1、第五章細胞連接、細胞黏著 以及細胞外基質醫學細胞生物學課程2目 錄第一節 細胞連接第二節 細胞黏著和細胞外基質第五章 細胞連接、細胞黏著 和細胞外基質3 第二節 細胞外基質細胞外基質(extracellular matrix,ECM)是個體發育過程中，由細胞合成并分泌到細胞外的蛋白質和多糖所構成的網絡結構。在結締組織中含量最豐富，主要由成纖維細胞所分泌。不同結締組織中細胞外基質的分子類型和組織方式不同，以適應不同的生理功能。4ECM分類ECM依化學成分可分：一、膠原二、彈性纖維三、糖胺聚糖(GAG)和蛋白聚糖(PG) 四、粘連糖蛋白:纖粘連蛋白(FN)和層粘連蛋白(LN)結構蛋白5細胞外基質模

2、式圖細胞質細胞膜細胞外基質6將不同的細胞連接在一起，以形成組織、器官的物質基礎就是體內無處不在的ECM。 ECM不僅將為組織的構建提供支撐框架，還對接觸細胞的存活、分化、遷移、增殖，形態及其他功能調控。 ECM結構和功能改變將導致病理改變：器官組織纖維化；衰老；腫瘤惡變、轉移和侵潤;某些遺傳性疾病是由于基因突變導致ECM結構和功能改變所致。細胞外基質的生理功能7 是ECM中最主要的水不溶性纖維蛋白，是體內最豐富的蛋白質，構成了細胞外基質的結構框架。 類型型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結構；但并非所有膠原都形成纖維；型膠原纖維束, 主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強的抗張強度;型膠原主

3、要存在于軟骨中;型形成微細的原纖維網,廣泛分布于伸展性的組織,如疏松結締組織;型形成二維網格結構,是基膜的主要成分及支架。一、膠原(collagen)81、膠原分子模式圖9 膠原分子由3條-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。特有三肽重復順序(Gly-X-Y)：X多為Pro、Y多為Hylys和Hyp。2、膠原的結構與分子組成 10 是ECM中非糖基化的纖維狀蛋白，主要存在于韌帶和脈管壁，富含脯、甘，不含Gly-X-Y重復順序。（1）呈無規則的卷曲狀態。（2）肽鏈之間通過Lys的殘

4、基相互交聯形成網絡。 二、彈性蛋白(elastin)一種短肽為富丙氨酸及賴氨酸殘基的螺旋 11彈性蛋白具高度彈性和回縮能力，與無彈性的膠原互相交織，分別賦予組織彈性和抗張性。年齡增長，膠原的交聯度越來越大，韌性降低，彈性蛋白逐漸喪失，結果，老年人的骨和關節靈活性降低，皮膚起皺，彈性降低。12Marfan syndrome13 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。 三、糖胺聚糖與蛋白聚糖 左：蛋白聚糖；中：蛋白聚糖多聚體；右：糖胺聚糖14 1、糖胺聚糖 （GAG） GAG是由重

5、復的二糖單位聚合而成的不分支的長鏈狀多糖，也稱粘多糖。 因二糖單位中一個常為氨基己糖而得名，另一糖基常為糖醛酸。多數糖基硫酸化。 帶有大量負電荷，吸水產生膨脹壓，賦予細胞外基質抗壓能力。盡管組織中含量較少，但由 于能形成多孔的水合膠狀體， 體積增大數倍，為組織提供 機械支撐作用。15糖胺聚糖分類透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質素16硫酸皮膚素、肝素17透明質酸（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，許多二糖單位重復聚合成直鏈狀多糖，非硫酸化，一個HA分子可包含幾千個二糖單位。 HA是增殖細胞

6、和遷移細胞的ECM的主要成分，尤其在胚胎組織中。同時也是蛋白聚糖的主要結構組分。HA在結締組織中起著強化、彈性和潤滑作用。18是GAG與蛋白質構成的共價化合物。構成PG的蛋白質稱為核心蛋白(為單鏈多肽)，一個核心蛋白多肽鏈可以共價結合1數百條GAG鏈.一種PG可含數種不同的GAG。（多態性）2、蛋白聚糖 （PG）存在于所有結締組織和細胞外基質及許多細胞表面。賦予軟骨凝膠樣特性和抗變形能力。19a蛋白聚糖單體 b硫酸軟骨素、硫酸角質素、透明質酸c蛋白聚糖的模式圖 d軟骨中的蛋白聚糖電鏡照片203、GAG和PG的功能使組織具有彈性和抗壓性對物質轉運由選擇滲透性傳遞信息作用角膜中的PG具有透光性肝素

