第十章 細胞連接

1、第十三章第十三章細胞連接與細胞黏附細胞連接與細胞黏附 (cell junction and cell adhesion)內容內容第一節(jié)第一節(jié) 細胞連接細胞連接第二節(jié)第二節(jié) 細胞黏附細胞黏附 細胞連接細胞連接(cell junction) ：相鄰細胞之間、細胞與細：相鄰細胞之間、細胞與細胞外基質之間在質膜接觸區(qū)域特化形成的連接結構。胞外基質之間在質膜接觸區(qū)域特化形成的連接結構。 分布：人和動物體內除結締組織和血液外的各種組分布：人和動物體內除結締組織和血液外的各種組織?？?。 功能：加強細胞間的機械聯(lián)系，維持組織結構的完功能：加強細胞間的機械聯(lián)系，維持組織結構的完整性和協(xié)調功能。整性和協(xié)調功能。第

2、一節(jié)第一節(jié) 細胞連接細胞連接概述概述間隙連接間隙連接化學突觸化學突觸2. 錨定連接錨定連接3. 通訊連接通訊連接1. 封閉連接封閉連接 緊密連接緊密連接黏著連接：黏著帶、黏著斑黏著連接：黏著帶、黏著斑橋粒連接：橋粒、半橋粒橋粒連接：橋粒、半橋粒分類：根據(jù)分類：根據(jù) 結構和功能特點分三類結構和功能特點分三類功能分類功能分類結構分類結構分類主要特征主要特征主要分布主要分布封閉連接封閉連接緊密連接緊密連接相鄰細胞膜形成封閉索相鄰細胞膜形成封閉索上皮細胞上皮細胞錨定連接錨定連接黏著連接黏著連接肌動蛋白絲參與的錨定連接肌動蛋白絲參與的錨定連接黏著帶黏著帶細胞細胞-細胞連接細胞連接上皮細胞上皮細胞黏著斑黏

3、著斑細胞細胞-細胞外基質連接細胞外基質連接上皮細胞基底面上皮細胞基底面橋粒連接橋粒連接中間纖維參與的錨定連接中間纖維參與的錨定連接橋粒橋粒細胞細胞-細胞連接細胞連接心肌細胞、上皮細心肌細胞、上皮細胞胞半橋粒半橋粒細胞細胞-細胞外基質連接細胞外基質連接上皮細胞基底面上皮細胞基底面通訊連接通訊連接間隙連接間隙連接由連接子介導細胞通訊連接由連接子介導細胞通訊連接大多數(shù)動物細胞大多數(shù)動物細胞化學突觸化學突觸神經細胞突觸通訊連接神經細胞突觸通訊連接神經元和神經神經元和神經-肌細肌細胞間胞間細胞連接的類型細胞連接的類型一、封閉連接一、封閉連接 (tight junction)（一）緊密連接（一）緊密連接1

4、. 分布分布 廣泛分布于各種上皮細胞，環(huán)繞每個上皮細廣泛分布于各種上皮細胞，環(huán)繞每個上皮細胞頂部。胞頂部。2. 電鏡下結構電鏡下結構 兩個相鄰細胞質膜以斷續(xù)的點連在一兩個相鄰細胞質膜以斷續(xù)的點連在一起，特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白質顆粒條索，交錯起，特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白質顆粒條索，交錯成網(wǎng)狀。成網(wǎng)狀。電鏡下緊密連接結構電鏡下緊密連接結構 3. 分子組成分子組成 閉合蛋白（閉合蛋白（occludin） 密封蛋白（密封蛋白（claudin） 連接黏附分子（連接黏附分子（junctional adhesion molecules，JAMs） 緊密連接模式圖緊密連接模式圖 4. 緊密連接的主要功能

