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【摘要】隧道纳米管是近年来发现的新型细胞间的连接结构。广泛参与细胞间信息传导、物质交换和病原体传播等病理、生理进程。基于TNTs的研究涉及免疫激活、干细胞治疗和病毒干扰等诸多领域。对于TNTs的研究可以帮助人们更深入地认识细胞间的通讯过程。本文就以TNTs为代表的胞外突起结构在细胞间物质交换、信息传递过程中的作用作一综述。
【关键词】隧道纳米管;胞间连接;胞间通讯
【中图分类号】R329.2
【文献标识码】B
【文章编号】1002-8714（ 2019） 04-0122-01
隧道纳米管也被称为细胞间纳米管或膜纳米管[1]，是一类直径在50-200nm之间，长度跨越一个或数个细胞的细胞间连接结构。2004年第一次被人们报道以来，引发了广泛的关注。TNTs存在于体内和体外培养条件下的多种细胞之间，作为一类细胞间连接结构，TNTs可以介导细胞器，蛋白质，遗传物质、小分子化合物和离子在细胞间的转运;参与胚胎发育、创伤修复和免疫应答等生理进程。
1
TNTs的结构基础
TNTs并非是中空的膜构成的管道结构，而是由相应的细胞骨架纤维组成。F-actin是最常见的TNTs组成成分，构成了绝大多数TNTs的结构基础。还有很少一部分TNTs结构由微管组成[2]包括：部分免疫细胞之间的TNTs，新生神经元和星形胶质细胞之间TNTs，以及人脐静脉内皮细胞在血管生成过程中相互间形成的TNTs结构。除此之外，部分TNTs结构可以由F-actin和微管共同组成。目前对于微管组成的TNTs结构仍存有疑问，但值得注意的是以微管为结构基础的TNTs相较于以F-actin为结构基础的TNTs表现为具有更好的强度和延展性[3]。
2 TNTs的形成机制
TNTs的形成，目前有两种被广泛接受的模型。一是丝状伪足互作模型，二是细胞迁移模型。丝状伪足互作模型中，细胞向外伸展，发射出一簇伪足样TNTs结构，这些突起可以识别临近细胞上的受体，在与受体结合后迅速形成TNTs;细胞迁移模型中，彼此紧邻的两个细胞分开，伴随分开的过程TNTs结构形成，该模型主要见于一些免疫细胞之间的TNTs结构[4]。目前尚不清楚不同形成机制对TNTs结构和功能的影响。p53和MHC class III蛋白LSTI也参与了TNTs的形成。但近来的研究表明，并非所有细胞类型间的TNTs结构均有p53的表达，而在一些不表达M-sec蛋白的细胞间也观察到了TNTs结构[5]，这说明，不同细胞间的TNTs形成存在着不同的调控机制。
3 TNTs的生理作用
3.1 TNTs参与细胞间钙信号的传导
TNTs参与细胞间钙信号的传导主要通过两种途径。一种是直接参与钙离子的转运，Watkins和Salter应用活细胞成像技术观察大肠杆菌感染对树突状细胞的刺激作用时发现，树突状细胞和单核细胞受到外源刺激所产生的钙信号，可以通过TNTs在数秒内传递到距其几百微米距离之外的细胞。该过程不依赖于传统的Toll样受体介导的内源性炎性反应。通过利用细胞内示踪染料，可以观察到示踪剂可以在细胞间连接中转移，说明这种基于TNTs结构的物理连接网络在相邻细胞间广泛发挥传导钙信号的作用，且遍布多种细胞类型。[6]。
3.2 TNTs介导膜蛋白，细胞器和胞内小分子物质的转运
Valentina等人研究发现，TNTs可以介导线粒体从间充质干细胞向星形胶质细胞的转运。间充质干细胞来源的线粒体可以恢复受体细胞的能量代谢，并刺激其增殖。这种TNTs介导的线粒体转运在星形胶质细胞缺血性损伤后更为明显。而抑制TNTs介导的线粒体转运后，间充质干细胞不能完全发挥其作用[7]。
4 总结和展望
作为一类细胞间连接结构，TNTs广泛参与细胞间信号的傳导，建立了细胞间物质交换的桥梁，让我们以一种全新的视角探索细胞间信息的传递。由于其结构组成的特殊性，针对TNTs结构形成和解聚调控机制的研究将会有巨大的应用前景。
此外，TNTs结构的发现和功能的认知，让人们可以从一个全新的方向研究干细胞在疾病治疗中的作用。经由TNTs结构介导的物质转运，将极大的促进显微成像和活细胞示踪技术的发展。对于TNTs结构的深入研究，也有助于我们对其它类TNTs细胞外突起结构的认知，这些研究成果最终将帮助人们更好的认识、了解和调控细胞间信息传递的过程。
相信随着人们对TNTs结构认识的不断深入，其应用前景也会更加广阔。
参考文献
[1]Zhang J H，Zhang Y Y Membrane nanotubes： Novel cornmunication between distantcells[J]Science China Life Sciences. 2013. 56（ 11）： 994-999