7、PG具有抗凝血功能形態發生及創傷愈合衰老與疾病動脈粥樣硬化患者：血管內皮細胞表面硫酸皮膚素PG，導致脂類沉積。肝硬化和肝癌患者血中HA含量明顯升高。21 非膠原糖蛋白(粘著成分)使細胞與 ECM相互粘著，同時介導細胞運動遷移，在細胞分化和創傷修復中起重要作用。對細胞的存活、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現數十種，如纖連蛋白(fibronectin, FN)和層粘連蛋白(laminin, LN)，它們都是多功能大分子，具有分別與細胞及細胞外其他成分結合的多個結構域，是 ECM 成分的組織者。四、非膠原糖蛋白22由兩個相似亞單位形成二聚體， 二條肽鏈C端通

8、過二硫鍵共價結合構成“V”型分子。肽鏈中折疊成各種球狀結構域能選擇地與 ECM 中的各種大分子結合，行使各種功能。與細胞結合的最小結構單位是精-甘-天三肽(RGD)序列。 1、纖連蛋白（fibronectin，FN）23 由兩條多肽鏈非共價結合形成的一個高分子量的跨膜糖蛋白整聯蛋白。 整聯蛋白是膠原，纖黏連蛋白，層黏連蛋白等多種細胞外基質成分的受體，普遍存在于各種動物細胞表面，是一個龐大的受體家族。 FN受體24 FN的功能與疾病有助于維持細胞形態。使細胞錨定在底物上靜止不動，介導細胞的黏著，又能促進細胞運動遷移。在組織分化、細胞粘著和遷移時起重要作用。 有助于血液凝固和創傷修復。FN與疾病：

9、爆發性肝損傷患者血漿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。FN與心血管系統疾病、結締組織的衰老、骨關節炎、以及腫瘤發生與轉移密切相關。 25 LN是由三條大的肽鏈結合而成的聚合體，肽鏈通過二硫鍵構建成“十”字形交叉，鏈中有各種球狀結構域。構成基膜的重要成分，使細胞附著于基膜上。2、層粘連蛋白(laminin，LN)26糖尿病患者腎小球基膜中LN的含量減低，而血清中出現LN的P1片段；鏈球菌感染后的腎小球腎炎中出現LN抗體；酒精中毒性肝炎、進行性全身硬化癥、某些腫瘤患者的血清中出現LN或其P1片段；阻止癌細胞與LN相結合的物質皆可不同程度地抑制實驗性肺癌轉移。

10、 LN與疾病27LN的生物學意義LN與細胞的粘附、生長、遷移及形態發生；LN與細胞的分化；LN與腫瘤的生長與轉移；LN與神經系統發育；LN的碳水化合物與細胞之間的作用。28細胞外基質的重要性醫學上細胞外基質與細胞具有同樣重要的意義。細胞外基質的組成成分及組裝形式與組織的特殊功能相適應。參與多種生命活動的基本方式。與多種疾病相關。29是一種特異的細胞外基質結構，厚40-120nm。上皮組織基底面的下方，將上皮細胞與結締組織分開。在肌細胞和脂肪細胞表面、血管內皮細胞下面、施萬細胞表面也有基膜。五、基膜 30基膜的結構: 基膜是由不同的蛋白纖維組成的網狀結構，LN不僅是基膜的主要成分，也是基膜的組織者，而型膠原則是基膜的網狀鋼架。基膜的功能: 基膜不僅對組織結構起支持作用，同時也是滲透性的障礙，調節分子和細胞的運動。31六、細胞外被 又稱糖萼，覆蓋在細胞質膜表面的一層黏多糖物質。以共價鍵和膜蛋白或膜脂結合形成糖蛋白或糖脂，是細胞質膜的正常結構成分。膀胱上皮細胞表面的糖萼，釕紅染色的電鏡超薄切片32 細胞外被功能 對膜蛋白有保護作用； 并在分子識別中起重要作用； 決定血型。33本節小結細胞外基質是個體發育過程中，由細胞合成并分泌到細胞外的蛋白質和多糖所構成的網絡結