細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)專(zhuān)家講座

第五章細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)

（CellJunction&ECM）細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第1頁(yè)?是細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。?分為三大類(lèi)，即：封閉連接（occludingjunction）、錨定連接（anchoringjunction）和通訊連接（communicatingjunction）。第一節(jié)細(xì)胞連接細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第2頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第3頁(yè)一、封閉連接

occludingjunctions以緊密連接（tightjunction）為經(jīng)典代表，它將相鄰細(xì)胞質(zhì)膜親密地連接在一起阻止溶液中分子沿細(xì)胞間隙滲透細(xì)胞內(nèi)。緊密連接主要見(jiàn)于體內(nèi)管腔及腺體上皮細(xì)胞近管腔面頂端，呈帶狀圍繞細(xì)胞。緊密連接處，兩相鄰細(xì)胞質(zhì)膜并非大片區(qū)域緊密連接，而是以斷續(xù)點(diǎn)連在一起，點(diǎn)狀接觸部位沒(méi)有縫隙，未接觸處還有10-15nm細(xì)胞間隙。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第4頁(yè)

緊密連接體內(nèi)管腔及腺體上皮細(xì)胞近管腔面頂端,由特殊跨膜蛋白成串排列形成蛋白質(zhì)顆粒條索，進(jìn)而形成拉鏈狀密閉連接結(jié)構(gòu)--封閉索，這些封閉索交織成網(wǎng)狀，圍繞在每個(gè)上皮細(xì)胞頂部，將相鄰細(xì)胞緊密連接在一起，封閉細(xì)胞間隙。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第5頁(yè)組成由圍繞在細(xì)胞四面嵴線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)—封閉索組成。封閉索：成串排列特殊跨膜蛋白排列形成蛋白質(zhì)顆粒條索，將細(xì)胞間隙封閉起來(lái)。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第6頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第7頁(yè)功效封閉作用封閉上皮細(xì)胞間隙，阻止細(xì)胞外物質(zhì)無(wú)選擇地經(jīng)過(guò)細(xì)胞間隙進(jìn)入組織，或組織中物質(zhì)回流入腔中，確保組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。隔離和支持作用形成上皮細(xì)胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴(kuò)散屏障，從而維持上皮細(xì)胞極性。如小腸腔內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只能由小腸上皮細(xì)胞頂部攝入細(xì)胞，而不能穿過(guò)緊密連接進(jìn)入細(xì)胞間隙，確保了物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向性，同時(shí)使上皮下組織不受異物侵害。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第8頁(yè)細(xì)胞間隙封閉,迫使大分子必須經(jīng)過(guò)細(xì)胞選擇路徑被吸收或轉(zhuǎn)運(yùn)高濃度葡萄糖低濃度低濃度腸腔Na+驅(qū)動(dòng)葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸幫助葡萄糖擴(kuò)散載體蛋白側(cè)部基部緊密連接頂部微絨毛細(xì)胞外液核細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第9頁(yè)二、錨定連接

Anchoringjunction錨定連接是動(dòng)物各組織中廣泛存在一個(gè)細(xì)胞連接方式，經(jīng)過(guò)粘著蛋白、整聯(lián)蛋白和細(xì)胞骨架體系以及細(xì)胞外基質(zhì)相互作用，將相鄰細(xì)胞或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)連接起來(lái)，形成一個(gè)堅(jiān)挺、有序細(xì)胞群體。主要作用形成能夠抵抗機(jī)械張力牢靠粘合。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第10頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第11頁(yè)依據(jù)參加連接骨架纖維類(lèi)型和錨定部位不一樣，分為二大類(lèi)：橋粒連接(desmosomejunction)黏合連接(adheringjunction)黏合帶：細(xì)胞之間黏著斑：細(xì)胞與基質(zhì)之間橋粒：細(xì)胞之間半橋粒：細(xì)胞與基質(zhì)之間細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第12頁(yè)橋粒與半橋粒橋粒是在兩個(gè)細(xì)胞間形成紐扣式結(jié)構(gòu)將相鄰細(xì)胞鉚接在一起，錨定位點(diǎn)是中間纖維。半橋粒經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜蛋白（整合蛋白），與基膜中層粘連蛋白發(fā)生黏附性結(jié)合，從而使細(xì)胞與基膜牢靠地連接在一起。半橋粒與橋粒不一樣之處：半橋粒只在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，其另一側(cè)為基膜；橋粒兩側(cè)都為細(xì)胞。半橋粒穿膜連接蛋白為整合素；橋粒是鈣粘素。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第13頁(yè)整聯(lián)蛋白胞質(zhì)附著蛋白細(xì)胞外區(qū)

