是在分子水平上对紧密连接研究的里程碑[23。序列分析发现occludin是一种4次跨膜蛋白.分子量约为65

kDa

结构与生物学功能中发挥着重要作用。紧密连接主要是通过连续地存在于细胞与细胞之间的紧密连接蛋白发挥重要作用.从而来维持紧密连接的结构和功能。笔者主要对紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控方面的内容作一综述。

1紧密连接的分子构成

紧密连接是一个动态变化的、由多种蛋白及分子

(62~82kDa)的蛋白质。Occludin蛋白是一个调节蛋

白,具有改变细胞间通透性的功能。Claudin—l和claudin一2蛋白是Furuse等于1998年发现的2个新的完整的紧密连接的跨膜蛋白131.Claudins分子质量为

20—27

kDa。Claudins能通过形成亲水性的细胞间隙通

路而选择性的调控紧密连接通透性。目前认为occludin蛋白和claudins蛋白是紧密连接的主要功能调节蛋白.对于屏障功能的维持和紧密连接的完整性具有重要作用。Occludin蛋白和claudins蛋白水平的升高或降低。伴随着跨膜电阻抗(TER)及黏膜通透性也相应地升高或降低。连接黏附分子(JAM)是由Martin-Padura等于1998年发现的另一个跨膜蛋白.属于免疫球蛋白家族成员刚。JAM与紧密连接分子occludin、ZO一1共同结

合定位于表皮和内皮细胞的紧密连接处。

组成的具有多种功能的复合体。其“拉链样”吻合结构能有效封闭细胞间隙顶部并阻止大分子入侵。常见的跨膜蛋白有闭锁蛋白(occludin)和水闸蛋白家族(claudins),跨膜蛋白在细胞外与相邻细胞的跨膜蛋白相互作用,封闭了细胞间的空隙;在细胞内与ZO蛋白家族、丝状肌动蛋白等胞内蛋白相互连接。并被

这些胞内蛋白固定。细胞问的紧密连接封闭了相邻上

皮细胞间的空隙,阻止胃肠道内的细菌、抗原等物质

进入胃肠道黏膜固有层激活免疫细胞,维护胃肠道内

1.2胞质附着蛋白胞质附着蛋白是紧密连接支持结

黏膜屏障功能的稳定,避免了黏膜异常免疫反应的发生。同时胃肠道内上皮细胞问的紧密连接在维持上皮

收稿日期:2013—06—18

基金项目:公益性行业(农业)科研专项(200903003);内蒙古

构的基础,ZOs属于外周膜蛋白,包括AF6、7H6、ZOs等。蛋白ZOs是第一个被证实的紧密连接的附着蛋白.同时也是目前研究的最为透彻的紧密连接相关蛋白.属于MAGUK家族,包含3个异构体,即ZO一1、ZO一2、ZO一3。ZOs能直接与肌动蛋白细胞骨架结合,从而稳定细胞间连接复合体并为环状肌动球蛋白在细胞间的收

农牧业科学院青-q-童,l基金(2012QNJJM01)。

作者简介:马燕芬(1979一),女,副研究员,博士,主要研究

方向为动物营养与饲料。

万方数据

畜牧与饲料科学第34卷

缩提供动力支撑。ZO一1对紧密连接的形成起装配平台样作用,并且是occludin蛋白与细胞内骨架蛋白actin连接及信号力学转导机制中的一个重要结构。

1.3细胞骨架蛋白

细胞骨架蛋白是指由跨膜蛋白、

胞质附着蛋白两者组成的连接附和物.其在细胞内得以固定,维持着胞间紧密连接的稳定性。细胞骨架蛋白不仅参与内皮细胞的细胞骨架构建.而且在细胞运动、跨膜信号转导、细胞增殖分化及变形能力等方面起重要作用。细胞骨架蛋白actin在细胞连接和屏障功能的形成上发挥着重要的作用。近年来的相关研究表明连接复合体的完整性依赖于actin的结构组装和功能状态,Actin的改变与上皮细胞通透性增高密切相关。Watsky等[5]的研究证实溶血磷脂酸(LPA)和鞘氨醇一1一磷酸(SIP)减低角膜细胞间通透性改变与其Actin的变化有关。Bragac61的研究也提示,Actin的变化可破坏黏附连接结构,最后导致细胞与细胞分离,这主要与细胞骨架改变引起的细胞收缩有关。2紧密连接的生物学功能

