1、醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第5章 細胞外基質 第一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質 細胞外基質的成分(chng fn)膠原纖連蛋白層粘連(zhnlin)蛋白蛋白聚糖第二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質細胞外基質(extracellular matrix)概述：由細胞分泌到細胞外的各種蛋白和多糖(du tn) 構成的網絡結構，與細胞構成組織和器官分布：結締上皮、神經、肌組織 組織差異性來源：成纖維細胞（主） 特化組織細胞第三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質結締組

2、織(jid-zzh)中的成纖維細胞第五頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質u一、蛋白聚糖： 1.糖胺聚糖 凝膠樣基質 2.蛋白聚糖u二、結構蛋白(dnbi)： 1.膠原 纖維網架 2.彈性蛋白u三、非膠原糖蛋白： 1.纖連蛋白 黏著作用 2.層粘連蛋白 細胞外基質組成(z chn)第六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質1、物理學功能： 支持、連接、保護、保水、抗壓、營養作用。2、生物學作用： ECM對細胞的影響作用：形態、增殖、分化、黏著和遷移等。 細胞對ECM的決定性作用：產生、分子(fnz)組裝、分布、降解。細胞外基質功能(gngnng)第七頁，共六十

3、七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質糖胺聚糖（GAG）與蛋白聚糖（PG）第八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質糖胺聚糖（GAG）與蛋白聚糖（PG）u高分子量的含糖化合物 糖胺聚糖：重復二糖單位(dnwi)構成 蛋白聚糖：核心蛋白+糖胺聚糖u構成親水性凝膠u賦予組織彈性、抗壓性第九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質糖胺聚糖結構(jigu)透明質酸（HA）第十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質氨基聚糖二糖單位硫酸基分布組織透明質酸葡萄糖醛酸-N乙酰氨基葡萄糖0結締組織、皮膚、軟骨、玻璃體、滑液硫酸軟骨素葡萄糖醛酸-N乙酰氨基半乳糖

4、0.2-2.3軟骨、角膜、骨、皮膚、動脈硫酸皮膚素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸；N-乙酰氨基半乳糖1.0-2.0皮膚、血管、心、心瓣膜硫酸乙酰肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸；N-乙酰氨基葡萄糖0.2-3.0肺、動脈、細胞表面肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸；N-乙酰氨基葡萄糖2.0-3.0肺、肝、皮膚、肥大細胞硫酸角質素半乳糖；N-乙酰氨基葡萄糖0.9-1.8軟骨、角膜、椎間盤糖胺聚糖的分子(fnz)特性及組織分布第十一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質透明質酸（HA）u結構：最簡單 不發生硫酸化 含有大量親水基團、負電荷u形態：呈無規則卷曲狀u降解(jin ji)：透明質酸酶u 功能：賦

5、予組織彈性、抗壓性 促進細胞遷移、增殖第十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質蛋白聚糖(proteoglycan,PG)u1、結構： 糖胺聚糖(HA除外) 與核心蛋白共價(n ji)結合成 uGAG（除HA） PG（單體） 核心蛋白 連接蛋白 PG（多聚體） HA 第十三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質u2.合成與裝配： 核心蛋白肽鏈合成 裝配糖胺聚糖（GAG）鏈 硫酸(li sun)化、異構化修飾u特性：高多態性 高分子量 高含糖量蛋白聚糖(proteoglycan,PG)第十四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第十五頁，共六十七

6、頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第十六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質蛋白聚糖(PG)多聚體 108Da以上(yshng)核心(hxn)蛋白連接蛋白，透明質酸與核心蛋白以非共價鍵形式(xngsh)結合硫酸軟骨素糖鏈硫酸角質素透明質酸核心 有一些蛋白聚糖只有1-15條糖胺聚糖鏈，腎小球基膜中的蛋白聚糖，只有2-15條硫酸乙酰肝素鏈，其糖鏈可與膠原、層黏連蛋白、纖連蛋白結合，共同構成基膜的網絡結構。成纖維細胞分泌的PG，只有一條糖胺聚糖鏈。軟骨中巨大蛋白多糖多聚體第十七頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第十八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞

