唾液中的蛋白质大部分是唾液腺细胞合成、分泌的,只有一小部分是由血液转运而来。典型的例子是唾液中的免疫球蛋白(Ig),包括IgA、IgG、IgM,在唾液中有相当的浓度。例如,有的研究报道,非刺激唾液的分泌型IgA(sIgA)为133mg/L,IgG为128mg/L。Brandtzaeg(1998)报道,混合唾液的IgA含量为194mg/L,IgG为14. 4mg/L,IgM为2. 1mg/L;而刺激分泌的腮腺唾液中IgA为40mg/L,IgG为0. 36mg/L,IgM为0. 43mg/L。但是,到目前为止,除了对唾液中的IgA略有了解,对IgG和IgM的转运与分泌几无所知。
免疫球蛋白是浆细胞合成分泌的,并不是唾液腺的产物。血液中含有大量免疫球蛋白,而且在唾液腺周围及腺体内也有很多浆细胞,可以随时合成并释放免疫球蛋白。在其他组织系统,如胃肠道及泌尿生殖系统,跨膜转运的免疫球蛋白构成“黏膜免疫系统”的一个重要部分,抵御腔道中存在的病原微生物。口腔中有700种以上的微生物,而唾液是一种主要的保护性液体,唾液腺分泌免疫球蛋白的意义是构成口腔黏膜免疫系统。
唾液腺的转胞作用(transcytosis)
基侧细胞外的免疫球蛋白是通过转胞作用穿越唾液腺上皮细胞的。转胞作用很复杂,包括蛋白质穿过基膜进入胞质、通过胞质与顶膜结合、由顶膜将其释出。一种跨膜糖蛋白称为多聚免疫球蛋白受体(polymeric immunoglobulin receptor,pIgR)在这个过程起主要作用。pIgR的基因位于1号染色体的q31-q41区。pIgR蛋白质的分子量为120kDa,在细胞外有620个氨基酸,跨膜部分有23个氨基酸,胞质内有102个氨基酸。细胞外的肽链有5个同源免疫球蛋白区和一个非同源区,即第六区。此区接近细胞膜,其氨基酸序列有很多变异,功能与肽链的切割有关。敲除此区会引起肽链切割障碍,免疫球蛋白无法从膜上释出。
浆细胞合成并分泌IgA是以二聚体的形式,而IgM则是以五聚体形式存在。这些多肽链的聚合是借助一种15kDa酸性蛋白质,称为连接链(J-chain)。免疫球蛋白与pIgR接触时形成连接,这个过程常被称为“捕获”。被捕获的免疫球蛋白分子和pIgR经由胞吞作用(endocytosis)进入胞质内并被包绕在基侧早期内体(basolateral early endosome,BEE)中。据认为这个过程有运铁蛋白及其受体参与。在BEE移向顶膜的同时,Ig-pIgR复合体也经历一系列分选过程,包括除去其中的液体及其他蛋白质如Rab7+、Rab9+、溶菌酶等。经过分选的内体成为常规回收内体(common recycling endosome,CRE),并释出剩余的其他蛋白质,包括运铁蛋白及其受体。Ig-pIgR进而被转运到顶侧回收内体(the apical recycling endosome,ARE),然后被表达到顶膜上。Ig-pIgR被顶膜外部的一种蛋白酶切割,形成游离分泌成分(free secretory component,fSC),包括免疫球蛋白和pIgR。细胞内不能测出fSC,表明切割酶是在细胞外,但其结构还未被分离鉴定。然而,此酶的活性可被丝氨酸蛋白酶抑制剂阻断,提示是可能一种丝氨酸蛋白酶。
免疫球蛋白跨上皮转运的调节
Proctor、Garrett和Carpenter等对唾液腺IgA的跨上皮转运进行了探讨。电刺激麻醉的大鼠下颌下腺副交感神经和交感神经使IgA分泌比未受刺激时分别增加2. 6倍和6倍,表明IgA分泌受自主神经的调节,而交感神经可能起主要作用。刺激支配腮腺的副交感和交感神经使IgA分泌分别增加2. 5倍和2. 7倍。交感神经刺激的腮腺分泌增加明显低于下颌下腺;同时,淀粉酶和血管舒缓素(激肽释放酶)的分泌显著大于IgA的分泌,提示腮腺IgA的分泌的调节与下颌下腺不同,也与其他蛋白质不同。
对麻醉的大鼠下颌下腺进行血管灌流,比较不同受体激动剂对IgA和其他蛋白质的作用。IgA最大分泌是α肾上腺素能激动剂去甲肾上腺素所引起,并可被β受体拮抗剂心得安阻断。电刺激、胆碱能激动剂乙酰胆碱、β肾上腺素能激动剂异丙肾上腺素、或α肾上腺素能激动剂去甲肾上腺素均可引起下颌下腺液体和蛋白质分泌呈剂量依赖性增加,但IgA分泌并无任何剂量-反应倾向,再次表明其调节与液体和其他蛋白质分泌的调节不同。
切断大鼠鼓索-舌神经,即副交感性去神经,1周后下颌下腺IgA的非刺激分泌减低,而且刺激交感神经引起的分泌也减低,但腺体内IgA含量并未减低。失神经支配的腺体细胞膜上IgA表达减少,提示副交感神经调节细胞内IgA-pIgR转运,但调节的具体环节还有待于进一步探讨。已知交感神经是控制唾液腺蛋白质分泌的主要神经系统,但这种调节是对唾液腺细胞自身合成并储存的蛋白质,而不是对跨上皮转运的血清蛋白质。
上述免疫球蛋白的跨唾液腺上皮转运及其调节可能也适用于IgM,但尚不清楚IgG是否经由类似机制转运。首先,大量IgG是从母体经卵黄囊转运到胎儿或从母乳经肠上皮细胞转运到婴儿血液中,为胎儿或婴儿提供免疫球蛋白。这与IgA及IgM转运的方向相反。其次,IgG的转运受体是FcRn,其作用类似于pIgR。唾液腺细胞是否有FcRn以及pIgR是否也可与IgG结合并将其转运,还不清楚。