紧密连接是上皮细胞顶端连接复合体的重要组成部分,除了能选择性调节离子和其他溶质的细胞间隙途径、限制顶端,基底外侧膜内脂质的扩散以外,还能通过调节多种不同的信号成分进而影响上皮细胞的增生和分化。紧密连接具有3种相互关联的生物学功能:屏障功能、栅栏功能和信号传导功能。2.1屏障功能

紧密连接屏障功能的发挥是实现上

皮细胞屏障功能所必需的。TurnerC1]研究表明,上皮细胞间的紧密连接对维持上皮细胞屏障功能的完整性起决定性作用。当紧密连接发生变异、减少或缺失时,紧密连接蛋白再分配和表达就会下调.使上皮细胞受损、萎缩。屏障功能下降,细胞间紧密连接被破坏,进而使上皮细胞间通透性增加以及菌群移位。2.2栅栏功能

紧密连接分子像栅栏一样插在细胞

之间.限制了细胞表面的脂类以及其他可溶性物质的侧向扩散。当荧光标记的脂类插入培养的表皮细胞的顶膜外叶。它们将一直位于顶膜表面。相反,当荧光标记的脂类插入培养的表皮细胞的顶膜内叶时,它们将很快重新分布到基侧表面。在脂膜下的细胞骨架蛋白限制了膜内的蛋白侧向扩散。

2.3信号传导功能紧密连接作为上皮细胞问的重要连接物质,可以传递细胞间信息和维持上皮细胞整体效应,在调控磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)、神经节苷脂G—M,、霍乱弧菌肠毒素B等信号物质及其蛋白结合物在细胞间的转移与扩散中有重要的作用。多种不同的蛋白和信号传导通路参与了紧密连接的装配,其中有PKA、单体与异源2聚体G蛋白以及不同的PKC亚型。

3紧密连接分子间的信号调控

紧密连接蛋白的组装和改变是一个动态过程,其信

万方数据

号调控涉及体内许多的信号传导通路.主要包括细胞内

蛋白激酶C、Ca2+途径、蛋白磷酸化、小G’印结合蛋白和

RhoA—ROCK等,下面将重点介绍后2种信号途径。3.1小GTP结合蛋白对紧密连接的调节Rho

G,IIP

酶又称小GTP结合蛋白,在哺乳动物中。RhoGTP酶

至少由14个亚族组成,包括:Rho(A、B、C、D、E),Rac(1、2),Cdc42等。RhoGTP酶有GTP结合的活性态和

GDP结合的非活性态,2种活性形式之间的转换使他们能够发挥一种类似分子开关的作用.从而引发或终

止下游的靶分子——Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激

酶(Rhok)参与调节细胞的多种行为与功能,包括收缩、游走黏附、生长分裂以及肿瘤细胞的转化与浸润等。近年来随着对Rho/Rhok细胞信号传导研究的进展,揭示Rho/Rhok细胞信号传导通路参与了对上皮

细胞紧密连接通透性的调控[7]。RhoG11P酶是一种重

要的调节因子.该酶被外界刺激信号活化后,从GDP结合的失活状态转变为GTP结合的活化状态,从而激活下游Rhok,活化的Rhok使细胞浆内磷酸化肌球蛋白轻链(MLC)水平提升,调节细胞的多种行为与功能,如收缩、游走黏附等,进而影响细胞形态,改变细胞的通透性一1。研究表明,Rho也是LPs作用的一个重组或与Occludin-ZO复合物解连接而使紧密连接的时,阻断Rho作用的下游效应器后,可使Occludin—ZO接发生改变,影响上皮细胞问的通透性。

RhoA—ROCK对紧密连接的调节Fuiira等引研

能通过影响肌动球蛋白细胞骨架进而影响细胞间隙通透性。除了通过下游复杂的信号传递以外,Rho还连接蛋白。在组胺激活内皮细胞RhoA的试验中发现,与调节Occludin和肌动蛋白细胞骨架相互作用的的通透性发生相应改变。