7、外細胞外基質基質 u 使組織具有彈性和抗壓性u 對物質轉運(zhun yn)有選擇滲透性u 角膜中蛋白聚糖具有透光性u 細胞表面蛋白聚糖有傳遞信息作用u 與組織老化有關蛋白聚糖功能(gngnng)第十九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質GAGGAG和和PGPG與疾病與疾病(jbng)(jbng)u黏多糖累積黏多糖累積(lij)(lij)病：病：HunterHunter綜合征綜合征u動脈粥樣硬化動脈粥樣硬化u腫瘤的發生、侵襲和轉移腫瘤的發生、侵襲和轉移第二十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原與彈性膠原與彈性(tnxng)(tnxng)蛋白蛋白第二十一頁

8、，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質 膠原纖維膠原纖維 彈性彈性(tnxng)(tnxng)纖維纖維第二十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原（膠原（ CollagenCollagen）u含量最多（含量最多（25%25%）、分布廣泛）、分布廣泛u纖維蛋白家族纖維蛋白家族(jiz)(jiz)u來源：成纖維細胞來源：成纖維細胞 軟骨細胞軟骨細胞 成骨細胞成骨細胞 上皮細胞等上皮細胞等第二十三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外基質細胞外基質第二十四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外基質細胞外基質第二十五頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外

9、基質基質膠原的主要類型膠原的主要類型(lixng)(lixng)及分布及分布u類型類型(lixng)(lixng)：2727種種 （4242種種鏈）鏈） 由不同的基因編碼由不同的基因編碼u分布：組織特異性分布：組織特異性 I IIIIIII型型-皮膚皮膚血管壁等血管壁等 II II型型-軟骨等軟骨等 IVIV型型-基膜基膜第二十六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原類型(lixng)及分布第二十七頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質為什么膠原會呈現(chngxin)周期性橫紋？第二十八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原的分子結構膠

10、原的分子結構(fn z ji u)(fn z ji u)u三條三條(sn tio)(sn tio)多肽鏈組成的三股螺旋結構多肽鏈組成的三股螺旋結構 富含富含GlyGly（甘）（甘）,Pro,Pro（脯）和（脯）和LysLys（賴）（賴）u三肽重復序列：三肽重復序列： Gly - X - Y Gly - X - Y X X：ProPro；Y Y：Hypro/HylysHypro/Hylysu特征性化學修飾：特征性化學修飾：ProPro，LysLys羥基化羥基化 Lys Lys選擇性糖基化選擇性糖基化第二十九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質鏈及膠原分子鏈及膠原分子(fnz)(

11、fnz)第三十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第三十一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原的合成裝配膠原的合成裝配(zhungpi)(zhungpi)與降解與降解u來源：成纖維細胞來源：成纖維細胞(xbo)(xbo)、軟骨細胞、軟骨細胞(xbo)(xbo)、成骨細胞、成骨細胞(xbo)(xbo)、上皮細胞上皮細胞(xbo)(xbo)等等u 合成：細胞內（細胞核合成：細胞內（細胞核- -內質網內質網- -高爾基體高爾基體- -分泌小泡）分泌小泡）u 裝配：細胞外裝配：細胞外u降解：細胞外降解：細胞外第三十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外

12、基質基質細胞細胞(xbo)(xbo)內合成內合成u 核：核： mRNAmRNAu RERRER：前：前鏈鏈糖基化、二硫鍵糖基化、二硫鍵前膠原（前膠原（3 3股螺旋股螺旋(luxun)(luxun)）u GolgiGolgi體：前膠原（加工修飾）體：前膠原（加工修飾）u分泌小泡：前膠原（運輸）分泌小泡：前膠原（運輸）u 前肽（前肽（propeptidepropeptide）：不含）：不含Gly-X-YGly-X-Y序列，抑制膠原在胞內組裝。序列，抑制膠原在胞內組裝。u 前膠原（前膠原（procollagenprocollagen）：帶有前肽的三股螺旋膠原分子。）：帶有前肽的三股螺旋膠原分子。第三

