细胞粘附分子的种类及其表达与功能

IL1b等细胞粘附分子在不同类型脑膜肿瘤组织中的表达及意义青岛大学硕士学位论文IL--1b等细胞粘附分子在不同类型脑膜肿瘤组织中的表达及意义姓名：夏广文申请学位级别：硕士专业：人体解剖与组织胚胎学指导教师：夏玉军20110528IL-lb等细胞粘附分子在不同类型脑膜肿瘤组织中的表达及意义中文摘要目的通过观察细胞粘附分子等细胞因子在不同性质的脑膜肿瘤组织细胞细胞中的表达情况，探讨肿瘤细胞生长的生物学特征，以期寻找更有效和特异性的方法或手段干预肿瘤细胞的迁延性生长，从而为防治肿瘤转移提供直接的依据。

方法随机取肺癌脑膜转移以及原发性脑膜瘤手术标本各20例，常规石蜡包埋、组织切片，先进行HE染色以证实肿瘤一般组织学特点，再利用免疫组织化学染色的方法，分别观察HMGBl、CXCR4、IL．1b以及VCAM．1在各肿瘤组织细胞中的表达，并利用图像分析技术半定量比较光吸收密度的差异。

结果两组组织均可见HMGBl、CXCR4、IL．1b以及VCAM．1的表达。

图像分析技术光吸收密度值，在原发性脑膜瘤组织HMGBl、CXCR4、IL．1b以及VCAM．1分别为0．2406±0．0937、0．2392±0．2346、0．2172±0．0072、0．2112±0．0034；而肺癌脑膜转移组的表达情况分别为0．3170±0．0021、0．5836±0．0085、0．2715±0．0124、0．3080±0．0097。

肺癌脑膜转移组HMGBl、CXCR4、IL-lb以及VCAM-l均比原发性脑膜瘤明显增高。

统计学配对资料的t检验，P值均<O．05，差异有统计学意义。

结论与原发性脑膜瘤相比，肺癌脑膜转移组HMGBl、CXCR4以及VCAM．1表达明显增高；细胞粘附分子HMGB 1、CXCR4、VCAM．1的高表达可能是导致恶性肿瘤细胞浸润性生长和迁延性生长的重要细胞粘附分子。

细胞粘附分子和细胞外基质的研究自从1952年人类基因组的发现，生命科学领域开始急速发展。

细胞学、分子生物学、遗传学等领域成为了人们研究生命的主要方向。

其中，细胞粘附分子和细胞外基质的研究是非常重要的一部分，也是目前生物学研究的热点话题之一。

1. 细胞粘附分子（Cell Adhesion Molecules，CAMs）细胞粘附分子是指表达在细胞表面的一类分子，它们具有许多共同特点，如参与细胞间相互作用、细胞和基质间的粘附和信号传导等。

细胞粘附分子分为三类：整合素、选择素和黏附分子。

1.1 整合素整合素是一类具有多个亚单位结构的膜蛋白，它们与细胞外基质组分如胶原蛋白、纤维连接蛋白等发生结合，从而参与细胞与基质间的粘附作用。

目前已知的整合素包括18个亚单位，其中β1、α2、β3、β5等亚单位与癌症的发生和转移密切相关。

1.2 选择素选择素是一类单亚单位的膜蛋白，主要参与细胞间的相互作用过程，包括白细胞的黏附和移动、内皮细胞的黏附和血液循环等。

目前已知的选择素包括三个亚型，分别是L-选择素、E-选择素和P-选择素。

1.3 黏附分子黏附分子是一类参与细胞和细胞间的相互作用的分子，其主要功能是维持组织的形态、粘附并紧密连接不同种类细胞。

目前已知的黏附分子包括I型和II型黏附分子，其中I型黏附分子有肝素硫酸、半胱氨酸、Vitronectin以及TNF-α等，II型黏附分子有CD44、L1、Neural cell adhesion molecule (NCAM)等。

2. 细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）细胞外基质是由多种分子组成的复合物，其主要成分包括胶原蛋白、弹性蛋白、黏多糖和非胶原蛋白。

它不仅是细胞和细胞之间的支持和桥梁，也是参与细胞分化、增殖和迁移等过程的重要因素。

2.1 胶原蛋白胶原蛋白是ECM中最主要的成分，约占ECM总量的30%。

它是一种由三条左旋螺旋状的多肽链组成的三重螺旋体结构，参与细胞粘附和基质分解过程。

粘附分子的功能第三节粘附分子的功能在体内，一种细胞可能同时表达多种粘附分子，一种粘附分子也可以表达于多种不同的组织细胞，而细胞间的相互粘附作用又可能由多对粘附分子受体/配体共同参与，单从某一对粘附分子的作用难于了解细胞粘附作用的全过程。