細(xì)胞外基質(zhì)鈣粘蛋白中間纖維絲細(xì)胞2細(xì)胞1中間絲質(zhì)膜半橋粒與橋粒結(jié)構(gòu)對(duì)比圖解keratin細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第14頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第15頁(yè)電鏡下橋粒細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第16頁(yè)Fig.3ADBC細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第17頁(yè)②黏合帶與黏著斑黏合帶位于緊密連接細(xì)胞下方，相鄰細(xì)胞間形成連續(xù)帶狀結(jié)構(gòu)，跨膜蛋白為鈣粘素家族。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第18頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第19頁(yè)粘著斑（adhesionplaque）是肌動(dòng)蛋白(actin)纖維與細(xì)胞外基質(zhì)之間形成點(diǎn)狀粘合連接?？缒みB接蛋白整合素家族integrins胞內(nèi)部分經(jīng)過(guò)錨定蛋白與肌動(dòng)蛋白纖維相連。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第20頁(yè)粘合帶和粘著斑均起著細(xì)胞附著與支持功效。體外培養(yǎng)細(xì)胞常經(jīng)過(guò)黏著斑附著于培養(yǎng)皿表面，它形成與解離對(duì)細(xì)胞鋪展和遷移具主要意義細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第21頁(yè)主要包含間隙連接(gapjunction)化學(xué)突觸(chemicalsynapse)神經(jīng)細(xì)胞間胞間連絲(plasmodesmata)植物細(xì)胞之間三、通訊連接

（Communicatingjunction）細(xì)胞間電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)通訊聯(lián)絡(luò)，完成群體細(xì)胞間合作和協(xié)調(diào)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第22頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第23頁(yè)Determiningthesizeofagap-junctionchannel.細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第24頁(yè)（一）間隙連接存在于大多數(shù)動(dòng)物組織，連接處有2-4nm縫隙基本單位是連接子（connexon），由6個(gè)相同或相同跨膜蛋白亞單位圍繞而成可允許分子量小于1.5KD分子經(jīng)過(guò)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第25頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第26頁(yè)相鄰細(xì)胞膜內(nèi)連接子顆粒相互融合，加強(qiáng)了相鄰細(xì)胞連接；介導(dǎo)細(xì)胞之間通訊(cellcommunication)：指一個(gè)細(xì)胞信息經(jīng)過(guò)化學(xué)遞質(zhì)或電信號(hào)傳遞給另一個(gè)細(xì)胞，使靶細(xì)胞產(chǎn)生對(duì)應(yīng)效應(yīng)。通訊方式包含：代謝耦聯(lián)：使代謝物及第二信使直接在細(xì)胞間流通。電耦聯(lián)：離子耦聯(lián)，連接子即為離子通道，帶電離子經(jīng)過(guò)間隙連接抵達(dá)相鄰細(xì)胞，使電信號(hào)從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞。間隙連接功效細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第27頁(yè)(二)

化學(xué)突觸化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第28頁(yè)化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)（含有小囊泡一側(cè)為突觸前膜）化學(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細(xì)胞間一個(gè)連接方式，其作用是經(jīng)過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)傳導(dǎo)興奮。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳到突觸前膜，突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)，為突觸后膜受體接收（配體門(mén)通道），引發(fā)突觸后膜離子通透性增加。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第29頁(yè)胞間連絲：植物細(xì)胞壁中小開(kāi)口細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第30頁(yè)動(dòng)物上皮組織表達(dá)了上皮細(xì)胞各種細(xì)胞連接細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第31頁(yè)第二節(jié)細(xì)胞黏附分子與細(xì)胞粘連(CellAdhesionMolecule，CAM)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第32頁(yè)細(xì)胞黏附分子CAM，存在于細(xì)胞膜上一類(lèi)跨膜糖蛋白，是介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)ECM之間相互結(jié)合并起黏附作用一類(lèi)細(xì)胞表面分子。細(xì)胞與細(xì)胞之間粘連是由特定細(xì)胞粘附分子介導(dǎo)，細(xì)胞之間錨定連接也需要粘附分子參加依據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可大致分為四類(lèi)：鈣粘素（cadherin）－－錨定連接選擇素（selectin）整合素（integrin）免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily，Ig-SF）細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第33頁(yè)?細(xì)胞粘附分子作用機(jī)制有三種模式：1.同親型結(jié)合：同種粘附分子間相互識(shí)別與黏著，如鈣粘素；2.異親型結(jié)合：不一樣種粘附分子間相互識(shí)別與黏著，如選擇素和整聯(lián)蛋白；3.依賴(lài)性結(jié)合：經(jīng)過(guò)連接分子中介才能相互識(shí)別與黏著。(1)(2)(3)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第34頁(yè)單次跨膜糖蛋白，其分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：1.胞外區(qū)，N端，5個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域，負(fù)責(zé)與配體識(shí)別；2.跨膜區(qū)，多為單次跨膜；3.胞質(zhì)區(qū)，C端部分，與質(zhì)膜下骨架成份直接相連，或與胞內(nèi)信號(hào)分子相連。Ca2+結(jié)合越多，鈣粘素剛性超強(qiáng)（1）鈣粘素（cadherin）(重復(fù)結(jié)構(gòu)域)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第35頁(yè)同親型結(jié)合homophilicCa2+對(duì)鈣粘素影響細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第36頁(yè)粘著連接中，經(jīng)過(guò)-,-連接蛋白與肌動(dòng)蛋白相連，形成黏合帶；在橋粒結(jié)構(gòu)中，與中間纖維絲相連。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第37頁(yè)?特點(diǎn)：