5、緊密連接的主要功能（1）封閉上皮細胞間隙，保證組織內環(huán)境的穩(wěn)定。）封閉上皮細胞間隙，保證組織內環(huán)境的穩(wěn)定。（2）形成上皮細胞質膜蛋白與膜質分子側向擴散的屏）形成上皮細胞質膜蛋白與膜質分子側向擴散的屏 障，維持上皮細胞的極性。障，維持上皮細胞的極性。（3）將上皮細胞連接成整體的機械連接作用。）將上皮細胞連接成整體的機械連接作用。緊密連接限制膜脂和膜蛋白的側向擴散緊密連接限制膜脂和膜蛋白的側向擴散二、錨定連接二、錨定連接 ( (anchoring junction) )錨定連接：錨定連接：是由細胞骨架纖維參與，存在于相互接觸的是由細胞骨架纖維參與，存在于相互接觸的 細胞之間，或細胞與細胞外基質之間

6、的連接。細胞之間，或細胞與細胞外基質之間的連接。分布：分布：廣泛分布，如心肌、上皮、子宮頸等。廣泛分布，如心肌、上皮、子宮頸等。功能：功能：形成能夠抵抗機械張力的牢固黏合，參與組織器形成能夠抵抗機械張力的牢固黏合，參與組織器 官形態(tài)和功官形態(tài)和功能的維持，細胞的遷移運動及發(fā)育分能的維持，細胞的遷移運動及發(fā)育分 化?；?錨定連接包括兩大類蛋白質：錨定連接包括兩大類蛋白質： 細胞內錨定蛋白：細胞內錨定蛋白：一端將特定的細胞骨架成分與連一端將特定的細胞骨架成分與連 接復合體相連接，另一端與穿膜黏著蛋白連接。接復合體相連接，另一端與穿膜黏著蛋白連接。 穿膜黏著蛋白：穿膜黏著蛋白：胞內區(qū)與細胞內錨定蛋

7、白連接，胞胞內區(qū)與細胞內錨定蛋白連接，胞 外區(qū)域相鄰特異的穿膜黏連蛋白或與細胞外基質蛋外區(qū)域相鄰特異的穿膜黏連蛋白或與細胞外基質蛋 白結合。白結合。錨定連接的兩類蛋白示意圖錨定連接的兩類蛋白示意圖 分類：分類：（一）黏著連接：（一）黏著連接：與肌動蛋白纖維相連的錨定連接。與肌動蛋白纖維相連的錨定連接。包括黏著帶和黏著斑。包括黏著帶和黏著斑。1.1.黏著帶黏著帶分布部位：分布部位：位于上皮細位于上皮細胞頂端緊密胞頂端緊密連接的下方連接的下方緊密連接 黏著帶肌動蛋白纖維細胞間隙(15-20nm)形態(tài)特征：形態(tài)特征：分子結構組成：分子結構組成： 穿膜黏著蛋白：鈣黏著蛋白穿膜黏著蛋白：鈣黏著蛋白 錨定

8、蛋白：錨定蛋白：、聯(lián)蛋白聯(lián)蛋白 ，黏著斑蛋白等，黏著斑蛋白等功能：功能：使相鄰細胞的微絲束通過細胞內錨定蛋白和跨使相鄰細胞的微絲束通過細胞內錨定蛋白和跨膜黏連蛋白連成廣泛的跨膜網(wǎng)，連接組織為一個堅固的膜黏連蛋白連成廣泛的跨膜網(wǎng)，連接組織為一個堅固的整體。整體。小腸上皮細胞之間黏著帶結構模式圖小腸上皮細胞之間黏著帶結構模式圖2.2.黏著斑黏著斑存在部位：位于上皮細胞基底部存在部位：位于上皮細胞基底部分子組成：分子組成： 穿膜黏著蛋白：整聯(lián)蛋白穿膜黏著蛋白：整聯(lián)蛋白 錨定蛋白：踝蛋白，肌動蛋白，錨定蛋白：踝蛋白，肌動蛋白，黏著斑蛋白黏著斑蛋白等等功能：介導細胞與細胞外基質的黏著；信號傳導功能。功能

