细胞连接和黏附

细胞连接与细胞黏附
(cell junction and cell adhesion)
第一节 细胞连接
细胞连接(Cell Junction)
相邻细胞之间、细胞与细胞外基质之间在 质膜接触区域特化形成的连接结构。 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，维持组织 结构的完整性和协调功能。
epithelial E-钙黏着蛋白 上皮细胞
N-钙黏着蛋白 神经、心脏、骨 骼肌及成纤维细 胞 皮
neural
placental P-钙黏着蛋白 胎盘、乳腺、表 vascular VE-钙黏着蛋 血管内皮细胞 endothelial白
不同的钙黏着蛋白家族成员在体内有特定的分布，常根据最初发现 的组织类型命名
-辅肌动蛋白（actinin） 斑珠蛋白 plakoglobin
β-联蛋白
黏着带的功能
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，保持细胞形状，维持组织整 体性。 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。
穿膜蛋白 钙调蛋白 整合蛋白
功能 调节细 胞形状 细胞铺 展与迁 移 连接中 间纤维 将细胞 连到基 膜
分布 上皮细胞 上皮细胞 基底面 上皮细胞 心肌细胞 上皮细胞 基底面
桥粒
中间纤维
钙调蛋白
半桥粒
细胞-细 中间纤维 胞外基质
整合蛋白
三、通讯连接
(communicating junction) 生物体大多数组织相邻细胞膜上存在特殊的 连接通道，以实现细胞间电信号和化学信号 的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作协 调，这种连接形式称为通讯连接。 通讯连接 间隙连接（gap junction） 突触（ synapse）
血管 细胞黏附分子 （V-CAM）
通过异亲型细胞黏附着机制参与细胞黏附。
整联蛋白 唾液酸化的 路易斯寡糖
选择素及整联蛋白介导白细胞迁移
大多数Ig-SF黏附分子介导免疫应答所需要的 细胞和靶细胞之间特异的相互作用
神经细胞黏附分子
同亲型细胞 黏附 N-CAM介 导非免疫细 胞的黏着 与神经系统的发育、轴突的生长和再生 以及突触的形成密切相关。
（1）介导细胞与细胞之间的同亲性细胞黏附
在胚胎和成人组织中，同类细胞需要 具备自我标识与彼此黏附的特性。
（2）在个体发育过程中影响细胞的分化，参 与组织器官的形成
成胚细胞
滋养层
囊胚腔
桑椹胚
囊胚早期
囊胚晚期
通过调控钙黏着蛋白表达的种类与数量而 决定间的相互作用，影响细胞的分化。
原条 外胚层 中胚层 内胚层 神经褶 神经嵴
紧密连接 黏着带 桥粒 通讯连接
半桥粒 黏着斑
锚定连接结构
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 细胞骨架成分同连接复合体连接； 另一端与穿膜黏着蛋白 相连。
锚定连接由两大类蛋白构成：
②穿膜黏着蛋白 （transmembrane adhesion protein ） 是一类细胞粘附分子 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。
脊索
神经管
（3）参与细胞之间稳定的特化连接结构
缺失E-钙黏着蛋白可导致上皮性肿瘤的发生。
Kalluri R & Weinberg RA,othelial Platelet
二、选择素
selectin
单次穿膜糖蛋白； 胞内区可通过锚定 蛋白与细胞内微丝 结合 胞外区由三个独立 的结构域组成
半桥粒 通讯连接 间隙连接 突触连接
Tight junction
Adhesion belt Desmosome communication junction Hemidesmosome Focal adhesion
第二节 细胞黏附
中 性 粒 细 胞 的 渗
A
毛细血管内皮细胞
出 过 程
侵入细菌
协调相邻细胞间的功能活动。
间隙连接的通讯方式表现为：代谢
耦联和电耦联。
代谢耦联
是指分子量小于1 kD的代谢物和信号分
子（如无机离子、单糖、氨基酸、核苷 酸、维生素、cAMP和IP3等），在相 邻细胞间通过间隙连接的传递。
电耦联
也称离子耦联，其连接子是一种离子通道，带 电的离子能通过间隙连接到达相邻细胞。在兴 奋性组织的细胞之间，均广泛存在电耦联现象。
附壁
粘着
游出
B
C
EC
EC
粘附分子（adhesion molecule，AM） 介导细胞与细胞、
细胞与细胞外基质间粘附作用的膜表面糖蛋白。
信号传导和活化、伸展和移动、生长和分化、炎症、血栓 形成、肿瘤转移、创伤愈。
细胞黏附分子概述