本节着重从粘附分子参与的体内某些生理或病理过程来介绍粘附分子的功能，并简述其分子基础。

一、炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附炎症过程的一个重要特征就是白细胞粘附、穿越血管内皮细胞，向炎症部位渗出。

这一过程一个重要的分子基础是白细胞与血管内皮细胞粘附分子的相互作用，表2-7例举了参与这一过程的粘附分子。

不同白细胞的渗出过程或渗出过程的不同阶段所涉及的粘附分子不尽相同。

1.不同粘附分子在粘附过程不同阶段所起的作用在体内由于血液处于不断流动状态，白细胞与血管内皮细胞的粘附作用是在血液流动产生的切力作用下进行的，因此白细胞与血管内皮细胞的相互粘附作用有其特殊性。

体内白细胞与血管内皮细胞的粘附作用包括白细胞沿血管壁流动的最初粘附作用，以及随后的加强粘附和穿越内皮细胞的过程。

为了模拟体内血液流动状态，在体外研究白细胞与血管内皮细胞的粘附作用时，采用了特殊的实验装置，使培养液中的中性粒细胞不断流动通过培养状态的单层内皮细胞。

实验表明，在流体产生的切力作用下，CD11/CD18与其配体ICAM-1对于中性粒细胞与血管内皮细胞的最初粘附几乎不起作用。

相比之下，L-seletin分子与其配体E-se lectin的结合则发挥重要的作用，抗L-selectin分子的单克隆抗体可明显阻断这种最初的粘附作用。

在随后发生的中性粒细胞与血管内皮细胞加强粘附并穿越血管内皮细胞的过程中，L-selectin分子与其配体的结合则几乎不起任何作用，而CD11/CD18与其配体的相互作用上升到关键地位。

已经粘附于血管内皮细胞的中性粒细胞L-selcetin分子表达水平显著下降，在趋化因子（如膜结合IL-8）的诱导下，CD11/CD18表达水平则明显升高。

细胞粘附分子在生物学中的作用细胞粘附分子是一种蛋白质，主要作用是将细胞与周围环境粘附在一起，并促进细胞和细胞之间的黏附。

细胞粘附分子在生物学中扮演着重要的角色，涉及多个方面的细胞活动，如细胞生长、分化、移动、肿瘤侵袭等。

本文将从不同方面探讨细胞粘附分子在生物学中的作用。

1. 细胞黏附及细胞间相互作用细胞粘附分子与细胞膜内的细胞骨架结合，形成所谓的细胞外基质（ECM）与周围环境接触。

这种作用可以保证细胞在外部环境中的定位和连接。

在组织器官的发育、维护和修复中，细胞间的黏附和相互作用非常重要。

例如，在白血球的迁移过程中，协同作用细胞间的黏附分子能够导致白细胞快速移动到损伤部位发挥抗炎反应。

此外，细胞黏附分子如转铁蛋白受体，可以在身体内储存铁元素并将之转运到全身。

2. 细胞信号传导除了作为白血球移动的驱动力之外，细胞黏附分子还可以参与不同细胞中的信号传递。

例如，当细胞外基质与细胞膜上的黏附分子结合时，可以通过激活胞外信号反应激活内在分子，从而促进细胞活动。

细胞信号传递可以直接影响许多基因表达，从而决定细胞活动的命运。

这种作用与肿瘤发展密切相关。

3. 细胞增殖、分裂和转移在自然状态下，细胞黏附分子在细胞增殖和分裂中起着至关重要的作用。

事实上，细胞形态的改变与各过程之间的联系并不明显。

这表明细胞增殖和分裂过程中细胞黏附分子及其许多相关因素的作用非常重要。

例如，在癌症中，细胞与周围环境的缺失导致病理上不稳定的状态，这必然增加了恶性转移的风险。

因此，分子粘附剂可以直接影响肿瘤转移和代表性肿瘤的样本的生长。

结论总之，细胞黏附分子在生物学中的作用非常重要。

它们极大地促进了细胞的生长和黏附，维持并调节着细胞的外部环境，为细胞的正常功能提供了基础。

此外，细胞黏附分子在致病生物中的作用值得深入研究，因此，细胞黏附分子将会在基础和应用生物学研究领域中继续发挥重要作用。

细胞粘附分子的表达与调控研究细胞粘附分子（Cell Adhesion Molecules）是指参与细胞与其周围环境（包括其他细胞、基质、外界刺激物等）的相互作用和连接的分子，具有极其重要的生物学意义。