9、：介導細胞與細胞外基質的黏著；信號傳導功能。 黏著斑的結構與功能黏著斑的結構與功能(二二) 橋粒連接：橋粒連接：與中間纖維相連的錨定連接。包與中間纖維相連的錨定連接。包括橋粒和半橋粒。括橋粒和半橋粒。1.橋粒橋粒(desmosome)分布部位：位于上皮細胞黏著帶下方，是相鄰細分布部位：位于上皮細胞黏著帶下方，是相鄰細胞接觸點上一種類似紐扣狀結構。胞接觸點上一種類似紐扣狀結構。形態(tài)特征：相鄰細胞呈紐扣狀鉚連結構。形態(tài)特征：相鄰細胞呈紐扣狀鉚連結構。橋粒的結構橋粒的結構A.橋粒的電鏡照片橋粒的電鏡照片 B.橋粒結構模式圖橋粒結構模式圖 上皮細胞是角蛋白中間纖維上皮細胞是角蛋白中間纖維 心肌細胞是結

10、蛋白中間纖維心肌細胞是結蛋白中間纖維 大腦表皮細胞是波形蛋白纖維大腦表皮細胞是波形蛋白纖維間隙間隙30nm，胞質面有盤裝致密斑，其上穿，胞質面有盤裝致密斑，其上穿過的中間纖維有細胞特異性。過的中間纖維有細胞特異性。分子組成：分子組成： 細胞內錨定蛋白：橋粒斑珠蛋白，橋粒斑蛋白細胞內錨定蛋白：橋粒斑珠蛋白，橋粒斑蛋白 穿膜黏著蛋白：橋粒黏蛋白，橋粒膠蛋白穿膜黏著蛋白：橋粒黏蛋白，橋粒膠蛋白功能：形成堅韌、牢固的細胞連接。為整個上皮層功能：形成堅韌、牢固的細胞連接。為整個上皮層提供結構上的連續(xù)性和抗張性。提供結構上的連續(xù)性和抗張性。2.半橋粒半橋粒( (hemidesmosome) )存在部位：上

11、皮細胞與基底膜之間存在部位：上皮細胞與基底膜之間形態(tài)結構：與橋粒相似形態(tài)結構：與橋粒相似半橋粒結構半橋粒結構A.半橋粒結構照片半橋粒結構照片 B.半橋粒結構模式圖半橋粒結構模式圖分子組成：分子組成： 錨定蛋白：網(wǎng)蛋白，構成胞質斑，可與細胞內的中錨定蛋白：網(wǎng)蛋白，構成胞質斑，可與細胞內的中間纖維相連。間纖維相連。 穿膜黏著蛋白：整聯(lián)蛋白，與基底膜層黏連蛋白黏穿膜黏著蛋白：整聯(lián)蛋白，與基底膜層黏連蛋白黏附性結合。附性結合。功能：把上皮細胞和基底膜連接在一起，防止機械功能：把上皮細胞和基底膜連接在一起，防止機械力造成的上皮與下方的組織剝離。力造成的上皮與下方的組織剝離。三、通訊連接（三、通訊連接（c

12、ommunicating junction）通迅連接：通迅連接：生物體上大多數(shù)組織相鄰細胞膜上存在生物體上大多數(shù)組織相鄰細胞膜上存在特殊通道，以實現(xiàn)細胞間電信號和化學信號的通特殊通道，以實現(xiàn)細胞間電信號和化學信號的通迅聯(lián)系，從而完成群體細胞間的合作與協(xié)調，這迅聯(lián)系，從而完成群體細胞間的合作與協(xié)調，這種連接方式為通迅連接。種連接方式為通迅連接。類型：類型：間隙連接與化學突觸間隙連接與化學突觸910nm細胞膜細胞膜細胞間隙細胞間隙24nm連接子連接子跨膜蛋白亞單位跨膜蛋白亞單位孔孔 道道1.5nm1.5nm（縫隙連接的基本單位）（縫隙連接的基本單位）（一）間隙連接（一）間隙連接 （gap junc

