第三講 細(xì)胞連接、細(xì)胞黏附和細(xì)胞外基質(zhì)

1第四章細(xì)胞連接、細(xì)胞黏附和細(xì)胞外基質(zhì)第一節(jié)

細(xì)胞連接第三節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)返回2本章目標(biāo)掌握細(xì)胞連接的類型與結(jié)構(gòu)。熟悉細(xì)胞粘連特性；構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)化學(xué)組成成分及其主要功能。了解細(xì)胞外基質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用。3緊密連接間隙連接橋粒連接黏著連接半橋粒中間絲第一節(jié)細(xì)胞連接4緊密連接橋粒間隙連接胞間連絲5細(xì)胞連接Anchoringjunction錨定連接黏著帶黏著斑6

細(xì)胞連接(celljunction)：指相鄰細(xì)胞接觸區(qū)域特化(局部區(qū)域特化)形成一定連接裝置。細(xì)胞連接緊密連接橋粒連接中間連接間隙連接封閉連接黏著連接將相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜密切地連接在一起，從而阻止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙滲入。通過(guò)骨架系統(tǒng)將細(xì)胞與相鄰細(xì)胞與基質(zhì)之間連接起來(lái)。通訊連接為動(dòng)物細(xì)胞中最普通的連接方式?；瘜W(xué)突觸7

緊密連接存在于脊椎動(dòng)物的上皮細(xì)胞間的上端，相鄰細(xì)胞間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有縫隙。

電鏡下可看到連接區(qū)域具有蛋白質(zhì)形成的焊接線(嵴線)網(wǎng)絡(luò)，封閉細(xì)胞間的空隙。

上皮細(xì)胞層對(duì)小分子的透性與嵴線的數(shù)量有關(guān)，有些緊密連接甚至連水分子都不能透過(guò)。一、封閉／閉鎖／緊密連接

(occluding/tightjunction)8小腸上皮細(xì)胞的緊密連接對(duì)Na+的滲漏程度比膀胱上皮大1萬(wàn)倍。9細(xì)胞膜細(xì)胞間隙蛋白質(zhì)索（嵴線）

相鄰細(xì)胞膜緊密相貼，沒有間隙，似乎融合在一起。

廣泛分布于上皮細(xì)胞向腔端，形成一條封閉帶。P面凸出的嵴網(wǎng)；相鄰細(xì)胞由跨膜連接糖蛋白組成對(duì)合封閉鏈。一、緊密連接10

功能：使細(xì)胞連接在一起，并能起封閉細(xì)胞間隙的作用，阻止物質(zhì)從細(xì)胞之間通過(guò)，保證轉(zhuǎn)運(yùn)活動(dòng)的方向性，對(duì)維持上皮細(xì)胞層選擇性屏障作用至關(guān)重要。腫瘤↓。最新的研究認(rèn)為緊密連接是多組分的、多功能的復(fù)合體，參與調(diào)控不同的生理功能，如基因表達(dá)、腫瘤抑制及細(xì)胞增殖等。11二、黏著連接（adheringjunction）黏著連接又稱錨定連接(anchoringj.)，機(jī)體組織內(nèi)分布很廣泛，尤其在上皮組織，心肌和子宮頸等組織中含量最為豐富。

錨定連接將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相連形成一個(gè)堅(jiān)挺、有序的細(xì)胞群體。12構(gòu)成錨定連接的蛋白質(zhì)分為兩類細(xì)胞內(nèi)附著蛋白：具有將特定蛋白骨架（中間絲或微絲）附著于連接點(diǎn)的作用?？缒みB接糖蛋白：其胞內(nèi)部分與附著蛋白相連，胞外部分與相鄰細(xì)胞的的跨膜連接糖蛋白結(jié)合，或與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合。細(xì)胞內(nèi)附著蛋白跨膜連接糖蛋白13錨定連接與中間絲相關(guān)的的錨定連接橋粒與半橋粒desmosomeandhemi-與肌動(dòng)蛋白纖維相關(guān)的錨定連接粘著帶和粘著斑adhesionbeltandfocaladhesion根據(jù)參與連接的細(xì)胞骨架成分黏著連接又可分為：與肌動(dòng)蛋白纖維相關(guān)的黏著連接(黏著帶，黏著斑)，與中間絲相關(guān)的黏著連接（橋粒，半橋粒）。14粘著帶位于緊密連接下方

