醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)：第十二章 細(xì)胞表面、細(xì)胞連接和細(xì)胞極性 (2)

1、 u不同類(lèi)型的分隔蛋白可形成不同類(lèi)型的分隔蛋白可形成異異6聚體或異聚體或異8聚聚 體體，再進(jìn)一步組裝成分隔蛋白，再進(jìn)一步組裝成分隔蛋白纖維束纖維束或分隔蛋或分隔蛋 白白纖維環(huán)纖維環(huán)；兩條平行的分隔蛋白纖維還可互相；兩條平行的分隔蛋白纖維還可互相 連接成連接成鐵軌狀的等距成對(duì)纖維束鐵軌狀的等距成對(duì)纖維束 v1，閉鎖連接（閉鎖連接（occluding junctions） 緊密連接緊密連接 (tight junctions, or zonula occludens) 隔膜連接隔膜連接 (septate junctions) 裂隙膜復(fù)合體（裂隙膜復(fù)合體（slit diaphragm complex）

2、 v2，錨定連接（錨定連接（anchoring junctions） 粘合連接粘合連接 (adherens junctions or zonula ) 橋粒橋粒 (desmosomes) 半橋粒半橋粒 (hemidesmosomes) 粘著斑（粘著斑（adhesion plaques, or focal adhesions） v3，通訊連接（通訊連接（communicating junctions） 縫隙連接縫隙連接 (gap junctions) 突觸連接突觸連接 (synaptic junctions) v4，胞間橋（胞間橋（intercellular bridge） v一、一、閉鎖連接（

3、閉鎖連接（occluding junctions） 1，緊密連接（，緊密連接（tight junctions） 又稱(chēng)：閉鎖帶（又稱(chēng)：閉鎖帶（zonula occludens） 2，隔膜連接，隔膜連接 (septate junctions) 郎飛節(jié)與軸突系膜處的節(jié)旁連接郎飛節(jié)與軸突系膜處的節(jié)旁連接 3，裂隙膜復(fù)合體（，裂隙膜復(fù)合體（slit diaphragm complex） 位于腎小球足細(xì)胞相鄰次級(jí)突起之間位于腎小球足細(xì)胞相鄰次級(jí)突起之間 一、一、閉鎖連接（閉鎖連接（occluding junctions） 兩個(gè)上皮細(xì)胞相鄰的側(cè)面近頂部質(zhì)膜外片兩個(gè)上皮細(xì)胞相鄰的側(cè)面近頂部質(zhì)膜外片 緊密接觸緊

4、密接觸，形成形成封閉索封閉索(Sealing strands)， 多條封閉索連成帶狀的網(wǎng)絡(luò)，故此緊密連多條封閉索連成帶狀的網(wǎng)絡(luò)，故此緊密連 接又稱(chēng)接又稱(chēng)閉鎖帶（閉鎖帶（zonula occludens, ZO） 。 觀(guān)察方法：普通透射電鏡圖像和冰凍斷裂觀(guān)察方法：普通透射電鏡圖像和冰凍斷裂 復(fù)型膜透射電鏡圖像。復(fù)型膜透射電鏡圖像。 v普遍存在于普遍存在于各類(lèi)上皮組織細(xì)胞各類(lèi)上皮組織細(xì)胞上，包括上，包括 各種腔道和腺體的上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞，各種腔道和腺體的上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞， 以及以及表皮的顆粒細(xì)胞表皮的顆粒細(xì)胞之間等。之間等。 v在神經(jīng)元的胞體和軸突上均不存在緊密在神經(jīng)元的胞體和軸突上均不存在緊

5、密 連接，但在連接，但在髓鞘上髓鞘上具有緊密連接，能夠封具有緊密連接，能夠封 閉髓鞘間隙閉髓鞘間隙。 v在 胚 胎 發(fā) 育 的在 胚 胎 發(fā) 育 的 8 8 細(xì) 胞 期細(xì) 胞 期 ， 伴 隨 著， 伴 隨 著 compaction之后細(xì)胞極性的建立和粘合帶之后細(xì)胞極性的建立和粘合帶 的形成，緊密連接開(kāi)始組裝，并在囊胚腔的形成，緊密連接開(kāi)始組裝，并在囊胚腔 出現(xiàn)以前組裝完畢，保證了出現(xiàn)以前組裝完畢，保證了囊胚囊胚的形成。的形成。 v構(gòu)成緊密連接的關(guān)鍵跨膜蛋白為兩類(lèi)細(xì)胞構(gòu)成緊密連接的關(guān)鍵跨膜蛋白為兩類(lèi)細(xì)胞 粘合分子：粘合分子：claudins（殼牢素）殼牢素） and occludin （閉鎖素）

