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细胞外基质

标签: 细胞外基质

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成分编辑本段回目录

细胞外基质的组成可分为三大类:①糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan),它们能够形成水性 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质细胞外基质
的胶状物,在这种胶状物中包埋有许多其它的基质成分;②结构蛋白,如胶原和弹性蛋白,它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性;③粘着蛋白(adhesive):如纤粘连蛋白层粘联蛋白,它们促使细胞同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物,这种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连接;或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白,并与细胞内的骨架蛋白相连,所以细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。

构成细胞外基质的大分子种类繁多,可大致归纳为四大类:胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖蛋白聚糖、以及弹性蛋白

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上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少,而结缔组织中ECM含量较高。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定,并与组织的特殊功能需要相适应。例如,角膜的细胞外基质为透明柔软的片层,肌腱的则坚韧如绳索。细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用,而且动态的对细胞产生全方位影响。 医学百科网-MedBaike. com

胶原编辑本段回目录

胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质,约占人体蛋白质总量的30%以上。它遍布于体内各种器官和组织,是细胞外基质中的框架结构,可由成纤维细胞软骨细胞成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。

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细胞外基质细胞外基质

已发现的胶原至少有19种,由不同的结构基因编码,具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原医学百科网-MedBaike. com

各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋,含有三种结构:螺旋区,非螺旋区及球形结构域。其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。

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Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束,成为光镜下可见的胶原纤维,抗张强度超过钢筋。其三股螺旋由二条α1(Ⅰ)链及一条α2(Ⅰ)链构成。每条α链约含1050个氨基酸残基,由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为Pro(脯氨酸),Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋,每圈含3个氨基酸残基。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋,即原胶原。 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质细胞外基质

原胶原分子间通过侧向共价交联,相互呈阶梯式有序排列聚合成直径50~200nm、长150nm至数微米的原纤维,在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。

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原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长,交联日益增多,皮肤血管及各种组织变得僵硬,成为老化的一个重要特征。

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人α1(Ⅰ)链的基因含51个外显子,因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链,其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联,使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原(procollagen)。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构,原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽,故而不能再进行“对齐”排列。 医学百科网-MedBaike. com

前α链在粗面内质网上合成,并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰,脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行,不能形成正常的胶原原纤维,结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而,膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆,易出血,称为坏血病。 医学百科网-MedBaike. com

纤粘连蛋白编辑本段回目录

FN是一种大型的糖蛋白,存在于所有脊椎动物,分子含糖4.5-9.5%,糖链结构依组织细胞来源及分化状态而 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质细胞外基质
异。FN可将细胞连接到细胞外基质上。

每条FN肽链约含2450个氨基酸残基,整个肽链由三种类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的模块(module)重复排列构成。具有5-7个有特定功能的结构域,由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其它ECM(如胶原、蛋白聚糖)结合,使细胞外基质形成网络;有些能与细胞表面的受体结合,使细胞附着与ECM上。 医学百科网-MedBaike. com

FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位。例如,在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在RGD(Arg-Gly-Asp)序列,为与细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位。化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。

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细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联,组装成纤维。与胶原不同,FN不能自发组装成纤维,而是通过细胞表面受体指导下进行的,只存在于某些细胞(如成纤维细胞)表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN纤维减少或缺失系因细胞表面的FN受体异常所致。

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生物学作用编辑本段回目录

细胞外基质不只具有连接、支持、保水、抗压及保护等物理学作用,而且对细胞的基本生命活动发挥全方位的生物学作用。鉴于细胞外间质的多样性,细胞外间质有多方面的功能。例如,为细胞提供支持和固定、提供组织间的分离方法、调节细胞间的沟通。细胞外间质调节细胞的动态行为。此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。当生理条件变化时,激活蛋白酶而释放这些细胞因子,而无需从头合成这些因子,从而迅速激活细胞功能。

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1.影响细胞的存活、生长与死亡 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质细胞外基质

正常真核细胞,除成熟血细胞外,大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活,称为定着依赖性(anchoragedependence)。例如,上皮细胞内皮细胞一旦脱离了细胞外基质则会发生程序性死亡。此现象称为凋亡(anoikis,aGreekwordmeaning“homelessness”)。 医学百科网-MedBaike. com

不同的细胞外基质对细胞增殖的影响不同。例如,成纤维细胞在纤粘连蛋白基质上增殖加快,在层粘连蛋白基质上增殖减慢;而上皮细胞对纤粘连蛋白及层粘连蛋白的增殖反应则相反。肿瘤细胞的增殖丧失了定着依赖性,可在半悬浮状态增殖。 医学百科网-MedBaike. com

2.决定细胞的形状

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体外实验证明,各种细胞脱离了细胞外基质呈单个游离状态时多呈球形。同一种细胞在不同的细胞外基质上粘附时可表现出完全不同的形状。上皮细胞粘附于基膜上才能显现出其极性。细胞外基质决定细胞的形状这一作用是通过其受体影响细胞骨架的组装而实现的。不同细胞具有不同的细胞外基质,介导的细胞骨架组装的状况不同,从而表现出不同的形状。 医学百科网-MedBaike. com

