综述:肺发育、疾病与修复中的基底膜

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Matrix Biology 4.8

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  这篇综述系统阐述了肺基底膜(BM)在发育分支形态发生、远端肺形成及疾病中的作用,聚焦其分布、组成与功能特性。重点解析了肺泡BM(含胶原IV-α3α4α5、层粘连蛋白-521等)在气体交换、抗GBM病(Goodpasture综合征)和慢性阻塞性肺病(COPD)中的关键机制,并探讨哮喘中气道平滑肌BM增厚(含层粘连蛋白-α4)的病理意义。

  

分支形态发生

哺乳动物肺发育始于胚胎期E9.5(小鼠)或妊娠4周(人类),经历伪腺期、小管期等阶段。基底膜(BM)中的层粘连蛋白-111(由α1β1γ1组成)分隔上皮与间充质,其缺失导致小鼠E7致死。靶向研究表明,层粘连蛋白-511/521通过调控上皮-间充质互作影响晚期分支,而胶原IV(α1α1α2)缺失则导致肺泡间隔增厚。巢蛋白(nidogen)双敲除小鼠出现围产期死亡,证实其对BM组装的关键作用。

远端肺发育

肺泡-毛细血管屏障的核心是融合的肺泡BM(厚度约200 nm),由AT1细胞分泌的层粘连蛋白-332和胶原IV-α3α4α5构成。肺泡毛细血管发育不良(ACD)患者因FOXF1突变导致毛细血管-上皮错位,BM无法融合。小鼠模型中,上皮特异性β1整合素缺失引发BM基质异常沉积,提示细胞-ECM互作对屏障形成的必要性。

抗GBM病

该病由针对胶原IV α3 NC1结构域的自身抗体引发,导致肺出血和肾小球肾炎。动物模型显示,层粘连蛋白-521抗体可独立诱发肺损伤,而IgG2a/IgG2b亚型与肺病变强相关。吸烟或感染可能暴露BM隐蔽表位,但仅50%患者出现肺部症状,提示肺泡BM存在局部保护机制。

COPD与哮喘

COPD患者气道BM出现层粘连蛋白-β2增加和蛋白聚糖减少,血清胶原IV降解产物(如C4Ma3)与疾病进展正相关。哮喘则表现为气道平滑肌BM增厚,层粘连蛋白-α4通过整合素信号促进肌细胞增殖和收缩。胶原IV降解片段(如tumstatin)可抑制嗜酸性粒细胞浸润,缓解气道高反应性。

肺炎与ARDS

病原体突破肺泡BM后,MMPs持续活化导致BM碎裂,阻碍上皮修复。ARDS中,内皮损伤引发蛋白性水肿,而BM完整性恢复是修复关键。

展望

未来需通过蛋白质组学比较肺泡与肾小球BM的密度差异,并探索遗传因素(如COPD相关BM基因)如何驱动疾病。细胞特异性敲除模型将揭示上皮/内皮源基质蛋白在BM组装中的贡献。

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