潘氏细胞及其与克罗恩病的关系

作者:

琳达Crampton
更新日期:

2022年5月3日

琳达·克兰普顿是一位经验丰富的教师，拥有生物学一级荣誉学位。她写关于疾病的科学基础。

肠绒毛小肠中绒毛的内衬

免疫学前沿，2020年4月，©2020 Lueschow and McElroy, CC BY License

潘氏细胞和克罗恩病

潘氏细胞存在于位于小肠内壁的腺体中。这些细胞发挥着重要的功能，包括分泌抗微生物化学物质，对抗肠道中的有害生物。潘氏细胞有助于先天免疫，通过这种系统，身体可以在入侵者进入身体后立即或很快阻止或抗击入侵者。它们还在保持肠道粘膜良好状态方面发挥着重要作用。研究人员发现，潘氏细胞功能紊乱与克罗恩病有关。

克罗恩病是一种炎症性肠病，简称IBD。患有这种疾病的人有一块块发炎的肠粘膜。这种疾病是一种痛苦的，有时会使人衰弱的疾病。其原因尚不完全清楚。它被认为是由遗传易感性、内部环境因素和免疫系统的不良行为共同导致的。

克罗恩病的炎症可发生在消化道的任何部位，但通常发生在回肠。

布鲁斯·布劳斯，通过维基共享资源，CC BY 3.0授权

术语的起源

潘氏细胞是以奥地利生理学家约瑟夫·潘氏(1857-1890)的名字命名的。他研究了这些细胞的结构并描述了它们，尽管它们是在几年前由一位名叫古斯塔夫·施瓦布的解剖学家发现的。由于细胞是以人的名字命名的，所以“Paneth”这个词是大写的。

克罗恩病是以美国胃肠病学家伯里尔·伯纳德·克罗恩(Burrill Bernard Crohn, 1884-1983)命名的。1932年，克罗恩和他的两位同事(利昂·金兹堡和戈登·奥本海默)描述了该病中发现的典型肠道炎症模式。这三名研究人员与美国西奈山医院有关。

潘氏细胞位于肠腺或位于绒毛之间的隐窝中。

BallenaBlanca，通过维基共享资源，CC BY-SA 4.0许可

在上面的简化图中，所有的单元格看起来都是一样的。事实上，不同类型的细胞存在于肠内膜中，如第一个插图所示，尽管肠细胞是最丰富的一种。如上图所示，肠细胞表面有面向隐窝的微绒毛。这增加了吸收消化食物的表面积。

肠内膜和隐窝

区域解剖

我们的肠壁上覆盖着一层薄薄的保护性粘液。本文中的第一张图片显示了生活在我们肠道粘液上方的微生物。衬里本身有规则的褶皱，或绒毛。这增加了吸收食物的面积。肠细胞上的微绒毛进一步增加了表面积。上图所示的小肠“腔”是食物通过的通道。

肠腺或隐窝

肠腺位于绒毛之间。它们也被称为肠隐窝和Lieberkühn隐窝。它们的名字中使用了“腺体”这个词，因为这种结构会产生分泌物。它们有时被称为隐窝，因为它们位于绒毛水平以下。他们的第三个名字来自Johann Nathanael Lieberkühn(1711-1756)，他是一位德国解剖学家。

的上皮细胞

绒毛的外层细胞层称为上皮细胞。如上图所示，上皮细胞延伸至隐窝。潘氏细胞位于隐窝的底部。干细胞位于隐窝底部的潘氏细胞附近。这些细胞产生新的上皮细胞。更换细胞是必要的，因为绒毛表面的上皮细胞有规律地脱落。新细胞向上迁移，取代绒毛表面的旧细胞。一个上皮细胞通常存活3到5天就会脱落。

Paneth细胞

干细胞也能产生新的潘氏细胞。然而，它们停留在地穴的底部，而不是向上迁移。与其他上皮细胞不同，潘氏细胞可以存活三周到一个月或更长时间。它们是肠道生命中非常重要的细胞，如下所述。