粘著帶（adhesionbelt）呈帶狀環(huán)繞細(xì)胞，一般位于上皮細(xì)胞頂側(cè)面的緊密連接下方。在粘著帶處相鄰細(xì)胞的間隙約15～20nm。1.粘著帶、粘著斑15黏著帶（中間連接）：位于上皮細(xì)胞緊密連接的下方,在相鄰細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。緊密連接中間連接（黏著帶）

微絲束（肌動(dòng)蛋白纖維）細(xì)胞間隙(15-20nm)黏著斑：是細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式。介于緊密連接與橋粒之間所以黏著帶又稱為中間連接總之：錨定連接將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相連形成一個(gè)堅(jiān)挺，有序的細(xì)胞群體。1．黏著帶、黏著斑16黏著帶結(jié)構(gòu)模型鈣黏著蛋白(cadherin)17橋粒位于黏著帶下方橋粒(desmosome)存在于承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞之間和心肌中。相鄰細(xì)胞間形成紐扣狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜間的間隙約30nm，質(zhì)膜下方有細(xì)胞質(zhì)附著蛋白質(zhì)，如片珠蛋白、橋粒斑蛋白(desmoplakin)等，形成一厚約15～20nm的致密斑。2.橋粒與半橋粒18橋粒與半橋粒細(xì)胞膜細(xì)胞間隙橋粒蛋白中間纖維橋粒：是細(xì)胞間連接起中心作用的結(jié)構(gòu)，是兩個(gè)細(xì)胞間扣狀連接點(diǎn)，可使一組細(xì)胞形成一個(gè)功能單位。盤狀致密斑(15-20nm)（30nm)橋粒與半橋粒似鉚釘將相鄰細(xì)胞或細(xì)胞與基質(zhì)牢牢連接起來(lái),起支持,附著,抵抗外界壓力與張力的作用。19橋粒的結(jié)構(gòu)模型20半橋粒：形態(tài)與橋粒類似，是細(xì)胞與其下方的基底膜相連。細(xì)胞膜基底膜中間纖維橋粒蛋白半橋粒連接上皮細(xì)胞基面和基膜。21間隙連接電鏡照片三、通訊連接(communicatingjunction)（一）間隙連接(gapjunction)

間隙連接存在于大多數(shù)動(dòng)物組織。在連接處相鄰細(xì)胞間有2～4nm的縫隙，而且連接區(qū)域比緊密連接大得多，最大直徑可達(dá)0.3μm。

在間隙與兩層質(zhì)膜中有大量蛋白質(zhì)顆粒，是構(gòu)成間隙連接的基本單位，稱連接子(connexon)，由6個(gè)相同或相似的跨膜蛋白亞單位——連接子蛋白（connexin）環(huán)繞而成，直徑8nm，中心形成一直徑約1.5nm的孔道。22（一）間隙連接

連接子（connexon），間隙連接的基本單位。細(xì)胞膜細(xì)胞間隙2-3nm連接子跨膜蛋白亞單位孔道φ1.5nm個(gè)間隙連接單位8-10nm兩個(gè)連接子為一23左，連接子電鏡照片；右，間隙連接模型24間隙連接結(jié)構(gòu)的蛋白成分

間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為2～3nm。

連接子(connexon)

中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道。已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族,其分子量26－60KD不等；

連接子蛋白（

connexin

）具有4個(gè)α-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都比較保守,并有相似的抗原性。不同類型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。25間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制

⑴間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過(guò)，是胞間代謝偶聯(lián)(coupling)的基礎(chǔ)；代謝偶聯(lián)在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用。⑵間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過(guò)程中的作用⑶在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用⑷對(duì)細(xì)胞增殖的控制

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化學(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細(xì)胞間的一種連接方式,其作用是通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)興奮。結(jié)構(gòu)由突觸前膜、突觸間隙及突觸后膜三部分組成。（二）化學(xué)突觸27幾類細(xì)胞連接的比較28第三節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)

