Ⅱ型肺泡细胞(ATⅡ,又称颗粒肺泡细胞)是肺泡上皮的重要组成部分,散布于Ⅰ型肺泡细胞(ATⅠ)之间及肺泡间隔交界处。ii型肺泡上皮细胞体积较小,呈立方形,表面轻度凸向肺泡腔,细胞核大而圆,胞质染色相对淡浅,常可见空泡结构。其游离面分布有大量短小微绒毛,尤其在边缘区域更为密集。虽然数量上多于ATⅠ(约占肺泡上皮细胞总数的14%~16%),但仅覆盖约5%的肺泡表面积。ATⅡ细胞胞质中富含线粒体和粗面内质网,并含有板层体、多泡体及溶酶体;ii型肺泡上皮细胞膜表面具有MPA凝集素,可特异性识别α-半乳糖残基。相邻细胞通过紧密连接和中间连接保持完整屏障功能。
ATⅡ的分化与增殖受多种信号通路调控,例如Notch等信号途径在肺泡稳态和修复中具有重要作用。
在功能方面,ATⅡ细胞兼具多重作用
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ATⅡ细胞是肺泡上皮的“干细胞”,能够自我复制以补充同类细胞,同时分化为ATⅠ细胞,维持肺泡的结构与功能;
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ATⅡ细胞合成并分泌肺表面活性物质,从而降低肺泡表面张力,避免肺泡塌陷;
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ATⅡ细胞还参与肺部液体的转运,并在免疫防御中发挥关键作用。
ATⅡ细胞来源具有发育阶段和成体稳态的差异性
在胚胎期,ATⅠ和ATⅡ细胞均起源于双能前体细胞,这类前体细胞能够在肺发育后期分化为两类肺泡上皮细胞。胎儿约25周时,支气管远端形成原始肺泡,ATⅡ细胞逐步出现,随后ATⅠ细胞数量逐渐增加,肺泡趋于成熟。成体阶段,ATⅡ细胞通过自身增殖维持数量,同时在损伤修复过程中,部分Ⅱ型细胞还可来源于支气管肺泡干细胞(BASCs)及细支气管棒状细胞,它们在肺损伤后迁移至肺泡并分化为ATⅡ,从而参与修复。需要注意的是,ATⅠ细胞通常不会逆向转化为ATⅡ细胞。
永生化人ii型肺泡上皮细胞特性特征
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ATⅡ细胞特异性表达肺表面活性物质相关蛋白(Surfactant Proteins),主要有SP-A、SP-B、SP-C和SP-D,尤其是SP-C的表达高度特异。
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ATⅡ细胞含有丰富的线粒体和粗面内质网,能合成大量的表面活性物质。
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ATⅡ细胞表面表达MPA凝集素,可以特异结合α-半乳糖残基。
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ATⅡ细胞含有丰富的板层体,是分泌表面活性物质的细胞器。
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ATⅡ细胞表达转录因子TTF-1(甲状腺转录因子1,NKX2-1),它调控肺泡Ⅱ型上皮细胞的表型和表面活性蛋白的表达,是维持其干性和功能的关键分子。
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ATⅡ细胞相关磷脂合成功能基因丰富,以支持表面活性物质的合成。
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ATⅡ细胞还表达细胞干性相关基因,赋予其增殖和分化能力。
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通过单细胞测序显示,ATⅡ细胞表达肺泡Ⅱ型特异性基因Sftpc(SP-C编码基因)、Sftpb等,同时与肺泡Ⅰ型细胞表达基因如Aqp5明显区分。
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Brg1基因在ATⅡ细胞中表达,对细胞染色质重构、基因表达调控及细胞增殖分化有重要作用。
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ATⅡ细胞表达多种细胞连接蛋白,如紧密连接蛋白和中间连接蛋白,确保肺泡上皮屏障完整性。
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ATⅡ细胞具备免疫相关基因的表达,参与肺部的免疫防御功能。
永生化人ii型肺泡上皮细胞参数表
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细胞名称
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永生化人Ⅱ型肺泡上皮细胞(atii细胞)
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细胞形态
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立方形或圆形,细胞核大而圆,胞质浅染,含丰富颗粒和板层体
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细胞体积
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约900 μm³
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数量占比
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占肺泡上皮细胞14%~16%,覆盖肺泡表面约5%
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位置分布
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散在于Ⅰ型肺泡细胞之间及肺泡间隔结合处
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细胞表面
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游离面有大量短微绒毛,含MPA凝集素,特异结合α-半乳糖残基
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细胞间连接
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紧密连接和中间连接
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细胞内结构
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丰富的线粒体、粗面内质网、多泡体、溶酶体和板层体
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表面活性物质蛋白表达
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SP-A、SP-B、SP-C、SP-D(肺表面活性蛋白,尤其SP-C为特异标志)
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关键转录因子
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TTF-1(NKX2-1),调控细胞分化和表型
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其他基因表达
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Sftpc(SP-C编码基因)、Brg1(染色质重构关键基因)、干细胞相关基因
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免疫与信号分子表达
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多种免疫调节因子和细胞连接蛋白,如紧密连接蛋白
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接种密度
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约1×10^6个/ml(悬浮液),贴壁培养时约4×10^5个/cm²
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培养基
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人Ⅱ型肺泡上皮细胞永生化专用培养基
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培养环境
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37℃,5% CO₂
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贴壁时间
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12-18小时
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传代时机
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细胞密度约80%时,平均传代周期7-10天
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传代次数
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可传代3-4代(约35天),多代后活力下降
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纯度
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纯度一般>80%-98%,取决于分离方法
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活力
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活力>90%,使用锥虫蓝染色等法检测
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分泌功能
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分泌肺表面活性物质,主要为二棕榈酰卵磷脂和蛋白质
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表面活性物质表达维持时间
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SP-A及SP-C可维持表达约24天,SP-B、SP-D表达可达28天
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干细胞特性
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能自我复制,能分化为Ⅰ型肺泡细胞,参与肺泡结构维护
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免疫功能
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参与肺部免疫防御和炎症反应
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研究领域
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肺部疾病机制研究、肺损伤修复、细胞再生、肺部药物筛选
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应用细胞模型
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原代细胞、永生化细胞株、iPSC衍生细胞用于体外实验和药物测试
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