唾液腺蛋白质和水与电解质的分泌处于神经系统的严密控制之下。生后早期分泌功能的缺如或低下一方面可能是由于分泌性蛋白质尚未充分合成,分泌过程所需的机制仍不健全,如胞吐作用所需的蛋白质、离子转运过程所需的转运机制仍未发育成熟,另一方面可能是由于细胞信号传递系统尚未发育成熟。
细胞表面受体的发育性改变
现已清楚,自主神经受体即α1、α2、β肾上腺素能受体和胆碱能受体均经历生后发育过程,但每种受体的发育性变化不完全相同。迄今为止的绝大部分研究结果均来自于大鼠的下颌下腺细胞。
(1)胆碱能受体:大鼠下颌下腺细胞膜毒蕈碱型胆碱能受体在出生后1天时就已有中等密度,此后逐渐增长,到3周时达高峰。生后1~3周时受体密度高于成年大鼠,但其亲和力则明显低于成年大鼠,显示出受体蛋白质的不成熟。
(2)α1肾上腺素能受体:大鼠下颌下腺细胞α1肾上腺素能受体的发育性改变与毒蕈碱受体不同,出生时密度很低,以后逐渐增长,到3周时已接近成熟水平。受体亲和力也呈逐渐增长趋势,到3周时已稍微超过成年水平。
(3)α2肾上腺素能受体:α2肾上腺素能受体的变化趋势与α1受体的变化相反。出生时大鼠下颌下腺细胞已有很高密度的α2受体。出生后继续增高,到生后两周时达高峰。此后迅速减低,到6周时已达微量,成熟大鼠一般不能检出α2受体。与之相反,α2受体的亲和力却没有明显发育性变化,从出生时到成年,均在较稳定的水平。根据这些结果,α2肾上腺素能受体可能在唾液腺的发育过程中起重要作用。
(4)β肾上腺素能受体:β受体在出生时已有一定密度,此后逐渐增加,到第2周时达成熟水平。受体亲和力在出生时已经很高,此后稍有增长,到第3周时达成熟水平。
(5) P2核苷酸受体:迄今尚未见到系统性研究,但在大鼠下颌下腺细胞,刺激P2Y2受体引起的Ca2+动员以生后早期的反应最大,成年大鼠细胞的反应明显减低,提示存在发育性改变。
细胞内信号系统的发育性变化
大量研究表明,控制唾液腺蛋白质分泌以及水与电解质转运的信号系统,即cAMP-PKA和磷酸肌醇-Ca2+系统,均有发育性变化。显然,这些信号系统的成熟对于唾液分泌有重要意义。
一、cAMP-PKA系统
大鼠出生后早期,腮腺细胞内没有cAMP生成,显然这是由于腺苷酸环化酶尚未成熟。用40μmol/L肾上腺素或异丙肾上腺素刺激生后8天以前的大鼠腮腺细胞的α1和β受体,不能引起cAMP产生,到15天时则可;到25天时cAMP产生增长8倍,56天时增长8~12倍。与此稍有不同,大鼠下颌下腺细胞腺苷酸环化酶的活性在出生时已经较高,生后没有明显变化。对此,仍有争议。有的研究认为,生后14~28天时,腺苷酸环化酶活性增加一倍。这种腺体间差异的意义仍不清楚。迄今尚未见到有关PKA的发育性变化的报道。
二、磷酸肌醇-Ca2+系统
尽管生后早期的大鼠下颌下腺细胞并不能分泌水与电解质,但IP3产生和Ca2+动员反应却明显大于成熟细胞。这种过度反应随年龄的增长而减小,一般于5周之后与成年大鼠无明显差异。测定细胞内Ca2+池摄取和释放45Ca2+发现,生后早期的细胞低于成熟细胞。不成熟的动物这种IP3的过度生成及Ca2+动员反应的机制尚不明了。
1) G蛋白:由于毒蕈碱受体结合时首先激活三聚G蛋白,因此对其功能进行了测定。生后早期的大鼠下颌下腺细胞表达Gqα蛋白少于成年腺体细胞。而且幼鼠下颌下腺细胞Gqα与毒蕈碱受体的亲和力也明显低于成年大鼠细胞。这些结果表明,IP3生成反应过高并不是由于Gqα的过度表达。