[2]Chauveau A， Aucher A， Eissmann P，et d Membrane nanotubes facilitate long-distanceinteractions between natural killer cells and target ceUs[J]Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of Amenca. 2010，107（ 12）：5545-5550
[3]Keller KE， Bradley JM， Sun YY.et alTunneling Nanotubes are Novel C.ellular StructuresThat Communicate Signak Between Trabecular Meshwork Cells[J]Invest OphthalmolVis Sci. 2017. 58（ 12）： 5298-5307
[4] Bracq L，Xie M，Beruchou s，et alMechanisms for Cell-to-Cell Transmission of HIV-1[J] Front Immunol. 2018，9： 260
[5] Weidle UH. RohwedderI， Birzele F， etd LSTl：A multifunctional gene encoded in theMHC class III region.[J]Inununobiology. 2018. 223（11）：699-708
[6] Lock J T，Parker I， Slnith I F Cornmunication of Ca2 signals via tunneling membranenanotubes is mediated by transmission of inositol trisphosphate through gap junctions[J]Cell Calcium. 2016. 60（4）：266-272
[7] JacksonMv，Monison T J，McauleyD F，etalMitochondnal Transfer Via TunnellingNanotubes（ TNT） Is a Novel Mechanism by Which Mesenchyrnal Stromal Cells EnhanceMacrophage Phagocytosis in In Vivo Modek of Acute Lung Injury[J]Am J Respir CritCare Med. 2014. 2016（ 193）： A6607
【关键词】隧道纳米管;胞间连接;胞间通讯
【中图分类号】R329.2
【文献标识码】B
【文章编号】1002-8714（ 2019） 04-0122-01
隧道纳米管也被称为细胞间纳米管或膜纳米管[1]，是一类直径在50-200nm之间，长度跨越一个或数个细胞的细胞间连接结构。2004年第一次被人们报道以来，引发了广泛的关注。TNTs存在于体内和体外培养条件下的多种细胞之间，作为一类细胞间连接结构，TNTs可以介导细胞器，蛋白质，遗传物质、小分子化合物和离子在细胞间的转运;参与胚胎发育、创伤修复和免疫应答等生理进程。
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TNTs的结构基础
TNTs并非是中空的膜构成的管道结构，而是由相应的细胞骨架纤维组成。F-actin是最常见的TNTs组成成分，构成了绝大多数TNTs的结构基础。还有很少一部分TNTs结构由微管组成[2]包括：部分免疫细胞之间的TNTs，新生神经元和星形胶质细胞之间TNTs，以及人脐静脉内皮细胞在血管生成过程中相互间形成的TNTs结构。除此之外，部分TNTs结构可以由F-actin和微管共同组成。目前对于微管组成的TNTs结构仍存有疑问，但值得注意的是以微管为结构基础的TNTs相较于以F-actin为结构基础的TNTs表现为具有更好的强度和延展性[3]。
2 TNTs的形成机制
TNTs的形成，目前有两种被广泛接受的模型。一是丝状伪足互作模型，二是细胞迁移模型。丝状伪足互作模型中，细胞向外伸展，发射出一簇伪足样TNTs结构，这些突起可以识别临近细胞上的受体，在与受体结合后迅速形成TNTs;细胞迁移模型中，彼此紧邻的两个细胞分开，伴随分开的过程TNTs结构形成，该模型主要见于一些免疫细胞之间的TNTs结构[4]。目前尚不清楚不同形成机制对TNTs结构和功能的影响。p53和MHC class III蛋白LSTI也参与了TNTs的形成。但近来的研究表明，并非所有细胞类型间的TNTs结构均有p53的表达，而在一些不表达M-sec蛋白的细胞间也观察到了TNTs结构[5]，这说明，不同细胞间的TNTs形成存在着不同的调控机制。
3 TNTs的生理作用