小肠粘膜被染色并放大的一段小肠粘膜

Nephron，通过Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0许可

我们的肠道微生物群

我们的肠道中生活着大量的细菌和其他微生物。许多微生物要么已知能帮助我们，要么被认为能帮助我们。其他的影响是未知的。有些是有害的。有害形式通常由“有益”微生物控制，但情况并非总是如此。

细菌是消化道中最常见的一种微生物。它们可在肠腔内、肠粘膜表面或上皮细胞表面发现，并附着于上皮细胞表面。然而，在正常情况下，它们不会进入或穿过粘膜。潘氏细胞的活动有助于阻止细菌穿透粘膜。

如上面的视频所示，大多数潘氏细胞位于小肠中。它们似乎存在于每一个肠腺中。它们偶尔会散布在大肠或胃中。然而，这被认为是一种不正常的状态。

潘氏细胞结构与功能

潘氏细胞通常呈柱状或呈金字塔状。它的基部有一个核，细胞质中有许多大颗粒。这种颗粒含有抗菌物质、免疫调节剂和营养因子。这些化学物质被释放到肠腺腔内，以维持肠道的健康。免疫调节剂是一种通过刺激或抑制免疫系统来帮助身体的物质。营养因子是支持细胞存活的化学物质。潘氏细胞也分泌支持邻近干细胞的化学物质。

研究人员正在研究潘氏细胞的行为，以确定其行为的所有触发因素，并发现更多关于它们对有害和有益细菌的反应。科学家们已经知道，这些细胞做着一些有用的工作，对我们的健康很重要。

潘氏细胞的抗菌功能

潘氏细胞数量少，但对肠道内壁的健康很重要。肠道细菌的特定抗原(表面的分子)刺激潘氏细胞从它们的囊泡释放抗菌化学物质到肠腺的腔内。然后这些化学物质会攻击细菌。这种行为类似于免疫系统中某些白细胞的行为。

潘氏细胞产生属于α -防御素或隐菌素的抗菌化合物。这些化学物质是多肽，或氨基酸的短链。它们有带正电荷的区域，与细胞膜上磷脂分子的带负电荷的区域结合。结果，细胞膜上产生了一个杀死细胞的孔。细菌的细胞膜上有比我们更多的阴性区域，所以防御素更经常地与它们结合，而不是与我们的细胞结合，杀死细菌。

潘氏细胞还分泌至少两种其他抗菌物质:溶菌酶和磷脂酶A2。唾液中也有溶菌酶。它会导致细菌细胞破裂，杀死微生物。这个过程被称为裂解。磷脂酶分解细胞膜中的磷脂。

自噬的事实

自噬是细胞破坏其内部受损结构的过程。新结构取代旧结构。进入细胞的感染性微生物也可能被自噬破坏。

这一过程在长时间存活的细胞中尤其重要，如潘氏细胞。如果细胞不发生自噬，损伤可能会随着时间的推移而累积，被微生物感染的风险也会增加。必要时的自噬对潘氏细胞保持健康并继续释放肠道保护性化学物质至关重要。

在动物实验中，研究人员发现，如果Paneth细胞自噬被突变基因、特定药物或某些病毒的存在所破坏，肠道炎症的风险就会增加。

克罗恩病的特点

炎症性肠病是小肠和/或大肠衬里的炎症状态。“肠”是肠的另一种说法。IBD的主要类型是克罗恩病和溃疡性结肠炎。

在克罗恩病(CD)，炎症可能存在于消化道的任何地方。最常受影响的区域是回肠(小肠的最后一部分)和结肠。炎症可能深入肠粘膜。这种疾病的常见症状包括腹痛、腹泻、疲劳和体重减轻。

一个有趣的老鼠实验

一组美国研究人员最近研究了小鼠的潘氏细胞功能障碍。老鼠常被用作人体模型。研究人员发现，为了消灭至少一种寄生虫，潘氏细胞中的自噬是必要的。

研究人员通过阻止所需蛋白质的产生来“关闭”小鼠潘氏细胞的自噬。然后他们用一种叫做弓形虫刚．随着Paneth细胞失去作用，寄生虫能够进入肠内膜，导致炎症和肠腺体的破坏。

