细胞外基质的组成和功能

・１４９９・　

・论著・　

脂多糖诱导大鼠肾小球系膜细胞增殖和分泌细胞外基质的研究　

于力，郝志宏，王丽娜，翁志媛，赵丹，张又祥　

【摘要】　目的观察脂多糖（ＬＰＳ）对大鼠肾小球系膜细胞（ＧＭＣ）增殖及分泌细胞外基质（ＥＣＭ）的作用。　

方法建立体外培养的大鼠ＧＭＣ，鉴定后用于实验。实验分为两组：对照组和ＬＰＳ诱导组。甲基噻唑基四唑（ＭＴｒ）　

比色法测定２４　ｈ和４８　ｈ两个时点两组系膜细胞的增殖情况；ＥＬＩＳＡ法测定６　ｈ、１２　ｈ和２４　ｈ系膜细胞培养上清液中　

ＥＣＭ蛋白含量；荧光半定量反转录ＰＣＲ（ＲＴ—ＰＣＲ）法检测ＥＣＭ中层黏连蛋白（ＬＮ）ｐ　ｍＲＮＡ表达的变化。结果　

（１）ＬＰＳ组和对照组ＧＭＣ增殖情况间差别有显著性意义（Ｐ＜ｏ’０５）；（２）正常培养的大鼠ＧＭＣ可分泌一定量的　

ＥＣＭ，ＬＰＳ组在各时点分泌ＥＣＭ量与对照组间差别有显著性意义（Ｐ＜０．０１）；（３）正常培养的大鼠ＧＭＣ有微量　

ＬＮＩ３　ｍＲＮＡ表达，ＬＰＳ组在各时点ＬＮＩ３２　ｍＲＮＡ表达量与对照组间差别均有显著性意义（Ｐ＜０．０１）。结论从蛋白和　

ｍＲＮＡ两个水平同时观察到ＥＣＭ成分（如ＦＮ、ＬＮ和ＣｏｌⅣ）的增加，说明在系膜增殖性肾炎中ＥＣＭ明显增加并起主　

要作用。　，　【关键词】　肾小球肾炎，膜增生性；细胞外基质；系膜细胞；脂多糖　

【中图分类号】Ｒ　６９２．６　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００７—９５７２（２００７）１８—１４９９—０３　

Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　Ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｍａｔｒｉｘ　ｏｆ　Ｒａｔ　Ｇｌｏｍｅｒｕｌａｒ　Ｍｅｓａｎｇｉａｌ　Ｃｅｌｌ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃ－　ｃｈａｒｉｄｅ　ＹＵ　Ｌｉ，ＨＡＯ　Ｚｈｉ—ｈｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｌｉ—ｎａ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｅｄｉａｔｒｉｃｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｆｉｒｓｔ　Ｐｅｏｐｌｅ　ｓ　Ｈｏｓｐｉｔａ１．　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０１８０，Ｃｈｉｎａ　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】０ｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｔｏ　ｏｂｓｅｒｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ（ＬＰＳ）ｏｎ　ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕ－　ｌａｒ　ｍａｔｒｉｘ（ＥＣＭ）ｏｆ　ｒａｔ　ｇｌｏｍｅｒｕｌａｒ　ｍｅｓａｎｇｉａｌ　ｃｅｌｌｓ．Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｔｈｅ　ｃｕｌｔｕｒｅｄ　ｏｍｅｍｌａｒ　ｍｅｓａｎｇｉａｌ　ｃｅｌｌｓ（ＧＭＣ）ｏｆ　ｒａｔ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｗｅｒｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｗｏ　ｇｒｏｕｐｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｇｒｏｕｐ　ａｎｄ　ＬＰＳ　

第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用

细胞外基质（ECM）：是由细胞分泌到细胞外空间，由蛋白和多糖构成的精密有序的网络结

构。不仅对组织细胞起支持、保护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、

黏着、迁移等基本生命活动密切相关。

糖胺聚糖（AGA）：是细胞外基质的主要成分，是由重复的二糖单位构成的直链多糖，过去

称为黏多糖，其二糖单位之一是氨基己糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖），故又

称氨基聚糖，另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）

糖胺聚糖可分为六种：透明质酸HA、硫酸软骨素CS、硫酸皮肤素DS、硫酸乙酰肝素HS、

肝素、硫酸角质素KS

蛋白聚糖（PG）：是由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合

物，是一种含糖量极高的糖蛋白。

黏多糖累积病：由于基因突变引起先天性缺乏降解糖胺聚糖的酶（如糖苷酶或硫酸酯酶）可

导致糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定部位堆积，造成黏多糖累积病如Hunter综合征。