3.1 TNTs参与细胞间钙信号的传导
TNTs参与细胞间钙信号的传导主要通过两种途径。一种是直接参与钙离子的转运，Watkins和Salter应用活细胞成像技术观察大肠杆菌感染对树突状细胞的刺激作用时发现，树突状细胞和单核细胞受到外源刺激所产生的钙信号，可以通过TNTs在数秒内传递到距其几百微米距离之外的细胞。该过程不依赖于传统的Toll样受体介导的内源性炎性反应。通过利用细胞内示踪染料，可以观察到示踪剂可以在细胞间连接中转移，说明这种基于TNTs结构的物理连接网络在相邻细胞间广泛发挥传导钙信号的作用，且遍布多种细胞类型。[6]。
3.2 TNTs介导膜蛋白，细胞器和胞内小分子物质的转运
Valentina等人研究发现，TNTs可以介导线粒体从间充质干细胞向星形胶质细胞的转运。间充质干细胞来源的线粒体可以恢复受体细胞的能量代谢，并刺激其增殖。这种TNTs介导的线粒体转运在星形胶质细胞缺血性损伤后更为明显。而抑制TNTs介导的线粒体转运后，间充质干细胞不能完全发挥其作用[7]。
4 总结和展望
作为一类细胞间连接结构，TNTs广泛参与细胞间信号的傳导，建立了细胞间物质交换的桥梁，让我们以一种全新的视角探索细胞间信息的传递。由于其结构组成的特殊性，针对TNTs结构形成和解聚调控机制的研究将会有巨大的应用前景。
此外，TNTs结构的发现和功能的认知，让人们可以从一个全新的方向研究干细胞在疾病治疗中的作用。经由TNTs结构介导的物质转运，将极大的促进显微成像和活细胞示踪技术的发展。对于TNTs结构的深入研究，也有助于我们对其它类TNTs细胞外突起结构的认知，这些研究成果最终将帮助人们更好的认识、了解和调控细胞间信息传递的过程。
相信随着人们对TNTs结构认识的不断深入，其应用前景也会更加广阔。
参考文献
[1]Zhang J H，Zhang Y Y Membrane nanotubes： Novel cornmunication between distantcells[J]Science China Life Sciences. 2013. 56（ 11）： 994-999
[2]Chauveau A， Aucher A， Eissmann P，et d Membrane nanotubes facilitate long-distanceinteractions between natural killer cells and target ceUs[J]Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of Amenca. 2010，107（ 12）：5545-5550
[3]Keller KE， Bradley JM， Sun YY.et alTunneling Nanotubes are Novel C.ellular StructuresThat Communicate Signak Between Trabecular Meshwork Cells[J]Invest OphthalmolVis Sci. 2017. 58（ 12）： 5298-5307
[4] Bracq L，Xie M，Beruchou s，et alMechanisms for Cell-to-Cell Transmission of HIV-1[J] Front Immunol. 2018，9： 260
[5] Weidle UH. RohwedderI， Birzele F， etd LSTl：A multifunctional gene encoded in theMHC class III region.[J]Inununobiology. 2018. 223（11）：699-708
[6] Lock J T，Parker I， Slnith I F Cornmunication of Ca2 signals via tunneling membranenanotubes is mediated by transmission of inositol trisphosphate through gap junctions[J]Cell Calcium. 2016. 60（4）：266-272
[7] JacksonMv，Monison T J，McauleyD F，etalMitochondnal Transfer Via TunnellingNanotubes（ TNT） Is a Novel Mechanism by Which Mesenchyrnal Stromal Cells EnhanceMacrophage Phagocytosis in In Vivo Modek of Acute Lung Injury[J]Am J Respir CritCare Med. 2014. 2016（ 193）： A6607