13、tion）基本結構單位：基本結構單位：連接子連接子存在部位：存在部位：普遍存在于動物組織細胞間普遍存在于動物組織細胞間間隙連接間隙連接間隙連接的通訊方式：間隙連接的通訊方式： 代謝偶聯(lián)代謝偶聯(lián)：小分子代謝物和信號分子（分子量小于1500kD)即可通過縫隙連接的通道，由一個細胞進入與之相鄰的另一個細胞。電偶聯(lián)：電偶聯(lián)：帶電離子通過縫隙連接通道由一個細胞直接進入另一個細胞，使動作電位迅速在細胞之間傳播。功能：功能：加強相鄰細胞之間的連接，介導細胞間的通訊。 在代謝偶聯(lián)中的作用在代謝偶聯(lián)中的作用 胰高血糖素使肝細胞中胰高血糖素使肝細胞中cAMP信使傳向眾多肝細胞信使傳向眾多肝細胞 在神經沖動信息傳遞

14、中的作用在神經沖動信息傳遞中的作用 心肌跳動，小腸蠕動心肌跳動，小腸蠕動 在早期胚胎發(fā)育和細胞分化中的作用在早期胚胎發(fā)育和細胞分化中的作用 八細胞期蛙胚注射抗體后出現(xiàn)發(fā)育缺陷，腫瘤細胞間隙八細胞期蛙胚注射抗體后出現(xiàn)發(fā)育缺陷，腫瘤細胞間隙連接少或無連接少或無 間隙連接的通透性可以調節(jié)間隙連接的通透性可以調節(jié) 受離子、受離子、PH等因素影響等因素影響（二）化學突觸（二）化學突觸( (chemical synapse) )特點特點：化學突觸介導的細胞通訊，有一個化學突觸介導的細胞通訊，有一個“電信電信號號-化學信號化學信號-電信號電信號”的轉換過程，是一種間接而的轉換過程，是一種間接而慢速的信息傳遞

15、形式。慢速的信息傳遞形式。功能：功能：可興奮細胞間的連接方式，通過釋放神經可興奮細胞間的連接方式，通過釋放神經遞質來傳導神經沖動。遞質來傳導神經沖動。存在部位：存在部位：神經細胞之間及神經細胞與肌細胞的神經細胞之間及神經細胞與肌細胞的接觸部位接觸部位化學突觸模式圖化學突觸模式圖細細胞胞連連接接的的不不同同方方式式細胞黏附細胞黏附（cell adhesion）細胞通過黏附分子介導的細胞與細胞或細胞與細胞外基質之間的黏著。細胞黏附分子細胞黏附分子( (cell adhesion molecular，CAM) )一類廣泛存在于細胞膜上的穿膜糖蛋白，介導細胞之間或細胞與細胞外基質之間相互結合，并起黏附

16、作用的一類細胞表面分子。第二節(jié)第二節(jié) 細胞黏附細胞黏附根據(jù)分子結構特點及作用方式，可分為四大類：根據(jù)分子結構特點及作用方式，可分為四大類： 鈣黏著蛋白（鈣黏著蛋白（cadherin） 選擇素（選擇素（selectin） 免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（IgSF） 整聯(lián)蛋白（整聯(lián)蛋白（integrin）細胞黏附分子結構組成：細胞黏附分子結構組成： 胞外區(qū)（胞外區(qū)（N端端)：帶有糖鏈較長，與：帶有糖鏈較長，與配體識別配體識別的部位。的部位。 穿膜區(qū)：多為一次穿膜的疏水區(qū)。穿膜區(qū)：多為一次穿膜的疏水區(qū)。 胞內區(qū)（胞內區(qū)（C端端)：較短，可與質膜下的：較短，可與質膜下的細胞骨架細胞骨架成分及成分及