紧密连接对于维持上皮细胞屏障功能,尤其是胃要靶点,LPS可以通过Rho使细胞骨架中的Actin重通透性增加,而Rho对Actin作用的同时,对Oc.cludin—ZO也有重要的调控作用,如在形成紧密连接移向细胞膜受阻隅】,显示Rho激酶活化可导致紧密连3.2

究表明RhoA—ROCK信号转导途径能直接影响上皮细胞问紧密连接的通透性。紧密连接相关蛋白与肌动蛋白丝的相互作用除了能稳定连接以外还能传递能量.以改变2种蛋白之间的作用从而改变细胞间隙的通透性。RhoA—ROCK信号转导途径在调节细胞间隙通透性的过程中有着重要的作用,Rho的下游效应物能通过直接修饰连接膜蛋白调节紧密连接的结构。在RhoA持续过量表达试验中发现。Occludin磷酸化水平随之升高,该结果表明,RhoA信号能直接影响紧密Occludin羧基末端磷酸化的增加.细胞间隙紧密连接4小结

肠道的通透性和胃肠道健康有着至关重要的作用。它

畜牧与饲料科学AnimalHusbandryandFeedScience

微生态制剂在养猪业中的应用效果

雷晓军1,雷江红2

(1.陕西省饲料工业办,陕西

西安710003;2.陕西省动物卫生监督所,陕西

西安710016)

摘要:微生态制剂是一种新型添加剂,具有绿色、无残留、无毒副作用,以及促进动物生长性能,提高饲料转化率,增强机体免疫力,减少疾病发生,改善饲养环境等特点,目前已被广泛应用到畜禽养殖业中。对微生态制剂在养猪业中的应用效果进行阐述.将对于养猪业的健康发展具有重要的实际意义。

关键词:微生态制剂;养猪业;应用中图分类号:¥828.5:¥816.7

文献标识码:A

文章顺序编号:1672—5190(2013)07—0041—02

微生态制剂的研究起源于20世纪初,Metchnikoff使用酸牛奶(乳酸杆菌)治疗幼畜腹泻结果获得成功,此后有关微生态制剂的研究逐渐引起人们的广泛关注。Redmond和king分别将乳酸杆菌应用于患下痢的仔猪上,结果发现,乳酸杆菌具有较好的杀菌功能,能够迅速改善仔猪肠道菌群。由于微生态制剂是从自然界中分离出来的有益菌,属于一种天然产品。具有无毒、无残留、无污染等优点,同时,还具有提高饲料利用率,提高动物生长性能。提高免疫力,防止疾病发生等作用.而且克服了抗菌素药物所导致的菌群失调等问题,是完全符合绿色养殖的一种新型产品,所以越来越受到人们的重视。到了1982年,日本琉球大学

收稿日期:2013—07—13

比嘉照夫教授成功研制了一种多功能菌群,在日本被称为有效微生物(effectivemicroorganism,EM),该种有效微生物含有乳酸菌、酵母菌、芽胞杆菌、光合菌、放线菌等7大类微生物中的10个属80余种微生物群。由于EM菌具有促进生长、功能齐全及提高饲料转化率等方面的功效,因此,在世界各地广泛地应用到养殖、种植、环境等各个领域。我国在该方面的研究起步较晚,但发展迅速,经过几十年的研究积累,关于微生态制剂的研究已经发展成为一个具有强大生命力的应用生物领域。1微生态制剂的概述

微生态制剂(microbial

ecologicalagent)又名微生

态调节剂(microecologicalmodulator)、益生素(probiotic)、活菌制剂(1ivingbacteriaagent)、EM

作者简介:雷晓军(1972一),男,畜牧师,硕士,主要从事饲

料行业管理工作。

・—・}-—-+--—}-—・}一+-・●一-—●~-+一—-+_-—’一-+-—・}

能通过栅栏作用、屏障作用和信号传导功能而保障人和动物机体的健康。同时小GTP结合蛋白和RhoA—ROCK等信号转导途径在紧密连接的形成过程中具有重要的调控作用.调控着紧密连接功能的正常发挥。

参考文献:[1]TURNER

R.Molecular

basis

of

epithelial

barrier

[5]WATSKY

creasethe

A,YIN

F.Phospholipidgrowthfactors

across

in—

en.

resistance

cornealepit}lelial

and

dothelialcelltightjunction[”InvestOphthalmol

VisSci,

2004(45):1335—1341.