細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix,ECM）也稱胞外基質(zhì)是指?jìng)€(gè)體發(fā)育過(guò)程中，由細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外的各種生物大分子，在細(xì)胞之間或細(xì)胞表面組裝成網(wǎng)絡(luò)狀的高度水合的凝膠結(jié)構(gòu)。

ECM依化學(xué)成分可分為三類：①糖胺聚糖(GAG)和蛋白聚糖(PG)；②膠原和彈性蛋白；③黏著蛋白:纖連蛋白(FN)和層粘連蛋白(LN)。

ECM的功能：對(duì)細(xì)胞和組織除了具有支持、保護(hù)和提供營(yíng)養(yǎng)外，還控制細(xì)胞的遷移、增殖、分化、細(xì)胞識(shí)別、粘著、通訊聯(lián)絡(luò)、信號(hào)傳導(dǎo)、形態(tài)建成、代謝、基因的表達(dá)與調(diào)控等生理過(guò)程和炎癥、損傷與修復(fù)、免疫應(yīng)答以及腫瘤轉(zhuǎn)移等病理過(guò)程中具有重要的功能和作用。30

將不同的細(xì)胞連接在一起，以形成組織、器官的物質(zhì)基礎(chǔ)就是體內(nèi)無(wú)處不在的ECM。沒有ECM的參與，就不能構(gòu)成一個(gè)機(jī)體。

ECM不僅將各種組織連接在一起，賦予各種組織、器官的基本結(jié)構(gòu)和形狀，也賦予其力學(xué)性質(zhì)，為各種細(xì)胞組織提供附著的支架組織。

ECM結(jié)構(gòu)和功能改變將導(dǎo)致病理改變:器官組織纖維化;衰老;腫瘤惡變、轉(zhuǎn)移和侵潤(rùn);某些遺傳性疾病是由于基因突變導(dǎo)致ECM結(jié)構(gòu)和功能改變所致。細(xì)胞外基質(zhì)31一、糖胺聚糖與蛋白聚糖

糖胺聚糖

(glycosaminoglycan，GAG)和蛋白聚糖(proteoglycan，PG)是一些高分子的含糖化合物，形成ECM高度親水性的凝膠。

PG與一般糖蛋白的區(qū)別：①PG含糖基種類少；②PG糖鏈由重復(fù)二糖單位組成，無(wú)分支，糖基數(shù)目多；③PG以糖為主(含量)；④多數(shù)PG含有硫酸基團(tuán)(HA除外)和肝素。32

（一）糖胺聚糖

GAG舊稱氨基聚糖，是由重復(fù)的二糖單位聚合而成的不分支的長(zhǎng)鏈狀多糖，也稱粘多糖。因二糖單位中一個(gè)常為氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）而得名，另一糖基常為糖醛酸。多數(shù)糖基硫酸化。

透明質(zhì)酸(hyaluronicacid,HA)是一種原始形式的重要的GAG，是唯一能以自由鏈形式存在于體液中的GAG。HA由N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸組成二糖單位，許多二糖單位重復(fù)聚合成直鏈狀多糖，非硫酸化，一個(gè)HA分子可包含幾千個(gè)二糖單位。

HA是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的ECM的主要成分，尤其在胚胎組織中。同時(shí)也是PG的主要結(jié)構(gòu)組分。HA在結(jié)締組織中起著強(qiáng)化、彈性和潤(rùn)滑作用。33硫酸角質(zhì)素硫酸軟骨素硫酸軟骨素硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸蛋白聚糖構(gòu)成的模式圖34硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸硫酸軟骨素蛋白聚糖蛋白聚糖多聚體35（二）蛋白聚糖

PG是GAG與蛋白質(zhì)構(gòu)成的共價(jià)化合物。構(gòu)成PG的蛋白質(zhì)稱為核心蛋白(為單鏈多肽)，一個(gè)核心蛋白多肽鏈可以共價(jià)結(jié)合1～數(shù)百條GAG鏈(一般在300個(gè)糖基以下)。一種PG可含數(shù)種不同的GAG。由此可見，PG的種類是難以估量的，幾乎具有結(jié)構(gòu)的無(wú)限多樣性。