17、與胞內的信號轉導分子結合，介導細胞之間、細胞與與胞內的信號轉導分子結合，介導細胞之間、細胞與細胞外基質之間的黏著。細胞外基質之間的黏著。 細胞黏附分子介導細胞識別與黏著的方式：細胞黏附分子介導細胞識別與黏著的方式： 同親型結合：同親型結合：相鄰細胞表面的同種黏附分子間的相鄰細胞表面的同種黏附分子間的相互識別與黏著，如鈣黏著蛋白。相互識別與黏著，如鈣黏著蛋白。 異親型結合：異親型結合：兩相鄰細胞表面的不同種黏附分子兩相鄰細胞表面的不同種黏附分子間的相互識別與黏著，如選擇素和整聯(lián)蛋白。間的相互識別與黏著，如選擇素和整聯(lián)蛋白。 連接分子依賴性結合：連接分子依賴性結合：即相鄰細胞黏附分子間的即相鄰細胞

18、黏附分子間的通過連接分子中介才能相互識別與黏著。通過連接分子中介才能相互識別與黏著。一、鈣黏著蛋白（一、鈣黏著蛋白（cadherin）是一類依賴于Ca2+的同親型細胞黏附分子。 1. 分類：分類：主要有E-鈣黏著蛋白、N-鈣黏著蛋白、 P-鈣黏著蛋白、VE-鈣黏著蛋白等。2. 分子結構分子結構單次單次穿膜蛋白，由穿膜蛋白，由700750個氨基酸殘基組成個氨基酸殘基組成在質膜中常以在質膜中常以同源二聚體同源二聚體的形式存在的形式存在具有很高的結構同源性具有很高的結構同源性胞外區(qū)常折疊成胞外區(qū)常折疊成5個個重復結構域，可結合鈣離子，重復結構域，可結合鈣離子，賦予鈣黏著蛋白分子剛度和強度，鈣離子結合

19、越賦予鈣黏著蛋白分子剛度和強度，鈣離子結合越多，剛性越強多，剛性越強。EDTA陽離子螯合劑陽離子螯合劑A. 鈣黏著蛋白分子鈣黏著蛋白分子 B. 鈣黏著蛋白重復子的三維結構鈣黏著蛋白重復子的三維結構C. Ca2+對鈣黏著蛋白的影響對鈣黏著蛋白的影響3.3.鈣黏著蛋白的功能鈣黏著蛋白的功能介導細胞間介導細胞間同親型同親型細胞黏附細胞黏附在個體發(fā)育過程中影響細胞在個體發(fā)育過程中影響細胞分化，參與組織器官形成分化，參與組織器官形成參與細胞之間穩(wěn)定的特化連參與細胞之間穩(wěn)定的特化連接結構的形成接結構的形成 信號傳導信號傳導4.4.鈣黏著蛋白與疾病鈣黏著蛋白與疾病 鈣黏素功能的喪失在惡性腫瘤中的擴散中起很重

20、要的作用。如缺失E-鈣黏素可導致上皮性腫瘤的發(fā)生。二、選擇素（二、選擇素（selectin）選擇素：選擇素：是一類依賴于Ca2+的異親性細胞黏附分子，能特異性識別其他細胞表面的寡糖鏈中的特定糖基。1. 選擇素家族成員選擇素家族成員 主要有L-選擇素、P-選擇素、E-選擇素等。2. 2. 選擇素的分子結構選擇素的分子結構 單次穿膜蛋白單次穿膜蛋白 胞外區(qū)由三個獨立結構域組成：胞外區(qū)由三個獨立結構域組成： N N末端凝集素結構域末端凝集素結構域：識別特異糖基，參與細 胞之間選擇性黏附的重要活性部位。 表皮生長因子樣結構域：表皮生長因子樣結構域：加強分子間黏附 補體結合蛋白結構域：補體結合蛋白結構域

