第十章 细胞连接与细胞黏附

医学细胞生物学第十章，细胞连接和细胞黏附都是细胞间相互作用的机制，它们在维持生物体内组织的完整性和功能方面发挥着重要作用。

第十章 细胞连接与细胞黏附

• 第一节 细胞连接
  • 细胞连接（cell junction）与细胞黏附 （cell adhesion）是细胞间结构和功能相关联的基本形式
  • 细胞连接：细胞与其它细胞或细胞外基质结合的特化结构称为细胞连接
  • 分布：人和动物体内除结缔组织和血液外的各种组织
  • 功能：加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性
  • 分类
    • 封闭连接（occluding junction）,又称紧密连接
    • 锚定连接（anchoring junction）
    • 通讯连接（communicating junction）
  • 一、紧密连接
    • (一)紧密连接的分布、定位及结构特点
      • 分布：广泛分布于各种上皮细胞，如消化道上皮细胞、膀胱上皮细胞、脑毛细血管内皮细胞等。
      • 存在部位：环绕每个上皮细胞的顶部。
      • 电镜下结构
        • 紧密连接处，两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起
        • 特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白质颗粒条索，交错成网状，将细胞间隙封闭起来
      • 分子组成
        • 密封蛋白（claudin）
        • 闭合蛋白（occludin）
        • PDZ蛋白、ZO家族等
    • (二)紧密连接的主要功能
      • 1. 封闭上皮细胞的间隙，形成一道与外界隔离的封闭带，保证组织内环境的稳定
        • 防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织
        • 防止组织中的物质回流入腔中
      • 2. 形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性
    • (三)紧密连接与医学
      • 血脑屏障，血睾屏障。肠道吸收葡萄糖的保证
  • 二、锚定连接
    • 锚定连接定义：是一类由细胞骨架纤维参与、存在于细胞之间或细胞与细胞外基质之间的连接结构
    • 锚定连接的分布：广泛分布于各种组织，特别是在上皮、心肌和子宫颈等需要承受机械力的组织中尤为丰富
    • 锚定连接的功能：形成能够抵抗机械张力的牢固黏合，参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动以及发育和分化等多种过程
    • 分类
      • ① 黏着连接 （adhering junction） ：与肌动蛋白丝相连的锚定连接
        • 黏着带（adhesion belt ） ： 细胞与细胞之间的黏着连接
        • 黏着斑（focal adhesion ）： 细胞与细胞外基质间的黏着连接
      • ② 桥粒连接（desmosome junction） ：与中间纤维相连的锚定连接
        • 桥粒（desmosome）： 细胞与细胞之间的连接
        • 半桥粒（hemidesmosome）： 细胞与细胞外基质间的连接
    • 锚定连接由两大类蛋白构成
      • ① 细胞内锚定蛋白（intracellular anchor protein ）
        • 一端将特定的细胞骨架成分与连接复合体连接
        • 另一端与穿膜黏着蛋白相连
      • ②穿膜黏着蛋白（transmembrane adhesion protein ）： 是一类细胞黏附分子
        • 胞内区：与细胞内锚定蛋白相连
        • 胞外区：与相邻细胞特异的穿膜黏着蛋白或细胞外基质蛋白相连
    • 功能
      • ①使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和穿膜黏着蛋白连成广泛的穿膜网，使组织连为一个坚固的整体
      • ②微丝束具有收缩功能，可以使上皮细胞内陷形成管状或泡状原基，从而在胚胎发育形态发生中起重要作用
    • (一)黏着连接是由肌动蛋白丝参与的锚定连接
      • 1. 黏着带
        • 存在部位：位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续的带状结构。
        • 分子组成
          • 穿膜黏着蛋白 ——钙黏着蛋白 (cadherin)，属于Ca2+依赖性细胞黏附分子
            • 胞内区：通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
            • 胞外区：与相邻细胞的钙黏着蛋白胞外部分结合
          • 锚定蛋白：α、β、γ联蛋白、黏着斑蛋白、斑珠蛋白和α-辅肌动蛋白
      • 2. 黏着斑
        • 存在部位：位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏着连接
        • 分子组成
          • 穿膜黏着蛋白 :膜整联蛋白(integrin) （多数为α5β1）
            • 胞外区：与细胞外基质成分相连
            • 胞内区：通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
          • 锚定蛋白：踝蛋白(talin)、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白(filamin)和纽蛋白等
        • 功能：介导细胞与细胞外基质的黏着；参与细胞的迁移；参与细胞信号转导
    • (二)桥粒连接是由中间纤维参与的锚定连接
      • 1.桥粒
        • 存在部位：位于上皮细胞黏着带的下方，是相邻细胞间的一种斑点状的锚定连接结构
        • 分子组成
          • 细胞内锚定蛋白：构成桥粒斑，是中间纤维附着的部位
            • 桥粒斑珠蛋白
            • 桥粒斑蛋白
          • 穿膜黏着蛋白 ——钙黏着蛋白家族
            • 桥粒黏蛋白
            • 桥粒胶蛋白
      • 2.半桥粒
        • 功能：把上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起，防止机械力造成的上皮与其下方的组织剥离
  • 三、通讯连接
    • (一)间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式
      • 基本结构单位——连接子(connexon)
        • 由6个相同或相似的穿膜连接蛋白 ——连接子蛋白环绕而成，中央形成1.5~2nm的亲水性通道
        • 相邻质膜上的两个连接子相对接而连在一起，通过中央通道使相邻细胞质连通
    • （二）突触也是一种细胞通讯连接方式
      • ①电突触（electronic synapse）细胞间形成间隙连接，电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导，突触速度快而准确
      • ②化学突触（chemical synapse）突触前和突触后细胞膜之间存在20nm宽的间隙，神经冲动通过神经递质小泡释放神经递质作用于突触后细胞，引起新的神经冲动。有一个“电信号-化学信号-电信号”的转换过程，是一种间接而慢速的信息传递形式
• 第二节 细胞黏附
  • 1.细胞黏附分子 （cell adhesion molecule，CAM）
  • 2.细胞黏附分子的组成
  • 3.细胞黏附分子介导细胞识别与黏附的方式
  • 一、钙黏着蛋白家族
    • 1. 钙黏着蛋白分子结构
    • 2.钙黏着蛋白的功能
    • 3.钙黏着蛋白与疾病
  • 二、选择素
    • 1.选择素的分子结构
    • 2.选择素的功能
  • 三、免疫球蛋白超家族
  • 四、整联蛋白家族
    • 1.整联蛋白是由α和β两个亚基形成的异二聚体穿膜蛋白
    • 2.整联蛋白的功能