医学细胞生物学之细胞连接

一．细胞连接

定义：相邻细胞膜和细胞膜间的区域特化性连接结构

分类：分为三大类，即：封闭连接（occluding junction ）、锚定连接（anchoring junction ）和通讯连接（communicating junction ）。

1. 封闭连接

（1）主要位置：体内管腔及腺体上皮细胞近管腔面的顶端

（2）连接方式：由特殊的跨膜蛋白成串排列形成

蛋白质颗粒条索，进而形成拉链状的密闭连接结

构--封闭索，这些封闭索交织成网状，环绕在每

个上皮细胞的顶部，将相邻细胞紧密连接在一起，

封闭细胞间隙，未接触处尚有10-15nm 的细胞间

隙。

（3）功能：封闭上皮细胞的间隙，阻止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或组织中的物质随意回流入肠腔中，同时也很好地维持了上皮细胞的极性，保证物质转运的方向性和组织内环境的稳定性。

2. 锚定连接

（1）定义：是动物各组织中广泛存在的一种细胞连接方式，通过钙粘蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系以及细胞外基质的相互作用，将相邻细胞或细胞与细胞外基质连接起来，形成一个坚挺、有序的细胞群体。

（2）主要作用：形成能够抵抗机械张力的牢固粘合

（3）构成蛋白：

（4）分类：根据参与连接的骨架蛋白和锚定部位的不同，分为二大类：

1）黏着连接——黏着带

1.定义：上皮细胞之间连续的带状黏附连接

2.位置：位于上皮细胞靠顶部的侧面、紧密连接的下

方。

细胞内锚定蛋白：这类蛋白一侧在细胞质内与特定的细胞骨架成分连接，另一侧与跨膜黏着蛋白连接 跨膜黏着蛋白：是一类细胞黏附分子，其细胞内部分与胞内锚定蛋白相连，细胞外部分与相邻细胞的穿膜黏着蛋白或与细胞外基质结合

3.具体连接方式：相邻细胞的钙黏着蛋白外结构域相互结合，其细胞内结构域通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连，从而使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和跨膜黏着蛋白连成广泛的穿细胞网，使上皮组织连成一个整体。

4.胞内锚定蛋白分类：α、β粘蛋白、黏着斑蛋白、α-辅肌动蛋白等

2）黏着连接——黏着斑

定义：是分散而独立的细胞与细胞外基质之间形成的黏着连接

位置：位于上皮细胞基底部

参与黏着斑连接的跨膜黏着蛋白-整联蛋白：胞外区域与细胞外基质成分相连，胞内部分通过锚定蛋白和黏着斑蛋白介导与肌动蛋白丝相连。

3）桥粒连接——桥粒

定义：相连细胞间的桥粒连接

位置：通常存在与上皮细胞黏着带的下方

主要功能：维持组织结构的完整性

细胞间隙：通常大于30nm，并存在有一条带有分支的中线状结构

最显著的特征：相对膜胞质面有一致密的斑块样结构，被称为桥粒斑块，主要由三种胞内锚定蛋白包括plakoglobin、plakophilin和desmoplackin等构成。

跨膜黏着蛋白种类：钙黏蛋白家族的桥粒黏蛋白和桥粒胶蛋白。这两种跨膜蛋白分子的细胞外部分相互交错并牢固结合，形成在电镜下可见的间隙中的线状结构；细胞内部分与细胞内锚定蛋白构成的桥粒斑相连。从而使相邻细胞中的中间纤维通过细胞桥粒斑和跨膜黏着蛋白连成了贯穿整个组织的网架，为整个上皮层提供了结构上的连续性和抗张力作用。