[6]BRAGAVM,MACHESKYLM,HALLA,eta1.Thesmall

GTPasesRho

and

Racarerequiredfortheestablishmentof

eadherin—dependentcell—cellcontacts[J].JCellBiol,

regulation:frombasicmechanismstoclinicalapplication

1997,137(6):1421—1431.

[J].AmJPathol,2006,169(6):1901—1909.[2]FURUSEM,FUJITA

K,HIIRAGIT,eta1.Claudin一1and

localizingat

tightCell

[7]CLEMENTS

RhoA

RT,MINNEARF

L,SINGER

HA,eta1.

and

Rho-kinasedependentandindependentsignals

pulmonary

endothelialcy.

Physiol

一2:novelintegralmembraneproteins

mediateTGF——beta.-inducedtoskeletalreorganizationand

junctions

with

no

sequence

similarityto

occludin[J].J

permeability[J].AmJ

Biol,1998,141(7):1539—1550.[3]FURUSE

M,SASAKI

H,TSUKITA

S.Manner

of

LungCellMolPhysiol,2005,288(2):L294-L306.

[8]KHANNA,WANGY,KIMKJ,eta1.Cytotoxie

necrotizing

interactionofheterogeneous

claudinspecieswithinand

factor一1contributestoEscherichiacoliKlinvasionofthecentral

nervous

betweentightjunctionstrands[J].JCellBiol,1999,147

system[J].JBiolChem,2002,277(18):

(4):891—903.

15607-15612.

I,LOSTAGLIOS,SCHNEEMANN

[4]MARTIN—PADURA

[9]FUJl7I'AH,KATOHH,HASEGAWAH.eta1.Molecular

M,eta1.Junctionaladhesionmolecule。anovelmemberofthe

immunoglobulin

superfamily

and

that

distributes

at

deciphermentofRhoeffectorpathwaysregulatingtight—

junctionpermeability[J].BiochemJ,2000,346(3):617—

622.

intercellular

junctions

modulates

monocyte

transmigration[J].JCellBiol,1998,142(1):117—127.

(责任编辑:栗林)

万方数据

紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控

作者:

作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

马燕芬, 红梅, 格根塔娜, 张春华, MA Yan-fen, Hongmei , Gegentana , ZHANG Chun-hua

马燕芬,张春华,MA Yan-fen,ZHANG Chun-hua(内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所,内蒙古呼和浩特,010031), 红梅,格根塔娜,Hongmei,Gegentana(内蒙古林西县农牧业局,内蒙古林西,025250)畜牧与饲料科学

Animal Husbandry and Feed Science2013,34(7)

参考文献(9条)

1. TURNER J R Molecular basis of epithelial barrier regulation:from basic mechanisms to clinical application[外文期刊] 2006(06)

2. FURUSE M;FUJITA K;HIIRAGI T Claudin-1 and-2:novel integral membrane proteins localizing at tight junctions withno sequence similarity to occludin 1998(07)

3. FURUSE M;SASAKI H;TSUKITA S Manner of interaction of heterogeneous claudin species within and between tightjunction strands 1999(04)

4. MART(I)N-PADURA I;LOSTAGLIO S;SCHNEEMANN M Junctional adhesion molecule,a novel member of the immunoglobulinsuperfamily that distributes at intercellular junctions and modulates monocyte transmigration 1998(01)

5. WATSKY M A;YIN F Phospholipid growth factors increase the resistance across corneal epithelial and endothelialcell tight junction 2004(45)

6. BRAGA V M;MACHESKY L M;HALL A The small GTPases Rho and Rac are required for the establishment of cadherin-dependent cell-cell contacts 1997(06)

7. CLEMENTS R T;MINNEAR F L;SINGER H A RhoA and Rho-kinase dependent and independent signals mediate TGF-beta-induced pulmonary endothelial cytoskeletal reorganization and permeability 2005(02)

8. KHANN A;WANG Y;KIM K J Cytotoxic necrotizing factor-1 contributes to Escherichia coli K1 invasion of the centralnervous system 2002(18)

9. F UJITA H;KATOH H;HASEGAWA H Molecular decipherment of Rho effector pathways regulating tightjunctionpermeability 2000(03)