6、。閉鎖素）。殼牢素分子家族在人類(lèi)至少有殼牢素分子家族在人類(lèi)至少有 20個(gè)個(gè)成員，依次表示為成員，依次表示為claudin-1、claudin-2 等；閉鎖素基因只有一個(gè)。等；閉鎖素基因只有一個(gè)。 v緊密連接在細(xì)胞質(zhì)側(cè)以緊密連接在細(xì)胞質(zhì)側(cè)以微絲微絲為結(jié)構(gòu)支架。為結(jié)構(gòu)支架。 Ca2 是形成緊密連接所必需的 是形成緊密連接所必需的。用蛋白酶。用蛋白酶 及螯合劑處理可使緊密連接分離及螯合劑處理可使緊密連接分離。 1.3.1,連接相鄰細(xì)胞連接相鄰細(xì)胞，加固組織：即，加固組織：即連接作連接作 用用。 1.3.2,封閉和調(diào)控細(xì)胞間隙的通透性，保證封閉和調(diào)控細(xì)胞間隙的通透性，保證 機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和物質(zhì)的選擇

7、性吸收。機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和物質(zhì)的選擇性吸收。 屏障作用：屏障作用：緊密連接對(duì)蛋白質(zhì)等緊密連接對(duì)蛋白質(zhì)等大分子大分子一一 般不通透，保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。血腦般不通透，保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。血腦 屏障最重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是腦血管內(nèi)皮細(xì)胞之屏障最重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是腦血管內(nèi)皮細(xì)胞之 間的緊密連接。緊密連接的屏障作用還涉及間的緊密連接。緊密連接的屏障作用還涉及 病毒感染途徑的選擇性。病毒感染途徑的選擇性。人體的三大屏障：人體的三大屏障： 表皮屏障、粘膜屏障、血腦屏障表皮屏障、粘膜屏障、血腦屏障 1.3.2,封閉和調(diào)控細(xì)胞間隙的通透性，保證封閉和調(diào)控細(xì)胞間隙的通透性，保證 機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和物質(zhì)的選擇性吸

8、收。機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和物質(zhì)的選擇性吸收。 閥門(mén)（閘門(mén)）作用：閥門(mén)（閘門(mén)）作用：緊密連接對(duì)相鄰上皮緊密連接對(duì)相鄰上皮 細(xì)胞之間細(xì)胞之間小分子、離子和水小分子、離子和水具有可調(diào)控的通具有可調(diào)控的通 透性，由此透性，由此構(gòu)成構(gòu)成細(xì)胞旁通路細(xì)胞旁通路。 經(jīng)由緊密連接穿過(guò)相鄰上皮或內(nèi)皮細(xì)胞之經(jīng)由緊密連接穿過(guò)相鄰上皮或內(nèi)皮細(xì)胞之 間的空隙實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)運(yùn)輸稱(chēng)為間的空隙實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)運(yùn)輸稱(chēng)為細(xì)胞旁通路細(xì)胞旁通路 （paracellular pathway）。）。 血管內(nèi)皮細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞TJTJ參與炎癥細(xì)胞出血管過(guò)程。參與炎癥細(xì)胞出血管過(guò)程。 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如多發(fā)性硬化中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如多發(fā)性硬化( (multi

9、ple sclerosis) 與與TJTJ受損所致受損所致血腦屏障功能損害血腦屏障功能損害有關(guān)。有關(guān)。 腸道上皮細(xì)胞腸道上皮細(xì)胞TJ屏障功能損害屏障功能損害與多種自身免疫性與多種自身免疫性 疾病有關(guān)，包括疾病有關(guān)，包括I型糖尿病、型糖尿病、IgA腎病、強(qiáng)直性脊柱腎病、強(qiáng)直性脊柱 炎、炎、Crohn氏病、潰瘍性結(jié)腸炎等。氏病、潰瘍性結(jié)腸炎等。 參與參與TJTJ形成的形成的基因缺陷基因缺陷可引起先天性皮膚病，這可引起先天性皮膚病，這 與皮膚的通透屏障破壞有關(guān)。與皮膚的通透屏障破壞有關(guān)。 致病菌和病毒感染致病菌和病毒感染常常首先破壞常常首先破壞TJTJ屏障。屏障。 u有四種類(lèi)型有四種類(lèi)型, 分為兩組