潘氏细胞就像肠道的守护者，而自噬就像他们的盔甲。

——Felix O. Yarovinsky，医学博士，来自ScienceDaily

在老鼠身上进行的实验通常——但并不总是——适用于人类。

Pogrebnoj-Alexandroff，通过维基共享资源，CC BY-SA 3.0许可

潘氏细胞与乳糜泻之间的联系

实验动物的研究表明，潘氏细胞的功能紊乱与肠道炎症有关。研究人员发现，人类也是如此。然而，潘氏细胞和人类乳糜泻之间的关系还不完全清楚。研究人员不能像在老鼠身上那样故意使人类的潘氏细胞失效，因此很难得出明确的结论。

值得注意的是，科学家将人类潘氏细胞和克罗恩病之间的关系描述为一种关联或联系。一些发现可能表明，肠道炎症首先发生，然后炎症破坏潘氏细胞。尽管如此，这些细胞似乎在乳糜泻中发挥了作用。

研究人员认为克罗恩病有多种类型。潘氏细胞功能障碍在某些类型中可能比其他类型更重要。

潘氏细胞介导免疫和维持小肠上皮;在高比例的乳糜泻患者中已经观察到这些细胞活性的缺陷，并且与更具侵袭性的乳糜泻表型相关。

- Stappenbeck和McGovern，胃肠病学杂志

细胞图中的第5项是加工蛋白质的粗面内质网。表面的核糖体制造蛋白质。

Kelvinsong，通过维基共享资源，公共领域许可

内质网应激与未折叠蛋白反应

潘氏细胞自噬的中断可能导致细胞的严重损伤和肠道炎症。然而，潘氏细胞的问题可能与克罗恩病有关，这是通过一种称为内质网应激的情况，而不是自噬。

内质网是细胞内由膜管组成的网络。内质网在细胞的生命中有非常重要的功能。它参与蛋白质的合成和运输。

蛋白质具有复杂的形状和高度折叠的结构。折叠并不是随机的。蛋白质的正确形状对其正常工作至关重要。未折叠或错误折叠的蛋白质对细胞来说是无用的，甚至是危险的。

就像在肠道中一样，内质网管内的空间被称为腔。当内质网内存在未折叠蛋白时，内质网应激被认为存在，未折叠蛋白反应(UPR)被激活。在这种反应中，体内的蛋白质合成减少，内质网中受损的蛋白质被分解，导致蛋白质折叠的过程被刺激。如果这不能改善情况，细胞凋亡就会发生。细胞凋亡是细胞的自我毁灭。

其他上皮细胞的内质网应激

除了潘氏细胞外，内皮中的其他细胞包括杯状细胞、肠内分泌细胞和肠上皮细胞。所有这些细胞制造和分泌蛋白质或多肽，并可能受到普遍定期审议的影响。蛋白质由长链氨基酸组成。肽是由短链组成的。

杯状细胞分泌粘液蛋白，这是粘液的主要成分。粘液包裹并保护肠道内壁。肠内分泌细胞分泌激素。肠细胞分泌化学信号分子并产生消化酶。所有这些物质都是蛋白质或多肽。

克罗恩病中的未折叠蛋白反应

内质网和蛋白质折叠在潘氏细胞和肠上皮中其他分泌细胞的生活中非常重要。研究人员说，未被消除的内质网压力或未展开的蛋白质反应不能正常工作，会导致潘氏细胞死亡，肠内膜损伤和该区域的炎症。当身体组织受到损伤时，就会出现炎症反应。这通常是有帮助的，但持续很长时间或严重的炎症可能是有害的。