引用本文格式:马燕芬. 红梅. 格根塔娜. 张春华. MA Yan-fen. Hongmei . Gegentana . ZHANG Chun-hua 紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2013(7)

畜牧与饲料科学

AnimalHusbandryandFeedScience

2013,34(7-8):39—40

紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控

马燕芬1,红梅2,格根塔娜2,张春华1

(1.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所,内蒙古呼和浩特010031;2.内蒙古林西县农牧业局,内蒙古林西

025250)

摘要:上皮紧密连接是由occludin、claudins、ZOs等构成的相邻细胞间连接复合体,且紧密连接与胃肠道营养物质吸收、微生物黏附关系以及维持上皮细胞通透性和屏障作用等最为密切。主要对紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控方面的内容进行了综述。

关键词:紧密连接;分子结构;生物学功能;信号调控中图分类号:Q7

文献标识码:A

文章顺序编号:1672—5190(2013)07—0039—02

MolecularStructure

andBiologicaiFunctionofTight

Junctionand

ItsSignalRegulation

MAYan—fenl,Hongmei2,Gegentana2,ZHANGChun—hual

(1.AnimalNutritionandFeedResearchInstitute.InnerMongoliaAcademyofAgriculturalandAnimalHusbandrySciences,Hohhot

010031.China:2.LinxiBureauofAgricultureandAnimalHusbandryinInnerMongolia,Linxi

an

025250,China)

andbarrier

Abstract:Epithelialtightiunctionistightiunction

is

intercellularjunctionalcomplexthatiscomposedofoccludin,claudinsandZOs,etc.The

nutrition

closelyrelatedwithgastrointestinalabsorption,microbialadhesion,thepermeability

functionofepithelialcell.Themolecularstructure,biologicalfunctionandsignalregulationoftightiunctionwerereviewed.Keywords:tight

junctions;molecularstructure;biological

function;signalregulation

上皮细胞能通过一系列的细胞间连接方式,主要包括紧密连接(tightiunctions,TJ)、黏附连接(adherensiunctions)和I桥粒连接(desmosome)与相邻细胞之间紧密结合形成屏障.这些连接方式统称为上皮细胞连接复合体。紧密连接是其中一种最为重要的连接方式,

它以环状形式位于基底外侧膜顶端,在维持上皮细胞

细胞的形态结构、调节上皮细胞的分化、修复及细胞间的物质运输、维护瘤胃黏膜屏障功能和瘤胃黏膜通透性等方面发挥了重要作用…。

1.1跨膜蛋白

跨膜蛋白中的occludin蛋白最先是

由Furuse于1993年发现并克隆成功的.这是在分子水平上对紧密连接研究的里程碑[23。序列分析发现occludin是一种4次跨膜蛋白.分子量约为65

kDa

结构与生物学功能中发挥着重要作用。紧密连接主要是通过连续地存在于细胞与细胞之间的紧密连接蛋白发挥重要作用.从而来维持紧密连接的结构和功能。笔者主要对紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控方面的内容作一综述。

1紧密连接的分子构成

紧密连接是一个动态变化的、由多种蛋白及分子

(62~82kDa)的蛋白质。Occludin蛋白是一个调节蛋

白,具有改变细胞间通透性的功能。Claudin—l和claudin一2蛋白是Furuse等于1998年发现的2个新的完整的紧密连接的跨膜蛋白131.Claudins分子质量为

20—27

kDa。Claudins能通过形成亲水性的细胞间隙通

路而选择性的调控紧密连接通透性。目前认为occludin蛋白和claudins蛋白是紧密连接的主要功能调节蛋白.对于屏障功能的维持和紧密连接的完整性具有重要作用。Occludin蛋白和claudins蛋白水平的升高或降低。伴随着跨膜电阻抗(TER)及黏膜通透性也相应地升高或降低。连接黏附分子(JAM)是由Martin-Padura等于1998年发现的另一个跨膜蛋白.属于免疫球蛋白家族成员刚。JAM与紧密连接分子occludin、ZO一1共同结