2)磷脂酶C:年幼大鼠下颌下腺表达的磷脂酶C亚型明显高于成年大鼠。其中磷脂酶Cβ1亚型在出生后1天时为成年水平的2. 9倍,第7天时为2. 1倍,第14天时为1. 3倍。而磷脂酶Cβ3亚型出生后第1天为成年水平的48倍,第7天时减低为14. 3倍,第14天时为5. 9倍;磷脂酶Cγ1亚型生后第1天为成年水平的3. 7倍,此后继续增高,到第7天时为8. 3倍,第14天时仍为4. 3倍。磷脂酶Cγ2亚型出生后第1天为成年的1. 8倍,此后增长为第7天时的2. 6倍及第14天时的3. 2倍。从这些结果可以看出,磷脂酶Cβ3、γ1 和γ2亚型在生后第14天时仍然极不成熟,仍需时间继续发育。显然,幼鼠下颌下腺细胞IP3反应过度的原因在于磷脂酶C的过度表达。
3) Ca2+池:未成熟大鼠下颌下腺细胞内Ca2+池的容量较小。经Ca2+泵转运进入Ca2+池的Ca2+亦少于成年大鼠。用内质网Ca2+泵抑制剂毒胡萝卜素处理引起的Ca2+释放在幼鼠细胞也小于成年细胞。这些结果均证明,幼鼠细胞内Ca2+池小于成年大鼠细胞,因而毒蕈碱受体激动时所引起的过度Ca2+增高不是由于Ca2+释放量高于成年大鼠细胞。
4)内质网Ca2+泵:胞质内游离Ca2+的减低依赖两条途径,即内质网和质膜Ca2+泵将Ca2+泵入内质网或泵出细胞。研究发现,幼鼠下颌下腺内质网Ca2+泵活性低于成年大鼠,因而转运入Ca2+池的Ca2+明显低于成年大鼠细胞。
5)质膜Ca2+泵:将Ca2+泵出细胞是由质膜Ca2+泵所驱动的。毒蕈碱受体激动可增强质膜Ca2+泵的活性。幼鼠下颌下腺细胞Ca2+外流明显小于成年大鼠细胞,无论非激动或激动状态均如此,表明幼鼠细胞Ca2+动员反应大于成年细胞至少部分是由于Ca2+泵尚未成熟,不能将胞质中的Ca2+迅速转运到细胞外。
三、发育过程中信号系统之间的相互作用
已知PKA系统和PKC系统对生长发育过程有影响。在许多细胞的生长分化过程中,PKA和PKC的活化可调节早期反应基因及转录因子如c-fos,c-jun的表达,也调节核糖体蛋白如S6的表达。这些激酶系统和基因表达可调节细胞分裂周期,其作用机制是通过活化其他激酶系统及磷酸化网络,例如分裂原激活的蛋白激酶系统及p70 S6激酶系统。
1) cAMP-PKA系统与磷酸肌醇信号系统的相互作用:激活成熟大鼠下颌下腺分泌终端细胞PKA可明显抑制乙酰胆碱所引起的Ca2+释放反应。用细胞膜通透的cAMP异构体二丁基cAMP处理使Ca2+反应减低50%。同样用腺苷酸环化酶激活剂毛喉素处理亦可使Ca2+反应减小52%。与之不同,用相同的物质处理从生后1天的大鼠下颌下腺分离的细胞并不影响乙酰胆碱引起的Ca2+的反应。例如用二丁基cAMP处理生后1天的下颌下腺细胞后,乙酰胆碱所引起的胞质Ca2+浓度增加为对照的108%,并无显著意义。发生这种现象的机制尚不确定,但极有可能是由于PKA系统尚未成熟,或者磷酸肌醇-Ca2+信号系统对磷酸化作用尚不敏感。
2) PKC与磷酸肌醇-Ca2+信号系统之间的相互作用:PKC可能在调节内质网Ca2+泵活性方面起重要作用。激活成年大鼠下颌下腺分泌终端细胞PKC可抑制毒胡萝卜素所引起的Ca2+释放,而抑制PKC则无作用,机制不明。推测PKC可能增强Ca2+泵活性或减低Ca2+泵对毒胡萝卜素的敏感性。生后1天的大鼠下颌下腺细胞则表现为不同的反应。激活PKC对毒胡萝卜素引起Ca2+的释放无影响,而长时间(30分钟)激活则可加强Ca2+释放反应。
迄今为止,其他信号传递系统与上述系统的相互作用还未被广泛研究,尤其是发育性变化,知之甚少。然而,阐明这些问题会促进对唾液腺发育过程的了解。