21、：參與補體系統(tǒng)調節(jié)作 用 胞內區(qū)可通過錨定蛋白與細胞內微絲結合。胞內區(qū)可通過錨定蛋白與細胞內微絲結合。三三種種已已知知選選擇擇素素的的結結構構示示意意圖圖 3.3.選擇素的功能選擇素的功能參與白細胞或血小板與血管內皮的識別，幫助白細參與白細胞或血小板與血管內皮的識別，幫助白細胞進入炎癥部位。胞進入炎癥部位。選擇素及整聯(lián)蛋白介導白細胞遷移選擇素及整聯(lián)蛋白介導白細胞遷移三、免疫球蛋白超家族（三、免疫球蛋白超家族（IgSF） 是一類結構中含有類似免疫球蛋白的結構域，不依賴是一類結構中含有類似免疫球蛋白的結構域，不依賴于于Ca2+的細胞黏附分子。的細胞黏附分子。1. IgSF家族成員家族成員 同親型黏

22、附分子同親型黏附分子：神經細胞黏附分子（神經細胞黏附分子（N-CAM） 血小板血小板-內皮細胞黏附分子（內皮細胞黏附分子（PE- CAM）異親型黏附分子異親型黏附分子：細胞間黏附分子（胞間黏附分子（I-CAM），血），血 管細胞黏附分子（管細胞黏附分子（V-CAM）2. IgSF分子結構分子結構胞外區(qū)由一個或多個免疫球蛋白（胞外區(qū)由一個或多個免疫球蛋白（Ig）樣結構域組成，）樣結構域組成，每個每個Ig結構域均由結構域均由90110個氨基酸殘基形成緊密折疊個氨基酸殘基形成緊密折疊結構，其間有二硫鍵相連接。結構，其間有二硫鍵相連接。3. 黏附機制黏附機制同親型黏著機制：同親型黏著機制：N-CAM及

23、及PE-CAM。異親型黏著機制：異親型黏著機制：I-CAM及及V-CAM等。等。4. Ig-SF黏附分子的功能黏附分子的功能（1）神經細胞黏附分子（）神經細胞黏附分子（N-CAM）胞外區(qū)有胞外區(qū)有5個免疫球蛋白樣結構域個免疫球蛋白樣結構域通過同親型黏著機制與相鄰細胞同類分子結合黏通過同親型黏著機制與相鄰細胞同類分子結合黏附在一起附在一起神經系統(tǒng)的發(fā)育、軸突的生長神經系統(tǒng)的發(fā)育、軸突的生長及突觸的形成有重及突觸的形成有重要作用要作用。（2）血管細胞黏附分子（）血管細胞黏附分子（V-CAM）通過異親型細胞黏著機制參與細胞黏附。通過異親型細胞黏著機制參與細胞黏附。與白細胞表面的整聯(lián)蛋白結合，使白細胞

24、沿內皮滾動與白細胞表面的整聯(lián)蛋白結合，使白細胞沿內皮滾動并固著于炎癥部位的血管內皮，發(fā)生鋪展，進而分泌并固著于炎癥部位的血管內皮，發(fā)生鋪展，進而分泌水解酶而穿過血管壁。水解酶而穿過血管壁。（3）細胞間黏附分子（）細胞間黏附分子（I-CAM） I-CAM在淋巴系統(tǒng)抗原識別、細胞毒在淋巴系統(tǒng)抗原識別、細胞毒T細胞功能發(fā)細胞功能發(fā) 揮及淋巴細胞的募集方面起重要作用。揮及淋巴細胞的募集方面起重要作用。 內皮細胞內皮細胞I-CAM可通過與白細胞表面的整聯(lián)蛋白分可通過與白細胞表面的整聯(lián)蛋白分子結合，在炎癥反應中發(fā)揮作用。子結合，在炎癥反應中發(fā)揮作用。四、整聯(lián)蛋白（四、整聯(lián)蛋白（integrinintegrin） 又稱整合素，是一類依賴又稱整合素，是一類依賴于于Ca2+和和Mg2+的的異異親性親性細胞黏附因子，介導