科学家们认为遗传和/或环境因素是乳糜泻的最终原因，但他们说，有证据表明，潘氏细胞和其他内皮细胞中未解决的内质网压力可能介导了遗传或环境因素的作用。

进一步研究的重要性

了解潘氏细胞的功能和活动可能不仅仅是学术上的兴趣。如果研究人员对自噬和错误折叠蛋白质的原因以及潘氏细胞和克罗恩病之间的联系有足够的了解，他们也许能够为至少某些形式的克罗恩病创造新的治疗方法。与错误折叠蛋白质相关的一个有前途的研究领域是将分子伴侣用作药物。这些蛋白质可以帮助其他蛋白质正确折叠。

与乳糜泻相关的研究可能在其他方面有好处。大脑中错误折叠的蛋白质在一些令人不快的疾病中起着重要作用，包括阿尔茨海默病和帕金森病。如上面的视频所述，它们还与糖尿病和癌症有关。

从肠道潘氏细胞中的错误折叠蛋白质到身体其他部位的错误折叠蛋白质，这可能是一个巨大的飞跃。另一方面，研究有问题的蛋白质和未折叠蛋白质反应可能对处理各种健康疾病非常有帮助，无论它们发生在哪里。希望研究肠道内膜和潘氏细胞活动的功能对我们的生活有重大的好处。

参考文献

信息Paneth细胞来自科罗拉多州立大学
Paneth细胞功能(摘要)来自NIH或美国国立卫生研究院
真相Paneth细胞(爱思唯尔期刊)
更多关于细胞免疫学前沿杂志
潘氏细胞的改变与克罗恩病有关(摘要)
肠道细菌对健康有好处，也有坏处:罕见的一组细胞可以为治疗方法的开发提供信息炎症性肠病注:食物通过的通道被称为消化道，而不是消化道。后者在新闻稿中使用。]
的损失潘氏细胞自噬来自细胞宿主和微生物杂志
内质网应激炎症性肠病中的未折叠蛋白反应(摘要)
肠上皮细胞内质网应激以及《免疫学前沿》杂志上的IBD
真相约翰·Lieberkuhn来自佛罗里达州立大学

问题与答案

问题:什么是潘氏细胞化生?

答:潘氏细胞化生是指潘氏细胞在通常不存在的地方出现。这种细胞在小肠中最为丰富。在健康的人身上，它们也分散在大肠的开始，而在其他器官中看不到。然而，在一些患有克罗恩病或溃疡性结肠炎的患者中，潘氏细胞在大肠中被发现。这一现象的原因还不完全清楚。

琳达·克兰普顿(作者)2018年7月27日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

嗨,格伦。谢谢你的来访和评论。很遗憾你侄女得了克罗恩病。这可能是一种可怕的疾病。

格伦斯多克来自纽约长岛，2018年7月27日:

琳达，你的文章信息量很大。我的侄女患有克罗恩病，我知道她有多痛苦。

有趣的是，潘氏细胞是如何杀死肠道内的细菌的，当它出现故障时，肠道就会受到刺激。

多亏了您详细的文章，我现在对实际发生的事情有了更好的理解。

琳达·克兰普顿(作者)2018年4月11日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

非常感谢你，奥德丽。谢谢你的评论。

奥黛丽狩猎来自帕伦普NV 2018年4月11日:

我们每天都在了解更多关于疾病的知识。这篇文章对潘氏细胞做了很好的解释。我从你的中心学到了很多关于健康和疾病的知识，我非常感谢你，琳达。

琳达·克兰普顿(作者)2018年3月30日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

非常感谢你的评论，Nithya。

Nithya引导2018年3月30日从迪拜起飞:

一篇很有研究的文章解释了潘氏细胞。蛋白质的折叠和展开起着如此重要的作用，这是我看了你的文章后才知道的。谢谢楼主分享!

琳达·克兰普顿(作者)2018年3月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你，德维卡。谢谢你的来访。

Devika普米族ć2018年3月22日，克罗地亚杜布罗夫尼克:

嗨，琳达，你知道如何分享你在许多不同健康问题上的知识。对每个人来说都是重要的信息。