10、：分為兩組： 與肌動(dòng)蛋白微絲相連者與肌動(dòng)蛋白微絲相連者： z粘合帶（粘合帶（Adherens junctions, or zonula ） z粘著斑粘著斑(Adhesion plaque，or focal adhesions) 與中等纖維相連者與中等纖維相連者： z橋粒橋粒 (Desmosome) z半橋粒半橋粒 (Hemidesmosome) 錨定連接（錨定連接（anchoring junctions） 錨定連接（錨定連接（anchoring junctions） v粘合連接（粘合連接（adherens junctions, AJ）或粘或粘 合帶（合帶（zonula adherens, ZA

11、）是上皮細(xì)胞之是上皮細(xì)胞之 間由間由鈣粘素（鈣粘素（cadherins）介導(dǎo)的、在質(zhì)膜下介導(dǎo)的、在質(zhì)膜下 方有方有肌動(dòng)蛋白纖維肌動(dòng)蛋白纖維附著的細(xì)胞連接。附著的細(xì)胞連接。 v在粘合帶部位，相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜間有在粘合帶部位，相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜間有15-30 nm的間隙，內(nèi)含細(xì)絲狀物，為來(lái)自?xún)上噜徏?xì)的間隙，內(nèi)含細(xì)絲狀物，為來(lái)自?xún)上噜徏?xì) 胞的鈣粘素之胞外部分。粘合帶普遍存在于胞的鈣粘素之胞外部分。粘合帶普遍存在于 上皮細(xì)胞上，位于緊密連接的下方。上皮細(xì)胞上，位于緊密連接的下方。 錨定連接：錨定連接：1，粘合帶或粘合連接，粘合帶或粘合連接 v參與粘合帶形成的鈣粘素分子屬于鈣粘素超參與粘合帶形成的鈣粘素分子屬

12、于鈣粘素超 家族中的家族中的經(jīng)典鈣粘素（經(jīng)典鈣粘素（classical cadherins）亞亞 族，在人類(lèi)有超過(guò)族，在人類(lèi)有超過(guò)22個(gè)成員，其基因分別用個(gè)成員，其基因分別用 CDH1、CDH2CDH22表示。表示。 v粘合帶胞質(zhì)斑部位的鈣粘素分子復(fù)合體按以粘合帶胞質(zhì)斑部位的鈣粘素分子復(fù)合體按以 下順序?qū)崿F(xiàn)與微絲的聯(lián)系：下順序?qū)崿F(xiàn)與微絲的聯(lián)系： 質(zhì)膜上質(zhì)膜上classical cadherin細(xì)胞皮質(zhì)內(nèi)細(xì)胞皮質(zhì)內(nèi) -catenin - cateninvinculin / -actininF-actin 。 錨定連接：錨定連接：1，粘合帶或粘合連接，粘合帶或粘合連接 v粘合帶具有維持細(xì)胞形態(tài)和組

13、織器官的完粘合帶具有維持細(xì)胞形態(tài)和組織器官的完 整性、建立細(xì)胞極性、參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能，整性、建立細(xì)胞極性、參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能， 并參與形態(tài)發(fā)生和細(xì)胞分化。并參與形態(tài)發(fā)生和細(xì)胞分化。 神經(jīng)管的形成神經(jīng)管的形成即與粘合帶收縮有關(guān)；此過(guò)即與粘合帶收縮有關(guān)；此過(guò) 程還伴隨著細(xì)胞的分化，其標(biāo)志是原外胚層程還伴隨著細(xì)胞的分化，其標(biāo)志是原外胚層 上皮細(xì)胞粘合帶中的上皮細(xì)胞粘合帶中的E-cadherin被神經(jīng)管中被神經(jīng)管中 的的N-cadherin所替代。所替代。 體外培養(yǎng)的上皮細(xì)胞增殖到彼此接觸和連體外培養(yǎng)的上皮細(xì)胞增殖到彼此接觸和連 成一片時(shí)，緊密連接和粘合連接形成，此時(shí)成一片時(shí)，緊密連接和粘合連接形成