合定位于表皮和内皮细胞的紧密连接处。

组成的具有多种功能的复合体。其“拉链样”吻合结构能有效封闭细胞间隙顶部并阻止大分子入侵。常见的跨膜蛋白有闭锁蛋白(occludin)和水闸蛋白家族(claudins),跨膜蛋白在细胞外与相邻细胞的跨膜蛋白相互作用,封闭了细胞间的空隙;在细胞内与ZO蛋白家族、丝状肌动蛋白等胞内蛋白相互连接。并被

这些胞内蛋白固定。细胞问的紧密连接封闭了相邻上

皮细胞间的空隙,阻止胃肠道内的细菌、抗原等物质

进入胃肠道黏膜固有层激活免疫细胞,维护胃肠道内

1.2胞质附着蛋白胞质附着蛋白是紧密连接支持结

黏膜屏障功能的稳定,避免了黏膜异常免疫反应的发生。同时胃肠道内上皮细胞问的紧密连接在维持上皮

收稿日期:2013—06—18

基金项目:公益性行业(农业)科研专项(200903003);内蒙古

构的基础,ZOs属于外周膜蛋白,包括AF6、7H6、ZOs等。蛋白ZOs是第一个被证实的紧密连接的附着蛋白.同时也是目前研究的最为透彻的紧密连接相关蛋白.属于MAGUK家族,包含3个异构体,即ZO一1、ZO一2、ZO一3。ZOs能直接与肌动蛋白细胞骨架结合,从而稳定细胞间连接复合体并为环状肌动球蛋白在细胞间的收

农牧业科学院青-q-童,l基金(2012QNJJM01)。

作者简介:马燕芬(1979一),女,副研究员,博士,主要研究

方向为动物营养与饲料。

万方数据

畜牧与饲料科学第34卷

缩提供动力支撑。ZO一1对紧密连接的形成起装配平台样作用,并且是occludin蛋白与细胞内骨架蛋白actin连接及信号力学转导机制中的一个重要结构。

1.3细胞骨架蛋白

细胞骨架蛋白是指由跨膜蛋白、

胞质附着蛋白两者组成的连接附和物.其在细胞内得以固定,维持着胞间紧密连接的稳定性。细胞骨架蛋白不仅参与内皮细胞的细胞骨架构建.而且在细胞运动、跨膜信号转导、细胞增殖分化及变形能力等方面起重要作用。细胞骨架蛋白actin在细胞连接和屏障功能的形成上发挥着重要的作用。近年来的相关研究表明连接复合体的完整性依赖于actin的结构组装和功能状态,Actin的改变与上皮细胞通透性增高密切相关。Watsky等[5]的研究证实溶血磷脂酸(LPA)和鞘氨醇一1一磷酸(SIP)减低角膜细胞间通透性改变与其Actin的变化有关。Bragac61的研究也提示,Actin的变化可破坏黏附连接结构,最后导致细胞与细胞分离,这主要与细胞骨架改变引起的细胞收缩有关。2紧密连接的生物学功能

紧密连接是上皮细胞顶端连接复合体的重要组成部分,除了能选择性调节离子和其他溶质的细胞间隙途径、限制顶端,基底外侧膜内脂质的扩散以外,还能通过调节多种不同的信号成分进而影响上皮细胞的增生和分化。紧密连接具有3种相互关联的生物学功能:屏障功能、栅栏功能和信号传导功能。2.1屏障功能

紧密连接屏障功能的发挥是实现上

皮细胞屏障功能所必需的。TurnerC1]研究表明,上皮细胞间的紧密连接对维持上皮细胞屏障功能的完整性起决定性作用。当紧密连接发生变异、减少或缺失时,紧密连接蛋白再分配和表达就会下调.使上皮细胞受损、萎缩。屏障功能下降,细胞间紧密连接被破坏,进而使上皮细胞间通透性增加以及菌群移位。2.2栅栏功能

紧密连接分子像栅栏一样插在细胞

之间.限制了细胞表面的脂类以及其他可溶性物质的侧向扩散。当荧光标记的脂类插入培养的表皮细胞的顶膜外叶。它们将一直位于顶膜表面。相反,当荧光标记的脂类插入培养的表皮细胞的顶膜内叶时,它们将很快重新分布到基侧表面。在脂膜下的细胞骨架蛋白限制了膜内的蛋白侧向扩散。