1.细胞黏附分子 （cell adhesion molecule，CAM）
肿瘤细胞间间 隙连接减少或 消失
Implications and challenges of connexin connections to cancer Nature Reviews Cancer 10, 435441 (June 2010)
间隙连接的通透性是可以调节的
（ 二 ） 化 学 突 触
一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，是介导细胞
与细胞之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏 附作用的一类细胞表面分子。 根据其分子结构与功能特性，分为四大类： 钙黏着蛋白 （cadherin） 选择素（selectin） 免疫球蛋白超家族( Ig-superfamily, IgSF) 整联蛋白家族 （integrin family）
锚定连接：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 。
① 黏着连接 （adhering junction） ：与肌动蛋白丝相
连的锚定连接。
黏着带： 黏着斑：
细胞与细胞之间的黏着连接。
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： 半桥粒： 细胞与细胞之间的连接。 细胞与细胞外基质间的连接。
③ 较小的胞质区：肽链的C端部分，可与 质膜下的细胞骨架成分或与胞内的信 号转导蛋白结合。
细胞间黏附的三种方式（引自Alberts 等，2002）
一、钙黏着蛋白家族 (cadherin)
钙黏着蛋白是一类依赖于Ca2+的同亲 型细胞黏附分子。单次穿膜糖蛋白， 由700～750个氨基酸残基组成。在质 膜中常以同源二聚体的形式存在。钙 黏着蛋白分子结构同源性很高。
(一)间隙连接是动物组织中普遍存 在的一种细胞连接方式
豚鼠上皮细胞冷冻蚀刻电镜照片
电镜下结构：
间隙连接部位 相邻细胞膜之 间有2-3nm的缝 隙，因而间隙 连接又称缝隙 连接。
连接子蛋白 连接子 连接子 间隙连接蛋白
间隙连接的重要功能是介导细胞通 讯，使一个细胞内的信息通过化学 递质或电信号传递给另一个细胞，
穿膜黏着蛋白 ：①整联蛋白 （α6β4） ，②穿膜蛋白 BP180可与基底膜中层黏连蛋 白（锚定纤维）发生黏附性 结合，从而将细胞与基膜牢 固地铆在一起。
天疱疮
自身免疫性疾病，存在抗自身桥粒穿 膜黏着蛋白抗体，表皮棘细胞间桥粒 连接丧失
锚定连接 黏着带 粘着斑
连接位点 连接类型 微丝 微丝 细胞-细 胞 细胞-细 胞外基质 细胞-细 胞
介导不依赖Ca2+的细胞粘附分子。
是一类分子结构中含有类似免疫球蛋白结构域、部分成员
黏附方式
Ig-SF成员复杂，包括多个黏附分子家族。
同亲型细胞黏着：神经细胞黏附分子（N-CAM） 及血小板-内皮细胞黏附分子（PE-CAM）； 异亲型细胞黏着：细胞间黏附分子（I-CAM） 及血管细胞黏附分子（V-CAM）等。
钙 黏 着 蛋 白
整 联 蛋 白 家 族
免 疫 球 蛋 白
选择素
钙黏着蛋白 （cadherin）
选择素（selectin）
免疫球蛋白超家族( Ig-superfamily, IgSF)
整联蛋白家族 （integrin family）
细胞黏附分子的组成
① 较长的胞外区：肽链的N端部分，带有 糖链，是与配体识别的部位 ； ② 跨膜区：多为一次穿膜的疏水区；
胎儿酒精综合症
一定浓度的酒精与 NCAM-L1结合，导
致胚胎小脑细胞之间
丧失了相互识别和黏 着能力，导致胎儿智 力迟钝，无法控制肢 体行动（痉挛），颜
面畸形
整联蛋白是一类普遍存在于脊椎 动物细胞表面，依赖于Ca2+或Mg2+的 异亲型细胞黏附分子，介导细胞和细 胞之间以及细胞与细胞外基质之间的 相互识别和黏附，具有联系细胞外部 作用因素与细胞内部结构(细胞骨架) 的功能。
游离面
基底面
A.相邻质膜上蛋白颗粒连成的封闭索 B.紧密连接中的两种穿膜蛋白
功能
形成渗漏屏障 封闭上皮细胞 间隙，保证组 织内环境的稳 定。
维持上皮细胞的极性
二、锚定连接
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。
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。
1. 黏着带（adhesion belt ）
又称中间连接 相邻细胞间形成一个连 续的带状结构,间隙约 15-20 nm,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。
小肠上皮细胞粘着带