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1、声带的细胞生理学研究进展 张雷 作者单位：310016 杭州，浙江大学医学院附属邵逸夫医院耳鼻咽喉-头颈外科通信作者：张雷，Email: dr_姜秀文声带由不同类型组织组成，包括上皮、固有层、横纹肌、神经、血管和软骨，为多层结构，每层都有不同的作用。固有层是其中的重要结构，分为浅层、中层和深层，浅层下为Reinkes间隙，中层主要由弹性纤维组成，而深层主要由胶原纤维组成，后两层合称声韧带。深层的深面为甲杓肌，形成声带的主体。在声带的前端，固有层的中间层增厚形成一卵圆形的结构，称为前黄斑，由弹性纤维、纤维母细胞和基质组成，形成一网状结构。两边的前黄斑之间主要由胶原纤维组成，成为前联合。声带膜部的
2、后端，固有层的中间层在这里又形成卵圆结构，成为后黄斑，结构与前黄斑相似，与杓状软骨的声带突相连。发声过程中，声带振动最明显的是Reinkes间隙，大多数声带病变起源于固有层，如果这一层出现炎症、新生物和瘢痕，声带就会变得僵硬，振动就会受到影响，音质就会发生改变。 本文重点就近年来有关声带上皮和固有层的细胞生理学研究进展进行综述。一.上皮声带被覆复层鳞状上皮，而喉的其他部位为假复层柱状纤毛上皮。鳞状上皮细胞一直保持着代谢性功能，直至脱落。顶面老化的细胞脱落掉进喉腔，新细胞由基底细胞分化产生，向上、向中间移动，取而代之。这些代谢活跃的细胞中水的转运规律，对水的渗透性及其程度尚在研究之中。鳞状上皮表
3、面细微皱起，其用途尚不完全明确。有些研究人员认为这增加了表面积，有助于黏液的吸附和水的吸收，或者在声带振动过程中有助于牵引（就像轮胎的皱纹可以防滑一样）1。覆盖于上皮的黏液层，又称黏液毯，分为两层：黏蛋白层和浆液层。黏蛋白层靠腔面，充满不同的黏蛋白分子。其部分用途是为了防止下面的浆液层和纤毛、细胞的水分丢失，黏蛋白层中的分子可以保护下面的结构。浆液层是黏膜纤毛毯层，它直接与纤毛接触，拥有大量水分。纤毛在粘滞性低、水分多的浆液层中，比在粘滞性较高的黏蛋白层中更容易运动。在气管中，黏膜纤毛毯随着纤毛不断地向后、上摆动，以循环的形式向上运动。黏液毯的移动在一个循环中总是向后和向上的，一旦其到达气管后
4、部，它就直接向上并通过后声门。用人类和狗做实验，追踪被喷进或吸入气管的小微粒的运动，可以描绘出黏液纤毛毯的运动模式。被直接喷到声门下的脱脂棉颗粒越过声带表面，实际上被黏膜纤毛毯推过了无纤毛的鳞状上皮表面。离声带上缘大约2-3mm处，鳞状上皮又变成假复层柱状纤毛上皮。在这里，黏液毯继续向后向上运动，直至越过后声门，黏液被吞下。黏液纤毛毯的运动形式也许可以解释某些喉部疾病（如结核和慢性真菌感染，通常出现在后声门）发生在特定倾向性位置原因。 在健康人中黏膜纤毛毯沿气管上行速度为4-21mm/min，这种移动和潮湿的黏膜纤毛毯在正常情况下保持了声带的健康和湿润。然而，许多因素可以使黏膜纤毛毯变干或瘫痪
5、或部分减慢纤毛运动，这样就损伤了黏膜纤毛毯的功能。例如，已经证明吸一口烟就能够减慢其清除速度。清除减慢会使黏液暴露于更多的毒素和炎症因子中并使之脱水。而且，黏稠的或脱水的黏膜纤毛毯使得纤毛变得更难于运动，这样更加减慢了运动。其他周围环境，例如寒冷或干燥，可减弱黏膜纤毛毯的清除能力。纤毛被破坏或损伤，其修复时间可能需要数小时到3周。总之，黏膜纤毛毯是保证声音健康的一个最重要的条件。光滑、潮湿而快速运动的黏液毯使声带保持潮湿、润滑。为了考察上皮组织对食道返流的缓冲能力，近年来有很多学者进行了喉上皮中碳酸脱水酶（carbonic anhydrase, CA），胃蛋白酶的检测。发现在正常喉上皮中存在C