4）桥粒连接——半桥粒

定义：机体内特定上皮尤其是表皮组织细胞基底面与基底膜之间的连接结构。

特点：只在细胞中形成胞质斑，另一侧为基底膜。

跨膜黏着蛋白种类：一种是整联蛋白，另一种是穿膜蛋白BP180，通过一种特殊的层黏连蛋白与基膜连接。

作用：将上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起，防止机械力造成上皮与下方组织的剥离。

3.间隙连接介导细胞间通讯

主要功能：除具有机械的细胞连接作用外，还介导细胞与细胞间的通讯，连接着相邻细胞间的细胞质，并允许小分子物质通过。

基本结构单位：连接子

具体连接方式：相邻两细胞通过各自的

连接子对接形成一个完整的连接通道。

其中央是亲水性的可控性管道，分子量

近1000D 的亲水性物质如无机盐、小分

子量的糖和小肽能通过。跨膜区由一个

细胞内和两个细胞外环连接起来。

分类：有两个相同的半通道，即连接子，

形成的间隙连接称为“同型”连接，否

者称为“异型”连接。

重要功能：介导细胞间通讯，主要表现

为代谢耦联和电耦联

（1）代谢耦联：使代谢物及第二信使直

接在细胞间流通。代谢耦联带来的同步

化效应能起到信息放大的作用。

（2）电耦联：离子耦联，连接子即为离子通道，带电的离子通过间隙连接到达相邻的细胞，使电信号从一个细胞传递到另一个细胞。

二．细胞黏附

定义：通过细胞表面特定的细胞黏附分子介导的细胞与细胞或细胞与细胞外基质之间的彼此黏着。

分子构成：细胞黏附分子是广泛存在与细胞膜上的一类特殊的受体分子，它们都是跨膜糖蛋白，以受体-配体结合的形式发挥作用。

细胞粘附分子的作用机制有三种模式：

1.同亲型结合：同种粘附分子间的相互识别与黏着，如钙粘素；

2.

异亲型结合：不同种粘附分子间的相互识别与黏着，如选择素和整联蛋白；

3.依赖性结合：通过连接分子中介才能相互识别与黏着。

1. 钙黏蛋白

定义：一类同亲性结合、Ca2+依赖性的细胞黏着糖蛋白。

分子的结构：单次跨膜糖蛋白，其分子结构由三部分组成：

1. 胞外区，N 端，5个重复结构域，负责与配体识别；

2. 跨膜区，多为单次跨膜；

3. 胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的信号分子相连。

Ca2+结合越多，钙粘素刚性超强

功能：1.介导细胞与细胞之间的同亲性细胞黏附

2.在个体发育过程中影响细胞分化、参与组织器官的形成。

3.参与细胞之间稳定的特化连接结构

2.选择素

定义：一类依赖钙离子、仅参与异亲性细胞黏附、能与特异糖基识别并结合的细胞黏着蛋白。已知选择素有三种：

L-选择素：广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程

E-选择素：存在于活化的血管内皮细胞表面；

P-选择素：贮存于血小板及内皮细胞

分子的结构：选择素是单次跨膜糖蛋白。选择素家族各成员胞外结构域相似，均由NH2末端的凝集素结构域、表皮生长因子样结构域以及补体调节蛋白结构域组成。

所以选择素识别和结合糖蛋白寡糖链末端的相似的糖基配体。Ca2+参与该识别和黏附过程。选择素分子胞内结构域通过锚定蛋白与细胞骨架微丝相连。

功能：参与白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别与黏着，帮助白细胞从血液进入炎症部位。

炎症时内皮表达E选择素，与白细胞

和血小板上的寡糖链识别，白细胞在

炎症部位的血管中黏附、分离、再黏

附、再分离，呈现滚动方式运动，激

活自身整联蛋白，介导白细胞和内皮

细胞紧密结合，使白细胞经内皮细胞

间隙迁移至组织

除此之外，选择素通过与配体相互作用还可参与体内多种生理和病理过程，如参与肿瘤转移过程；参与血栓形成，促进创伤的修复和愈合；参与细胞内外的信号传递等

3.介导细胞黏着的免疫球蛋白超家族

定义：这是一类介导Ca2+非依赖性黏附作用的细胞黏附分子，以含

有免疫球蛋白样结构域为其分子结构特征。

结构：具有与其他细胞黏着有关的蛋白质相似的分子结构模式。每

个分子胞外片段较长，包含几个在纤连蛋白中发现的类似的重复结

构域和若干个免疫球蛋白结构域。

功能：神经细胞黏附分子：对神经系统的发育、轴突生长及突触的

形成有重要作用。

内皮细胞上的细胞黏附分子：可与中粒细胞膜上的整联蛋白结合，

介导白细胞迁移到血管外，从而在炎症反应中发挥作用。

血小板-内皮细胞黏附分子：在血管内皮细胞间的紧密黏附中其主要

作用。

4.整联蛋白为异源二聚体跨膜黏着蛋白

定义：依赖Ca2+或Mg2+的异亲型细胞黏附分子。