?同親型結(jié)合，高度依賴(lài)Ca2+。?

胞外部分常折疊成5個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域，Ca2+結(jié)合在重復(fù)結(jié)構(gòu)域之間。?

鈣粘素功效：?

介導(dǎo)細(xì)胞連接：如上皮細(xì)胞中鈣粘素。?

影響細(xì)胞分化，參加組織器官形成：決定胚胎細(xì)胞間粘附、分離、遷移、再黏合。?

參加細(xì)胞之間特化連接，調(diào)整信號(hào)傳遞。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第38頁(yè)（2）選擇素選擇素（selectin）屬異親型CAM結(jié)合，其作用依賴(lài)于Ca2＋主要參加白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間識(shí)別與粘合已知選擇素有三種：L-選擇素：廣泛存在于各種白細(xì)胞表面，參加炎癥部位白細(xì)胞出脈管過(guò)程E-選擇素：存在于活化血管內(nèi)皮細(xì)胞表面；P-選擇素：貯存于血小板及內(nèi)皮細(xì)胞細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第39頁(yè)ACBA3種選擇素結(jié)構(gòu)B這3種選擇素能夠識(shí)別糖蛋白寡糖鏈末端糖基配體并與之結(jié)合C糖基配體詳細(xì)結(jié)構(gòu)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第40頁(yè)選擇素功效：參加白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞或血小板識(shí)別與黏著，幫助白細(xì)胞從血液進(jìn)入炎癥部位。炎癥時(shí)內(nèi)皮表示E－選擇素，與白細(xì)胞和血小板上寡糖鏈識(shí)別，白細(xì)胞在炎癥部位血管中黏附、分離、再黏附、再分離，展現(xiàn)滾動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，激活本身整聯(lián)蛋白，介導(dǎo)白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞緊密結(jié)合，使白細(xì)胞經(jīng)內(nèi)皮細(xì)胞間隙遷移至組織細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第41頁(yè)（3）整聯(lián)蛋白家族integrin一類(lèi)異源二聚體跨膜黏著蛋白，由和兩個(gè)亞單位非共價(jià)結(jié)合而成。人有24種亞基和9種亞基，可組成20各種不一樣整聯(lián)蛋白。依賴(lài)Ca2+或Mg2+異親性細(xì)胞黏附分子。細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第42頁(yè)胞外區(qū)，與RGD結(jié)合跨膜區(qū)胞內(nèi)區(qū)，與肌動(dòng)蛋白絲作用細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第43頁(yè)整聯(lián)蛋白：依賴(lài)Ca2+或Mg2+異親性細(xì)胞黏附分子。功效：1.整聯(lián)蛋白介導(dǎo)細(xì)胞間相互作用2.介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間相互作用3.在信號(hào)傳遞中發(fā)揮主要作用。作為受體傳導(dǎo)信號(hào)從細(xì)胞外環(huán)境向細(xì)胞內(nèi)傳遞—“由外向內(nèi)”，激活胞內(nèi)Ga2+、第二信使合成及蛋白質(zhì)上酪氨酸磷酸化，影響細(xì)胞形態(tài)、生長(zhǎng)、遷移、增殖、分化等；也介導(dǎo)“由內(nèi)向外”傳遞信號(hào)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第44頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第45頁(yè)細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)第46頁(yè)（4）免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）包含分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白（Ig）樣結(jié)構(gòu)域全部分子普通不依賴(lài)于Ca