6、A同工酶、和，提示喉黏膜在喉咽反流中存在自身防御机制。进一步的实验表明，在反流性喉炎患者中，声带黏膜 CA-III表达下降，而在杓间区升高。提示胃酸反流时声带黏膜CA-III耗尽后声带上皮缺少防线，声带组织对食道反流的缓冲能力较杓间区差，增加了声带受损的可能性2 3。Johnston检测9例咽喉反流疾病患者声带或室带中的胃蛋白酶，其中8例有阳性表达，而在正常对照组（12例）中均未检测到。认为胃蛋白酶的出现与CA-III的消耗有关，在喉咽反流疾病中，胃蛋白酶的出现是CA-III耗尽的原因，导致喉黏膜的炎性损伤4 。研究表明，室带成纤维细胞基因表达与环后区黏膜完全不同。胃酸的有害影响，对环后区组织
7、比室带组织更敏感，而且，在环后区胃酸和胃蛋白酶有协同效应5 。二. 基底膜区上皮作为一个保护性的覆盖物有助于维持固有层的形状和两者之间的协调性。上皮通过基底膜区来保护固有层。基底膜区是一个蛋白和非蛋白结构的集合体，这种结构有助于基底细胞与固有层中的相对无定形蛋白团块共存。上皮当然主要是细胞，这些细胞通过细胞桥粒相互连接，细胞桥粒是邻近细胞的细胞骨架之间的附件。这些附件足以抵抗皮肤和声带接受的撞击；固有层是纤维和非纤维结构的非常疏松地连接，主要是非细胞性的。以细胞为主的上皮必须保护自己及非细胞为主的固有层，机体已经用基底膜区解决了这一问题。实质上，基底细胞有锚定的细丝，它们能稳定半桥粒于基底膜致
8、密层和稀疏层，主要由型胶原组成，从而保证上皮在强烈的振动过程中稳定于固有层上。良性喉部病变中常可发现基底膜的破坏及分解。有研究表明基底膜区的一些蛋白，如胶原型是受遗传影响的，例如锚定纤维的数目（锚定纤维的种群密度）是受遗传决定的6。一般人的基底膜区或许每单位面积有80-120个锚定纤维，而对于某些个体由于编码该蛋白的基因处于相对静止状态而无法表达足量的锚定纤维，则也许仅有40-60个锚定纤维/单位面积。说明一些遗传因素可能使个体易患某一特定的声带疾病。例如，含锚定纤维较少的人可能更易于患声带小结。有关遗传因素与声带疾病易感性的关系尚未建立，是否在声带小结的形成中锚定纤维的缺乏起决定作用尚未知。
9、然而，锚定纤维密度的遗传决定性的确提出了一些令人感兴趣的问题，并且指出遗传也许影响声带健康和疾病。三.固有层（lamina propria,LP）LP是介于声带上皮与声带肌之间的纤维结缔组织，包括浅表层（superficial layer of the lamina propria,SLLP），中间层（middle layer of the lamina propria,MLLP）、深层（deep layer of the lamina propria,DLLP），是与声带的发音功能直接相关的重要组织结构。SLLP由少量弹力纤维、胶原纤维组成；MLLP主要由弹力纤维组成；DLLP弹力纤维较ML
10、LP少，而胶原纤维更多，MLLP和DLLP共同组成了声韧带。声带上皮及SLLP构成声带的包膜部（cover）,而DLLP及声带肌合称为声带本体部（body），MLLP称为过渡部。任克氏间隙是位于声带上皮层与固有层浅层下的一个潜在性间隙。这些纤维与声带边缘走行相平行。它是固有层的一个承受纵向压力的区域，因此声韧带含有大量的胶原纤维。声韧带仅存在于成年人，在儿童及动物中不存在。LP也可以通过生物学成分来划分，分为细胞成分和非细胞成分，非细胞成分称为细胞外基质（extracellular matrix,ECM）。因此，声带固有层又可被分成声带固有层细胞和细胞外基质。1.任克氏间隙（Reinkes s
11、pace , RS）任克氏间隙是一个具有高度特异性的结蒂组织屏障，位于声带上皮层及固有层前层和声韧带之间，全层几乎没有淋巴引流，由德国解剖学家Reinkes（1895）首先描述。由纤维蛋白和成纤维细胞、细胞外基质组成，其中ECM是形成正常黏膜波极其重要的成分。新生儿的任克氏间隙类似于成人LP的浅表层，但不存在成人声带黏膜可见到的精细的三维网状纤维结构，也没有网状纤维和其他胞外基质如弹性纤维、粘多糖（蛋白多糖）的复合体。因此其粘弹性较成人差。在新生儿声带的RS中活性的成纤维细胞相对稀少，但密度大于成人，它在声带膜部处于静止期7。成人结构正常的任克氏间隙表现为声带振动和黏膜波规则，不仅具有精细的三