13、十三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質細胞細胞(xbo)(xbo)外裝配外裝配u前膠原前膠原-（前肽酶切去前肽）（前肽酶切去前肽）u 膠原分子膠原分子(fnz)(fnz)（collagen moleculecollagen molecule）-（有序排列）（有序排列）u膠原原纖維（膠原原纖維（collagen fibrilcollagen fibril）（）（EMEM） -（成束）（成束）u 膠原纖維（膠原纖維（collagen fibercollagen fiber）（）（LMLM）第三十四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第三十五頁，共六十七頁。醫學

14、專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原的胞外降解膠原的胞外降解(jin ji)(jin ji)u膠原存在、分布穩定膠原存在、分布穩定(wndng)(wndng)，更新轉換較慢，更新轉換較慢u降解：膠原酶（降解：膠原酶（collagenasecollagenase）第三十六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原的主要膠原的主要(zhyo)(zhyo)功能功能u構成胞外基質的骨架結構；構成胞外基質的骨架結構；u具有抗拉力的作用；具有抗拉力的作用；u刺激刺激(cj)(cj)細胞增殖，誘導細胞分化；細胞增殖，誘導細胞分化；u不同階段表達不同膠原。不同階段表達不同膠原。第三十七頁，共

15、六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質膠原與疾病膠原與疾病(jbng)(jbng)u膠原病膠原病 壞血病壞血病 遺傳性膠原病遺傳性膠原病 免疫性膠原病免疫性膠原病u腫瘤侵襲腫瘤侵襲(qnx)(qnx)與轉移與轉移 第三十八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外基質細胞外基質為什么幾百年前，遠航為什么幾百年前，遠航(yun hn)(yun hn)的船的船員大多會因為大出血而喪命？員大多會因為大出血而喪命？第三十九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質 彈性皮膚人，皮膚過渡松弛(sn ch)癥。是由于膠原裝配不正確引起的遺傳綜合征，在某些個體中是由于缺乏前肽酶引起的，不

16、能將前膠原轉變成膠原蛋白。第四十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質彈性彈性(tnxng)(tnxng)蛋白（蛋白（elastinelastin）第四十一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質彈性蛋白彈性蛋白(dnbi)(dnbi)（elastinelastin）：結構特點）：結構特點u高度疏水的非糖基化纖維蛋白(xin wi dn bi)u富含Gly、Prou很少羥化，無糖基化修飾u不含Gly-X-Y重復序列u呈無規則卷曲狀第四十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質u合成與裝配：合成與裝配： 胞內：可溶性原彈性蛋白胞內：可溶性原彈性蛋白

17、胞外：分子交聯裝配成彈性纖維網胞外：分子交聯裝配成彈性纖維網 u降解：彈性蛋白酶降解：彈性蛋白酶u彈性纖維（彈性纖維（elastic fiberelastic fiber）由彈性蛋白及其表面的）由彈性蛋白及其表面的微原纖維（微原纖維（microfibilsmicrofibils）構成。）構成。u原纖維蛋白原纖維蛋白(xin wi dn bi)(xin wi dn bi)（fibrillinfibrillin）：保持彈性纖）：保持彈性纖維完整性（馬凡綜合征）。維完整性（馬凡綜合征）。彈性蛋白(dnbi)（elastin）：合成與降解第四十三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質u

18、構成彈性纖維構成彈性纖維(xinwi)(xinwi)網絡的主要成分網絡的主要成分u賦予組織彈性賦予組織彈性 彈性蛋白(dnbi)（elastin）：功能第四十四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第四十五頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質u粘著糖蛋白： 纖連蛋白 (fibronectin，FN) 層粘連蛋白 (laminin，LN)u功能：連接(linji)細胞與細胞外基質非膠原糖蛋白第四十六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第四十七頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質 FN LN第四十八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專