2.3信号传导功能紧密连接作为上皮细胞问的重要连接物质,可以传递细胞间信息和维持上皮细胞整体效应,在调控磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)、神经节苷脂G—M,、霍乱弧菌肠毒素B等信号物质及其蛋白结合物在细胞间的转移与扩散中有重要的作用。多种不同的蛋白和信号传导通路参与了紧密连接的装配,其中有PKA、单体与异源2聚体G蛋白以及不同的PKC亚型。

3紧密连接分子间的信号调控

紧密连接蛋白的组装和改变是一个动态过程,其信

万方数据

号调控涉及体内许多的信号传导通路.主要包括细胞内

蛋白激酶C、Ca2+途径、蛋白磷酸化、小G’印结合蛋白和

RhoA—ROCK等,下面将重点介绍后2种信号途径。3.1小GTP结合蛋白对紧密连接的调节Rho

G,IIP

酶又称小GTP结合蛋白,在哺乳动物中。RhoGTP酶

至少由14个亚族组成,包括:Rho(A、B、C、D、E),Rac(1、2),Cdc42等。RhoGTP酶有GTP结合的活性态和

GDP结合的非活性态,2种活性形式之间的转换使他们能够发挥一种类似分子开关的作用.从而引发或终

止下游的靶分子——Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激

酶(Rhok)参与调节细胞的多种行为与功能,包括收缩、游走黏附、生长分裂以及肿瘤细胞的转化与浸润等。近年来随着对Rho/Rhok细胞信号传导研究的进展,揭示Rho/Rhok细胞信号传导通路参与了对上皮

细胞紧密连接通透性的调控[7]。RhoG11P酶是一种重

要的调节因子.该酶被外界刺激信号活化后,从GDP结合的失活状态转变为GTP结合的活化状态,从而激活下游Rhok,活化的Rhok使细胞浆内磷酸化肌球蛋白轻链(MLC)水平提升,调节细胞的多种行为与功能,如收缩、游走黏附等,进而影响细胞形态,改变细胞的通透性一1。研究表明,Rho也是LPs作用的一个重组或与Occludin-ZO复合物解连接而使紧密连接的时,阻断Rho作用的下游效应器后,可使Occludin—ZO接发生改变,影响上皮细胞问的通透性。

RhoA—ROCK对紧密连接的调节Fuiira等引研

能通过影响肌动球蛋白细胞骨架进而影响细胞间隙通透性。除了通过下游复杂的信号传递以外,Rho还连接蛋白。在组胺激活内皮细胞RhoA的试验中发现,与调节Occludin和肌动蛋白细胞骨架相互作用的的通透性发生相应改变。

紧密连接对于维持上皮细胞屏障功能,尤其是胃要靶点,LPS可以通过Rho使细胞骨架中的Actin重通透性增加,而Rho对Actin作用的同时,对Oc.cludin—ZO也有重要的调控作用,如在形成紧密连接移向细胞膜受阻隅】,显示Rho激酶活化可导致紧密连3.2

究表明RhoA—ROCK信号转导途径能直接影响上皮细胞问紧密连接的通透性。紧密连接相关蛋白与肌动蛋白丝的相互作用除了能稳定连接以外还能传递能量.以改变2种蛋白之间的作用从而改变细胞间隙的通透性。RhoA—ROCK信号转导途径在调节细胞间隙通透性的过程中有着重要的作用,Rho的下游效应物能通过直接修饰连接膜蛋白调节紧密连接的结构。在RhoA持续过量表达试验中发现。Occludin磷酸化水平随之升高,该结果表明,RhoA信号能直接影响紧密Occludin羧基末端磷酸化的增加.细胞间隙紧密连接4小结

肠道的通透性和胃肠道健康有着至关重要的作用。它

畜牧与饲料科学AnimalHusbandryandFeedScience

微生态制剂在养猪业中的应用效果

雷晓军1,雷江红2

(1.陕西省饲料工业办,陕西

西安710003;2.陕西省动物卫生监督所,陕西

西安710016)

摘要:微生态制剂是一种新型添加剂,具有绿色、无残留、无毒副作用,以及促进动物生长性能,提高饲料转化率,增强机体免疫力,减少疾病发生,改善饲养环境等特点,目前已被广泛应用到畜禽养殖业中。对微生态制剂在养猪业中的应用效果进行阐述.将对于养猪业的健康发展具有重要的实际意义。