胶原（collagen）：是细胞外基质中的骨架结构，动物体内高度特化的纤维蛋白家族，是人体

内含量最丰富的蛋白质，遍布于体内各种器官和组织，在结缔组织中特别丰富，可由成纤维

细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。

原胶原：典型的胶原分子呈纤维状，是由3条α多肽链盘绕而成的3股螺旋结构，称原胶原。

胶原合成与组装始于内质网，在高尔基体修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维①前α链：在

糙面内质网附着核糖体上合成，不仅含有内质网信号肽，而且在其N端和C端各含有一段

不含Gly-X-Y序列的前肽。②前胶原：胶原合成过程中带有前肽的3股螺旋胶原分子称为前

胶原，其两端的前肽部分保持非螺旋卷曲。③原胶原分子：在细胞外，前胶原在前胶原N-

蛋白酶和前胶原C-蛋白酶的作用下，分别水解去除两端的前肽，在两端各保留一段非螺旋

的端肽区形成原胶原分子。④胶原原纤维：原胶原分子在细胞外基质中相互呈阶梯式有序

细胞外基质（Extracellular Matrix， ECM）是由成纤维细胞、间质细胞、上皮细胞等体内各类组织和细胞合成和分泌的一类散布和聚集在细胞表面和细胞间质的大分子物质所组成的复杂网络结构，故称细胞外基质（间质），是细胞和组织赖以生存、活动和调剂的外环境。

要紧作用：一方面为细胞和组织提供支持、联结、固定、保水、缓冲等物理性的爱惜作用，另一方面又是细胞与外环境进行物质互换、信息传递和聚集的中介。它可通过各类信号传递系统，调剂细胞生长、增殖、迁移、分化、粘附、代谢、损伤修复、组织重构等各类生理功能。被称为是人体细胞和组织内稳态的要紧调剂者（The Central Regulator of Cell and Tissue Homeostasis）。

细胞外基质的成份十分复杂，除各型胶原之外，还有各类粘连蛋白（FN）、层连蛋白（LN）、氨基聚糖（GAG）、蛋白聚糖（PG）、弹性蛋白（Elastin）、内动素（Cytotatin）、血栓结合素（Thrombospondin）、整合素（Integrin）、玻连蛋白（Vitronetin VN）、连结蛋白（Connexins）、钙粘素（Cadherins）、选择素（Selectin）、粘附素（细胞粘合素）、细胞粘合素（Cytotatin）等几十个类别。每一种类别又有几种至十几种亚型。

细胞不同产生和分泌的细胞外基质成份亦不同；组织不同所含的细胞外基质的成份和比例亦不同；即便同一种细胞，同一种组织，在不同的生理、病理和反映条件下，细胞外基质的成份、结构和构型亦不同；结构和构型不同，细胞外基质的功能和作用亦不同。随着基因和蛋白质组生物学的研究进展，新的细胞外基质分子还在不断诞生，其类型、构型、构像还有更多发觉，其功能亦在不断的扩展，组成了一个十分复杂的细胞外基质的网络家族和体系。细胞外基质尽管来源、成份、分型和功能不同，各司其责，但在结构和功能上，它们又排列有序、疏密相间、彼此联结、彼此协同，在细胞间质、组织间隙和器官内，形成各类复杂的相对固定的形式和分层网状结构，形成许多不同的功能结构区域，如在血管，能够形成内膜表面的粘附爱惜层、内膜基层、基底膜层、内弹力层、外弹力层、血管中层和外层系膜结缔组织等等。每一个结构区域都具有其复杂的成份、结构和各自的功能，形成多重通道、支架、隔栅、巢穴或屏障，爱惜和调剂着血管的完整的功能。

- 1 - 细胞外基质名词解释

细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）是构成细胞外环境的特殊结构，它也是细胞增殖、迁移和形态改变的基础。它既可以作为一种独立的结构，可以支持细胞的生长和分化，也可以作为细胞外活动的调节器，参与细胞外信号传导和活性物质的调节转运等。细胞外基质的种类比较多，主要有水凝胶类、矿物质类和蛋白质类三大类。

水凝胶类细胞外基质主要是由糖聚糖和多聚糖构成，其中糖聚糖以多糖分子链、支链和定位结合而形成三维结构网络。糖聚糖在细胞外环境中有着重要的作用，它可以支撑细胞的内墙，提供细胞内高度可控的空间环境，促进细胞的增殖分化；另外，它还可以结合细胞外的特殊蛋白，抑制细胞的迁移，是细胞的稳定界面。

矿物质是另一类细胞外基质，主要有磷酸钙、碳酸钙和硅酸盐。其中磷酸钙和碳酸钙具有很强的钙离子结合能力，可以控制多种无机物质的吸收和释放，硅酸盐是细胞外环境中的流体结构成分，它可以抵抗压力，支撑细胞多孔网络结构。

蛋白质是细胞外基质中最为重要的组分，它构成细胞外基质的支链和骨架，是细胞的重要组成部分。一般来说，蛋白质细胞外基质主要分为胶原蛋白、凝血酶原及附着素三大类。胶原蛋白具有优质的粘度和弹性，具有良好的抗拉应力，能有效抵抗压力，并可以作为细胞移动的滑轨，促进细胞的迁移与增殖。凝血酶原则是由大量的凝血酶原分子组成，可以参与细胞外信号传导，促进细胞的活性物质的释放和调节转运。附着素是一类特殊的细胞外基质蛋白，具有高度特异性 - 2 - 的附着力，可以紧密结合细胞表面，阻止细胞的漂移，控制细胞的形态和迁移。

细胞外基质是细胞环境的基础，其各种组分的功能是互补的、共生的，不仅能为细胞提供良好的生长环境，也能调节细胞的活动，保持其正常的形态，并参与细胞外信号传导。细胞外基质与细胞的关系既有相互制约又有促进作用，对细胞的增殖、迁移和发育具有重要的影响，是细胞生长发育中不可或缺的一部分。