19、題-細胞外細胞外基質基質u分布：上皮細胞、內皮細胞、肌細胞和脂肪細胞等。u結構：高分子量糖蛋白；異三聚體；已發現(fxin)15種FN。u基膜：與IV型膠原等共同構成基膜。u功能：參與細胞分化、黏附、遷移和增殖。u疾病：糖尿病性腎病等。層粘連(zhnlin)蛋白（Laminin，LN）第四十九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外基質細胞外基質第五十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外基質細胞外基質層粘連層粘連(zhnlin)(zhnlin)蛋白蛋白u 三條多肽鏈由二硫鍵交聯三條多肽鏈由二硫鍵交聯構成異構三聚體構成異構三聚體u含有含有(hn yu)(hn yu)多種大分子結多種大分子結合

20、位點合位點u 含有含有RGDRGD序列序列第五十一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質鏈鏈 鏈膠原或硫酸(li sun)化膜脂結合部位IV型膠原結合部位硫酸(li sun)化膜脂結合部位細胞(xbo)表面受體結合部位神經軸突表面受體結合部位是與肝素結合的部位，第五十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第五十三頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質層粘連(zhnlin)蛋白 基膜的主要蛋白成分，也是基膜的組織者；型膠原巢蛋白 (entactin) 滲濾素 (perlecan)基膜組成(z chn)與分布第五十四頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題

21、-細胞外細胞外基質基質第五十五頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質基膜的結構(jigu)組成第五十六頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質纖連蛋白（纖連蛋白（FNFN）u分布廣泛分布廣泛(gungfn)(gungfn)： 血漿血漿FNFN可溶，血漿；可溶，血漿； 細胞細胞FNFN不溶，不溶，ECMECM、細胞表面、細胞表面u分子結構：分子結構：由兩個亞基形成二聚體由兩個亞基形成二聚體 血漿血漿FNFN：兩條多肽鏈由二硫鍵交聯成二聚體：兩條多肽鏈由二硫鍵交聯成二聚體 細胞細胞FNFN：二聚體交聯形成多聚體：二聚體交聯形成多聚體u含有多種大分子結合位點含有多種大分

22、子結合位點第五十七頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質纖連蛋白纖連蛋白第五十八頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質纖連蛋白纖連蛋白u含有特殊的短肽序列含有特殊的短肽序列(xli)(xli)，可被，可被FNFN受體識別受體識別 RGDRGD序列：序列：Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp RGDSRGDS序列：序列：Arg-Gly-Asp-SerArg-Gly-Asp-Seru RGDRGD序列：序列：FNFN及其他及其他ECMECM中所含有的可被整聯蛋白識別的中所含有的可被整聯蛋白識別的Arg-Gly-Arg-Gly-AspAsp三肽序列。三肽序列。

23、第五十九頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質第六十頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質FNFN將細胞將細胞(xbo)(xbo)連接到細胞連接到細胞(xbo)(xbo)外基質上外基質上 第六十一頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質纖連蛋白功能纖連蛋白功能(gngnng)(gngnng)u介導細胞介導細胞(xbo)(xbo)與與ECMECM的黏著的黏著u促進細胞遷移促進細胞遷移u促進創面修復和血液凝固促進創面修復和血液凝固第六十二頁，共六十七頁。醫學專題醫學專題-細胞外細胞外基質基質纖連蛋白與疾病纖連蛋白與疾病(jbng)(jbng)u肝臟疾病與血漿肝臟疾病與血漿(xujing)(xujing)FNFNu腎小球腎炎與基膜腎小球腎炎與基膜FNFNu創傷愈合中創傷愈合中FNFN過度表達過度表達u惡性腫瘤細胞中惡性腫瘤細胞中FNFN