关键词:微生态制剂;养猪业;应用中图分类号:¥828.5:¥816.7

文献标识码:A

文章顺序编号:1672—5190(2013)07—0041—02

微生态制剂的研究起源于20世纪初,Metchnikoff使用酸牛奶(乳酸杆菌)治疗幼畜腹泻结果获得成功,此后有关微生态制剂的研究逐渐引起人们的广泛关注。Redmond和king分别将乳酸杆菌应用于患下痢的仔猪上,结果发现,乳酸杆菌具有较好的杀菌功能,能够迅速改善仔猪肠道菌群。由于微生态制剂是从自然界中分离出来的有益菌,属于一种天然产品。具有无毒、无残留、无污染等优点,同时,还具有提高饲料利用率,提高动物生长性能。提高免疫力,防止疾病发生等作用.而且克服了抗菌素药物所导致的菌群失调等问题,是完全符合绿色养殖的一种新型产品,所以越来越受到人们的重视。到了1982年,日本琉球大学

收稿日期:2013—07—13

比嘉照夫教授成功研制了一种多功能菌群,在日本被称为有效微生物(effectivemicroorganism,EM),该种有效微生物含有乳酸菌、酵母菌、芽胞杆菌、光合菌、放线菌等7大类微生物中的10个属80余种微生物群。由于EM菌具有促进生长、功能齐全及提高饲料转化率等方面的功效,因此,在世界各地广泛地应用到养殖、种植、环境等各个领域。我国在该方面的研究起步较晚,但发展迅速,经过几十年的研究积累,关于微生态制剂的研究已经发展成为一个具有强大生命力的应用生物领域。1微生态制剂的概述

微生态制剂(microbial

ecologicalagent)又名微生

态调节剂(microecologicalmodulator)、益生素(probiotic)、活菌制剂(1ivingbacteriaagent)、EM

作者简介:雷晓军(1972一),男,畜牧师,硕士,主要从事饲

料行业管理工作。

・—・}-—-+--—}-—・}一+-・●一-—●~-+一—-+_-—’一-+-—・}

能通过栅栏作用、屏障作用和信号传导功能而保障人和动物机体的健康。同时小GTP结合蛋白和RhoA—ROCK等信号转导途径在紧密连接的形成过程中具有重要的调控作用.调控着紧密连接功能的正常发挥。

参考文献:[1]TURNER

R.Molecular

basis

of

epithelial

barrier

[5]WATSKY

creasethe

A,YIN

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across

in—

en.

resistance

cornealepit}lelial

and

dothelialcelltightjunction[”InvestOphthalmol

VisSci,

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K,HIIRAGIT,eta1.Claudin一1and

localizingat

tightCell

[7]CLEMENTS

RhoA

RT,MINNEARF

L,SINGER

HA,eta1.

and

Rho-kinasedependentandindependentsignals

pulmonary

endothelialcy.

Physiol

一2:novelintegralmembraneproteins

mediateTGF——beta.-inducedtoskeletalreorganizationand

junctions

with

no

sequence

similarityto

occludin[J].J

permeability[J].AmJ

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M,eta1.Junctionaladhesionmolecule。anovelmemberofthe

immunoglobulin

superfamily

and

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distributes

at

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622.

intercellular

junctions

modulates

monocyte

transmigration[J].JCellBiol,1998,142(1):117—127.

(责任编辑:栗林)

万方数据

紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控

作者:

作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

马燕芬, 红梅, 格根塔娜, 张春华, MA Yan-fen, Hongmei , Gegentana , ZHANG Chun-hua

马燕芬,张春华,MA Yan-fen,ZHANG Chun-hua(内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所,内蒙古呼和浩特,010031), 红梅,格根塔娜,Hongmei,Gegentana(内蒙古林西县农牧业局,内蒙古林西,025250)畜牧与饲料科学

Animal Husbandry and Feed Science2013,34(7)

参考文献(9条)

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引用本文格式:马燕芬. 红梅. 格根塔娜. 张春华. MA Yan-fen. Hongmei . Gegentana . ZHANG Chun-hua 紧密连接的分子结构、生物学功能及其信号调控[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2013(7)


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