3.控制细胞的分化 医学百科网-MedBaike. com

细胞通过与特定的细胞外基质成分作用而发生分化。例如,成肌细胞在纤粘连蛋白上增殖并保持未分化的表型;而在层粘连蛋白上则停止增殖,进行分化,融合为肌管

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4.参与细胞的迁移 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质可以控制细胞迁移的速度与方向,并为细胞迁移提供“脚手架”。例如,纤粘连蛋白可促进成纤维细胞及角膜上皮细胞的迁移;层粘连蛋白可促进多种肿瘤细胞的迁移。细胞的趋化性与趋触性迁移皆依赖于细胞外基质。这在胚胎发育及创伤愈合中具有重要意义。细胞的迁移依赖于细胞的粘附与细胞骨架的组装。细胞粘附于一定的细胞外基质时诱导粘着斑的形成,粘着斑是联系细胞外基质与细胞骨架“铆钉”。 医学百科网-MedBaike. com

由于细胞外基质对细胞的形状、结构、功能、存活、增殖、分化、迁移等一切生命现象具有全面的影响,因而无论在胚胎发育的形态发生、器官形成过程中,或在维持成体结构与功能完善(包括免疫应答及创伤修复等)的一切生理活动中均具有不可忽视的重要作用。 医学百科网-MedBaike. com

肾脏作用编辑本段回目录

(一)细胞外基质的作用: 医学百科网-MedBaike. com

细胞外基质细胞外基质

1、细胞外基质(ECM)是构成肾脏组织结构框架的重要胶原,发现共有18种属于ECM胶原,其中主要有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ胶原,Ⅳ而为基底膜胶原; 医学百科网-MedBaike. com

2、ECM是组织生长和受损后修复的重要物质;

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3、ECM的蛋白分子可通过与阻止细胞表面的粘附因子的结合对阻止细胞的趋化、增生、分化以及细胞因子的合成与分泌,起着重要的调节作用。

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4、ECM担负着重建细胞功能和维持细胞体内平衡的作用。

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(二)ECM与肾脏纤维化

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各种原发性和/或继发性致病原因所导致ECM的合成异常增加、降解减少,促使大量ECM积聚而沉积于肾小球、肾间质内,导致肾脏各级血管堵塞,混乱分隔形成肾脏组织形态学改变,最终导致肾单位丧失,肾功能衰竭,进一步发展成为不可逆转的肾单位硬化 医学百科网-MedBaike. com

医学作用编辑本段回目录

认为恶性肿瘤的侵蚀、转移是一个动态的、连续的过程。肿瘤细胞首先从原发部位脱落,侵入到细胞外基质(extra

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细胞外基质细胞外基质
cellularma-tric,ECM),与基底膜(basementmembrane,BM)与细胞间质中一些分子粘附,并激活细胞合成、分泌各种降解酶类,协助肿瘤细胞穿过ECM进入血管,然后在某些因子等的作用下运行并穿过血管壁外渗到继发部位,继续增殖、形成转移灶。总之,脱落、粘附、降解、移动和增生贯穿于恶性肿瘤侵蚀、转移的全过程。

ECM由BM和细胞间质组成,为肿瘤转移的重要组织屏障。肿瘤细胞通过其表面受体与ECM中的各种成分粘附后激活或分泌蛋白降解酶类来降解基质,从而形成局部溶解区,构成了肿瘤细胞转移运行通道。一般恶性程度高的肿瘤细胞具有较强的蛋白水解作用,可侵蚀破坏包膜,促进转移。较为关注的酶主要是丝氨酸蛋白酶类,如纤溶酶原激活物(plasminogenactivator,PA)和金属蛋白酶(metalproteinase,MP)类,如胶原酶IV、基质降解酶、透明质酸酶.

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恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移常常伴有细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)及其细胞表面受体表达的变化。正常肝细胞没有基膜,也不表达层粘连蛋白(laminin,LN)的特异性整合素族受体α6β1;而在肝细胞癌(humanhepatocellularcarcinoma,HCC)组织中,LN和α6β1不仅表达水平升高,呈明显的共分布,而且其高水平表达与肝癌患者的预后呈负相关,提示HCC细胞可能通过α6β1受体接受来自LN的信号,从而对肝癌细胞的侵袭行为起着不可忽视的作用。肝癌的发病过程中往往早期就出现门静脉侵袭、内转移以及肝外肺脏和骨组织的转移,肝癌的侵袭、转移和术后复发是影响患者预后的主要因素。基质金属蛋白酶(matrixmeta-lloproteinases,MMPs)对ECM的降解是肿瘤细胞侵袭和转移的关键环节之一,多种恶性肿瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高。

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细胞外基质(ECM)是组成间质和上皮血管中基质的不溶性结构成分,主要有胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等。研究表明,ECM可影响细胞分化、增殖、黏附、形态发生和表型表达等生物学过程。NSC具有位置特异性的分化潜能,其增殖、分化和迁移与ECM有非常密切的关系。

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相关词条编辑本段回目录

参考资料编辑本段回目录

[1]有问必答:http://www.120ask.com/question/2008-6-25/3447206.htm

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[2]龙源期刊网:http://cn.qikan.com/Article/hbyy/hbyy200802/hbyy20080255.html 医学百科网-MedBaike. com

[3]医源世界:http://www.39kf.com/cooperate/qk/practicalmedication/0422/07/2005-08-03-86967.shtml

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