PG的生物合成：RER上合成核心蛋白，多肽鏈未完成即以O(shè)-連接或N-連接上糖基。糖鏈延長(zhǎng)、加工修飾在高爾基體上進(jìn)行，由高度特異的糖基轉(zhuǎn)移酶逐個(gè)加上糖基(并不是先合成二糖單位)。36GAG和PG的功能⑴使組織具有彈性和抗壓性⑵對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有選擇滲透性⑶傳遞信息作用⑷角膜中的PG具有透光性⑸肝素PG具有抗凝血功能⑹形態(tài)發(fā)生及創(chuàng)傷愈合⑺衰老與疾病隨年齡↑，硫酸角質(zhì)、硫酸皮膚素↑，HA↓；動(dòng)脈粥樣硬化患者：血管內(nèi)皮細(xì)胞表面硫酸皮膚素PG↑，導(dǎo)致脂類沉積。肝硬化和肝癌患者血中HA含量明顯升高；粘多糖累積病：先天性缺乏降解GAG的酶.3738二、膠原

膠原(collagen)是ECM中最主要的水不溶性纖維蛋白，目前已發(fā)現(xiàn)的膠原類型有20多種。

Ⅰ～Ⅲ型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結(jié)構(gòu)；但并非所有膠原都形成纖維；

Ⅰ型膠原纖維束,主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度;

Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中;

Ⅲ型形成微細(xì)的原纖維網(wǎng),廣泛分布于伸展性的組織,如疏松結(jié)締組織;

Ⅳ型形成二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu),是基膜的主要成分及支架。39

膠原分子由3條α-螺旋鏈組成，其中甘氨酸(Gly)占1/3，富含脯和賴氨酸，幾乎不含色、酪和蛋氨酸。

脯、賴氨酸常羥化為羥脯、羥賴氨酸，為膠原所特有。賴氨酸選擇性糖基化。特有三肽重復(fù)順序(Gly-X-Y)：X多為Pro、Y多為Hylys和Hyp。膠原的結(jié)構(gòu)與分子組成40Ⅳ型膠原與Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型不同點(diǎn)

(1)α-鏈不含Gly-X-Y

，不形成α-螺旋結(jié)構(gòu)；

(2)分泌到ECM的前膠原分子保留前肽；

(3)以二聚體交聯(lián)成網(wǎng)(粉色，綠色為層黏連蛋白)，構(gòu)成基膜的骨架結(jié)構(gòu)。41膠原產(chǎn)生與功能

(1)膠原可由成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞及某些上皮細(xì)胞合成:(RER上合成前體鏈也稱前α-鏈→Glogi上羥化、糖基化及交聯(lián)前膠原分子→出胞切去前肽→膠原分子→膠原原纖維→膠原纖維)。

(2)在ECM中膠原含量最高。

(3)膠原剛性和抗張強(qiáng)度最大，因而它是ECM的骨架結(jié)構(gòu)。

(4)其他分子可與膠原原纖維結(jié)合共同發(fā)揮作用。42膠原的發(fā)生與疾病

在胚胎形態(tài)發(fā)生時(shí)膠原的表達(dá)較高，發(fā)育不同階段表達(dá)不同類型的膠原。先天性膠原的表達(dá)或裝配異常導(dǎo)致膠原?。喝绯晒遣蝗珵棰裥湍z原合成降低；Marfan綜合征為Ⅰ型膠原C端延長(zhǎng)；Ehter-Dantons綜合征是膠原N端延長(zhǎng)或沒有切去前肽。各種肝、肺、皮膚病理性纖維化是由于膠原表達(dá)過(guò)度、分布和比例失調(diào)及羥化降低等。免疫性膠原?。喝珙愶L(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、慢性腎炎可能是機(jī)體喪失對(duì)自身膠原結(jié)構(gòu)的免疫耐受性，造成自身免疫性膠原損傷引起。腫瘤細(xì)胞能釋放膠原酶，特異地分解基膜中的Ⅳ型膠原，破壞基膜結(jié)構(gòu)，為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、侵潤(rùn)提供方便。434445Marfansyndrome46成骨不全Ⅰ型——