12、维网状纤维结构，而且成纤维细胞十分活跃，不断产生维持正常黏膜波必须的ECM。在吸烟、滥用嗓音时，声带的修复过程迅速启动，任克氏间隙的上皮及基质细胞处于高活跃状态，ECM产生过多8。任克氏水肿是影响声带任克氏间隙的良性病变，表现为上皮下组织水肿，电镜发现细胞间连接疏松，间隙宽大，尤其在基底层和棘层9 。 2.固有层细胞在LP中，成纤维细胞、肌成纤维细胞和巨噬细胞是重要的细胞。其他细胞在发生生物学里的作用尚为未知。Catten等人指出，大约1/3人群中，中等量的巨噬细胞存在于基底膜区下和SLLP。巨噬细胞对炎症产生应答，也可以导致炎症。多见于声带上皮下，提示这些细胞的存在是为了抵御经上皮细胞来的炎
13、症病原体。成纤维细胞是维持LP结构与功能的细胞，它们降解老化的蛋白质，产生新的蛋白质。它们在声带各层中密度相仿。在婴儿的黄斑中，成纤维细胞已经变成星形细胞并活跃地合成细胞外基质如：网状纤维、胶原纤维、弹性纤维和粘多糖。在成人的黄斑中，成纤维细胞产生纤维只是维持声韧带，而在LP浅层和任克氏间隙中的成纤维细胞似乎不为声韧带产生纤维，而是参与声带损伤时的修复。在成人的黄斑中，成纤维细胞有如下形态学特征：星形，有细长的胞浆突起；核浆比例小，胞浆中存在脂滴和发育良好的内质网：细胞有活性且蛋白合成活跃；PAS强胞浆染色：含多量的糖原和糖蛋白；型胶原（传统称网状纤维，是LP中主要的胶原，在胞外基质中起稳固作
14、用，对维持结构和振动组织的粘弹性是必需的）强胞浆染色；胞外基质的合成活跃10。肌成纤维细胞是已经分化成具有修复作用的成纤维细胞。这些细胞仅仅在发生损伤或破坏，需要修复和重建时才出现。当组织损伤后，这些细胞提供胞外基质修复和重建。令人感兴趣的是：这些细胞被发现于大多数正常人声带中。在SLLP密度最高，随着组织的深度而下降。它们的存在也许表明在正常人声带中一些少量的组织损伤是不断的存在的，这种组织损伤在SLLP最明显11。肌成纤维细胞几乎在声带全层均存在，提示声带会经常出现一些极小的损伤。可以自行有效修复，对声带组织没有任何明显的影响。当损伤更为严重，就会出现不可修复的病理变化。 临床上，大多数声
15、带的微小损伤似乎很快得到自我修复。过度使用声带一个晚上的表演者，通常会在2-3d内声音恢复到正常水平，与基底膜区损伤和修复的研究是一致的。基底膜区在36-48h内完全有能力修复微小损伤。然而，如果每天不断地、有力地损伤声带组织，声带也许就不能很好地自我修复以致发生病理性改变。3.细胞外基质细胞外基质按照组成的分子类型被分成：纤维蛋白、间隙蛋白、其他间隙分子如：碳水化合物及脂质，有关碳水化合物及脂质的作用的研究几乎是空白。纤维蛋白和间隙蛋白已经成为新近研究的热点。两个重要的纤维蛋白，胶原蛋白和弹性蛋白，已经被研究了数十年。间隙蛋白是出现在纤维蛋白之间的蛋白，仅在最近十年里才开始研究。成人声带黏膜
16、固有层的粘弹性直接影响声带黏膜的振动，它依懒于胞外基质：胶原纤维、网状纤维、弹性纤维、糖蛋白和粘多糖（蛋白多糖），其中网状纤维的三维结构在声带黏膜中对于维持结构和振动组织的粘弹性很关键。存在于LP的胶原组织有、型胶原，胶原、主要位于上皮下、内皮下基底膜12。弹性蛋白直接影响声带的振动性质。Gray认为人声带弹力组织有三种类型：分别为：伸展纤维（elaunin）、氧弹纤维（oxytalan）、弹力纤维（elastic fiber）,它们之间的不同是由于组成它们的原纤维及无定形物质的比例不同。其中，弹力纤维最富有弹性，并认为是最成熟的弹力组织。和间隙蛋白的作用不同，胶原蛋白为组织提供力量和结构，当受力时对承受压力和抵抗变形有作用。弹性蛋白赋予组织弹性，具备变形和回复到原有形状的能力，弹力对于声带的恰当的功能来说是有必要的。间隙蛋白