14、，此時(shí) 的細(xì)胞發(fā)生了的細(xì)胞發(fā)生了匯合匯合（confluence）。 錨定連接：錨定連接：1，粘合帶或粘合連接，粘合帶或粘合連接 vN-cadherin是癌基因是癌基因(CDH2)，參與癌細(xì)胞的參與癌細(xì)胞的 上皮上皮-間質(zhì)變遷及與此相關(guān)的腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程。間質(zhì)變遷及與此相關(guān)的腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程。 錨定連接：錨定連接：1，粘合帶或粘合連接，粘合帶或粘合連接 錨定連接錨定連接 v1，粘合帶或粘合連接，粘合帶或粘合連接 v2，粘著斑（略），粘著斑（略） v3，橋粒（略），橋粒（略） v4，半橋粒（略），半橋粒（略） v三、三、通訊連接（通訊連接（communicating junctions） 1，縫隙連接（，

15、縫隙連接（gap junctions） 注：電突觸即是縫隙連接注：電突觸即是縫隙連接 2，突觸連接，突觸連接 (synaptic junctions) 2.1，神經(jīng)突觸（其中的化學(xué)突觸）神經(jīng)突觸（其中的化學(xué)突觸） 2.2，免疫突觸，免疫突觸 2.3，糖突觸，糖突觸 1, 縫隙連接縫隙連接: 1.1, 形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu) v縫隙連接（縫隙連接（gap junction, GJ）是機(jī)體細(xì)胞是機(jī)體細(xì)胞 間最普遍的一種細(xì)胞連接，早在胚胎發(fā)育的間最普遍的一種細(xì)胞連接，早在胚胎發(fā)育的 8細(xì)胞階段細(xì)胞階段即已建立。即已建立。 v在兩相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜間在兩相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜間形成特化的形成特化的盤(pán)狀領(lǐng)盤(pán)狀領(lǐng) 區(qū)，區(qū)，

16、 連接小體連接小體 （Connexon）。 1, 縫隙連接縫隙連接: 1.2, 分子組成分子組成 v連接小體由連接小體由6個(gè)個(gè)連接蛋白連接蛋白 (Connexin, Cx26, Cx32, etc.) 分子構(gòu)成的，每個(gè)連接蛋白為分子構(gòu)成的，每個(gè)連接蛋白為4次跨次跨 膜的整合蛋白質(zhì)膜的整合蛋白質(zhì)。人類(lèi)有人類(lèi)有21種種連接蛋白基因。連接蛋白基因。 v人類(lèi)還有人類(lèi)還有3種泛連蛋白種泛連蛋白(pannexin)，可構(gòu)成泛，可構(gòu)成泛 連蛋白小體（連蛋白小體（pannexon）半通道。）半通道。 v連接小體連接小體中心具有中心具有直徑約直徑約1.5nm的的孔道，允孔道，允 許無(wú)機(jī)離子和分子量許無(wú)機(jī)離子和分

17、子量 1-2kDa的的水溶性小分子水溶性小分子 從中通過(guò)，從而連通相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。從中通過(guò)，從而連通相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。 代謝偶聯(lián)：代謝偶聯(lián)：在沒(méi)有電興奮性的組織中，在沒(méi)有電興奮性的組織中， 縫隙連接使代謝物（氨基酸、葡萄糖、核縫隙連接使代謝物（氨基酸、葡萄糖、核 苷酸、維生素等）及第二信使（苷酸、維生素等）及第二信使（cAMP、 Ca2+ 等）直接在細(xì)胞間流通。等）直接在細(xì)胞間流通。 例如：激素與靶細(xì)胞作用例如：激素與靶細(xì)胞作用后通過(guò)代謝偶后通過(guò)代謝偶 聯(lián)引起聯(lián)引起同步化同步化效應(yīng)。效應(yīng)。晶狀體晶狀體的營(yíng)養(yǎng)與胞漿的營(yíng)養(yǎng)與胞漿 流，卵母細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)流，卵母細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng), , SchwannSchwann細(xì)胞髓鞘內(nèi)細(xì)胞髓鞘內(nèi) 層的營(yíng)養(yǎng)。層的營(yíng)養(yǎng)。 v1.3.2，縫隙連接孔道的調(diào)控能夠影響細(xì)胞縫隙連接孔道的調(diào)控能夠影響細(xì)胞 的生理活動(dòng)并對(duì)細(xì)胞具有保護(hù)作用。的生理活動(dòng)并對(duì)細(xì)胞具有保護(hù)作用。 縫隙連接孔道具有縫隙連接孔道具有“開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)”互