AD，發(fā)病率1/30,000。骨折、藍(lán)色鞏膜、傳導(dǎo)性耳聾。4748Ehlers-Danlos綜合征

Ehlers-Danlos綜合征:遺傳異質(zhì)性，有各種亞型：EDSⅠ-EDSⅨ等，EDSⅣ型病情最嚴(yán)重(AD或AR)。皮膚彈性過(guò)度綜合癥:

系一種先天性結(jié)締組織缺陷病，臨床上主要表現(xiàn)為皮膚彈性過(guò)度、皮膚和血管脆弱和關(guān)節(jié)活動(dòng)度大三個(gè)特點(diǎn)。本病罕見，男多于女，常有家族史，4950三、層粘連蛋白和纖連蛋白

非膠原糖蛋白(粘著成分)使細(xì)胞與ECM相互粘著，同時(shí)介導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)遷移，在細(xì)胞分化和創(chuàng)傷修復(fù)中起重要作用。對(duì)細(xì)胞的存活、形狀、粘著、鋪展、遷移、增殖、分化有直接影響。這一大類非膠原糖蛋白已發(fā)現(xiàn)數(shù)十種，研究較多的是層粘連蛋白和纖連蛋白(fibronectin,FN)。51（一）層粘連蛋白(laminin，LN)

LN是由三條大的肽鏈結(jié)合而成的聚合體，肽鏈通過(guò)二硫鍵構(gòu)建成“十”字形交叉，鏈中有各種球狀結(jié)構(gòu)域。構(gòu)成基膜的重要成分，使細(xì)胞附著于基膜上。52

LN與疾?。禾悄虿』颊吣I小球基膜中LN的含量減低，而血清中出現(xiàn)LN的P1片段；鏈球菌感染后的腎小球腎炎中出現(xiàn)LN抗體；酒精中毒性肝炎、進(jìn)行性全身硬化癥、某些腫瘤患者的血清中出現(xiàn)LN或其P1片段。阻止癌細(xì)胞與LN相結(jié)合的物質(zhì)皆可不同程度地抑制實(shí)驗(yàn)性肺癌轉(zhuǎn)移。層粘連蛋白的生物學(xué)意義LN與細(xì)胞的粘附、生長(zhǎng)、遷移、形態(tài)發(fā)生、細(xì)胞的分化、腫瘤的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。53（二）纖連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)

FN的類型：⑴血漿FN(pFN)：參與血凝、創(chuàng)傷愈合、增強(qiáng)吞噬細(xì)胞功能。⑵細(xì)胞表面FN(cFN)或寡聚FN(oFN)：與特異受體結(jié)合起作用。

⑶基質(zhì)FN(mFN)：構(gòu)建間充質(zhì)，常聚集在基質(zhì)或沉淀在細(xì)胞表面。54

FN的結(jié)構(gòu)

由兩個(gè)相似亞單位形成二聚體，肽鏈中折疊成各種球狀結(jié)構(gòu)域。

二條肽鏈C端通過(guò)二硫鍵共價(jià)結(jié)合構(gòu)成“V”型分子。

55

FN受體

系由αβ兩條多肽鏈非共價(jià)結(jié)合形成的一個(gè)高分子量的跨膜糖蛋白(integrin）

。其功能是介導(dǎo)形成粘著斑，使細(xì)胞與ECM粘著和遷移運(yùn)動(dòng)。56

FN的功能：使細(xì)胞錨定在底物上靜止不動(dòng)，又能誘導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)遷移。在組織分化、細(xì)胞粘著和遷移時(shí)起重要作用。FN與疾?。罕l(fā)性肝損傷患者血漿FN急劇下降；某些癌癥患者ECM中FN明顯下降，粘著力下降，容易失散遷移，但腹水中的FN濃度上升（10倍以上）可鑒別腫瘤性腹水。

FN與心血管系統(tǒng)疾病、結(jié)締組織的衰老、骨關(guān)節(jié)炎、以及腫瘤發(fā)生與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

57四、彈性蛋白(elastin)

彈性蛋白是ECM中非糖基化的纖維狀蛋白，富含脯、甘，很少羥化，不含Gly-X-Y重復(fù)順序，呈無(wú)規(guī)則的螺旋結(jié)構(gòu)。肽鏈之間通過(guò)Lys的殘基相互交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)，具高度彈性和