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Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal,ICCs)作为胃肠自主节律性运动的起搏细胞,与胃肠运动功能障碍性疾病发生发展密切相关。近年研究表明:胃肠壁内ICCs数量减少、细胞分支断裂的大鼠和小鼠,可见胃肠自主节律性运动减弱或消失,呈扩张性肠麻痹状态,胃肠内容物反流等症状,提示ICCs减少等病理变化与上述症状的发生发展有关。临床研究亦发现:许多胃肠运动功能障碍性疾病:例如,贲门失弛缓症、糖尿病性胃轻瘫、慢传输型便秘、假性肠梗阻等的发生机制虽然不清,但均可见相同的病理变化:病变部位胃肠壁内ICCs数量呈不同程度减少,甚至缺如,ICCs彼此间及其与平滑肌之间不能形成完整的细胞结构。上述结果表明:ICCs参与胃肠运动功能障碍性疾病发生发展的病理生理过程,但有关ICCs减少的具体机制尚不完全清楚。
已知Kit/SCF信号转导分子对ICCs的发育、增殖和存活以及表型维持等具有重要调节功能。任何原因所致的干细胞因子(Stemcellfactor,SCF)和/或Kit信号分子减少,均将影响ICCs的结构和功能。尽管已有多种动物模型,如小鼠、大鼠、豚鼠、马、狗等,用于研究ICCs结构和功能及病理变化,对理解。ICCs的生理功能和病理意义发挥了重要作用,但从形态学、遗传学、生物化学等多方面,上述模型动物与人类胃肠道仍有一定的差异,寻找更适合人类胃肠疾病研究的动物模型有利于深入探讨胃肠运动功能障碍性疾病的发生机制,为临床相关疾病的治疗提供新的实验依据。
有研究表明:长爪沙鼠消化道的解剖组织结构及免疫功能与人类较接近,可能是研究胃肠道结构和功能的良好动物模型。然而,有关长爪沙鼠胃肠ICCs的分布、形态特点及在胃肠运动功能障碍性疾病中的作用等研究尚未见报道。因此,本研究利用免疫组织化学和Westernblot等方法,首先对ICCs在沙鼠胃肠壁内的正常分布和形态特点进行了较详细的观察,并对不同部位的差异进行了比较,在此基础上,利用外科手术方法制作不完全性机械性肠梗阻模型模拟胃肠运动障碍疾病,比较分析不完全性肠梗阻后ICCs的数量和结构改变,并对ICCs减少的可能机制进行了初步探讨。
结果:
本研究的主要结果如下:
1.正常沙鼠胃肠道ICCs的分布:免疫荧光染色结果显示c-Kit阳性细胞,即ICCs存在于沙鼠的整个胃肠道,包括胃、小肠和结肠。在胃底部,仅见ICC-IM,而在胃体和胃窦部除ICC-IM外,可见ICC-MY分布在肌间神经丛周围;其分布密度(数量)胃底ICC-IM最多,由胃底至胃窦逐渐减少,而ICC-MY由胃体至胃窦逐渐增多。在小肠的ICCs分为ICC-IM,ICC-MY和ICC-DMP三个亚群,而结肠壁内分布有ICC-IM,ICC-MY和ICC-SM三个亚群。
2.ICCs的形态:分层铺片免疫荧光染色可见,c-Kit阳性细胞因分布部位不同形态上也存在一定的差异。ICC-IM为双极细胞,胞核椭圆或长椭圆形,胞体为细长梭形,两端伸出细长的突起,走行与平滑肌长轴一致;而ICC-MY胞核圆形或椭圆形,胞体三角形或多边形,有2～3个细长的突起,突起反复分支,彼此间连接形成完整的细胞结构连接;ICC-DMP亦为多极性细胞,胞体形状不规则,有3-5个长的突起,亦形成完整的细胞连接网络;ICC-SM胞体较大,形状为不规则的扁椭圆形,有多个较细长的突起,形成的细胞连接网络分布于结肠黏膜下近环行肌内表面。
3.不完全肠梗阻时胃肠ICCs的分布变化:为探讨胃肠运动功能障碍性疾病与ICCs的相关性,本研究利用全层铺片c-Kit免疫荧光染色,结果表明:不完全梗阻7d,ICCs的分布和数量未见明显改变,但梗阻14d后,可见梗阻近端膨胀的回肠和近端结肠壁内ICCs细胞数减少,排列紊乱,分布呈散点状,细胞被破坏。
4.慢性不完全肠梗阻对SCF和p-Kit蛋白水平的影响:为探讨肠梗阻发展过程中ICCs减少的分子机制,本实验分别对对照组和不完全肠梗阻组不同部位的肌组织进行Westernblot检测,分析c-Kit配体:干细胞因子(SCF)和c-Kit磷酸化(p-Kit)表达变化,结果表明:梗阻14d,肌组织SCF的表达量下降,与此同时,p-Kit水平亦下降,近梗阻部位尤为明显,约为正常的1/2～1/3。
结论:
1)Caial间质细胞在长爪沙鼠胃肠道分布的研究结果提示:沙鼠可用于有关Cajal间质细胞的结构、功能及相关疾病的实验研究。
2)Cajal间质细胞参与了沙鼠不完全肠梗阻的发生发展的病理过程。
3)肠梗阻所致的沙鼠胃肠道Cajal间质细胞的减少、细胞的破坏,可能与平滑肌表达SCF减少、Kit/SCF信号通路活性减弱有关。
本研究结果为进一步探讨胃肠运动功能障碍性疾病的发生机制提供了新的实验材料。