由于细胞粘附信号通路的异常与各种疾病的发生和发展相关，所以对细胞粘附分子的研究一直是生命科学研究的重要领域之一。

一、细胞粘附分子的分类根据分子结构特点、功能以及表达模式等不同方面，目前已经发现的细胞粘附分子可以分为四类。

其中第一类是积分蛋白，表达在细胞膜上，参与瞬时的细胞-细胞或细胞-基质结合，如Cadherin、Integrin等。

第二类是跨膜黏附分子，表达在细胞膜上，同时与细胞内和外的配体相连，适用于维持长时间点的结合，如Immunoglobulin-superfamily（IgSF）等。

第三类是糖类黏附分子和糖蛋白，参与细胞-糖类和细胞-糖蛋白间的结合，例如Selectin、Mucin等。

最后一类是多肽性黏附分子，参与细胞和其他结构物的连接，例如Hyaluronan、Glycosaminoglycans等。

二、细胞粘附分子的表达调控细胞粘附分子的表达在维持正常生理处于很重要的作用。

其表达的调控主要取决于三个因素：示踪分子、基因转录和基因翻译。

首先，示踪分子可以促进特定细胞类型的迁移和定向。

其通过介导细胞与外部环境的交互作用来激活细胞表面的粘附受体，从而促进细胞定向迁移。

其次，基因转录可以调节特定细胞或组织表达的特定细胞粘附分子和相关成分。

对于某些物种，激素抑制剂和转录因子的呈现方式也可以改变细胞表面粘附受体的表达方式。

除此之外，还有非翻译后修饰和分泌促进等内部调控过程。

其中，非翻译后修饰包括糖基化、磷酸化、硝化、脱乙酰化及胞内降解等。

这些修饰通过改变功能性以及表面识别性质，进而影响细胞表面粘附受体的作用和表达。

三、细胞粘附分子的功能和意义细胞粘附分子不仅参与生理状态下正常的细胞-细胞间和细胞-基质间的粘附作用，而且还在很多疾病中扮演重要的角色。

细胞粘附分子1. 介绍细胞粘附分子（cell adhesion molecules，简称CAMs）是一类广泛存在于生物体内的蛋白质，起到细胞与细胞之间或细胞与基质之间相互黏附和相互作用的重要作用。

它们通过参与细胞间的黏附、信号传导、细胞外基质重构等过程，调节多种生物学过程，如组织发育、免疫应答、肿瘤转移等。

2. 结构和分类根据其结构和功能特点，细胞粘附分子可以分为三大类：整合素（integrin）、选择素（selectin）和免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily）。

这些分子通常由多个亚基组成，并通过不同的结构域实现其功能。

2.1 整合素整合素是一类跨膜受体，由α亚基和β亚基组成。

它们通过连接细胞内的骨架蛋白与外界的基质分子进行相互作用。

整合素在机体中广泛存在，并参与多种重要的生理过程，如血小板聚集、细胞黏附和迁移等。

2.2 选择素选择素是一类单链跨膜蛋白，分为P-选择素、E-选择素和L-选择素等多个亚型。

它们主要参与炎症反应和免疫应答过程中的细胞间黏附。

选择素通过与其配体结合，介导白细胞滚动、粘附和迁移。

2.3 免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族是一类具有相似结构域的蛋白质，包括IgG、IgM、IgA等多种亚型。

这些分子通过其Ig-like结构域参与细胞间的黏附和信号传导。

免疫球蛋白超家族成员在免疫系统中起到重要的作用，如抗原识别、淋巴细胞激活等。

3. 功能和作用3.1 细胞黏附细胞黏附是细胞与细胞之间或细胞与基质之间相互接触并保持连接的过程。

细胞粘附分子通过其特定的配体结合能力，调节细胞间的黏附程度。

细胞黏附不仅参与了组织的构建和稳定，还影响细胞的形态、迁移和信号传导等生物学过程。

3.2 信号传导细胞粘附分子与其配体结合后，可以通过激活多种信号通路来调控细胞的功能。

例如，整合素与基质分子结合后可以激活PI3K/Akt和MAPK等信号通路，影响细胞增殖和存活。

选择素介导的黏附也可以激活下游信号通路，如NF-κB、JNK等，参与炎症反应和免疫应答。

细胞黏附分子的结构与功能细胞是生命的基本单位，而细胞黏附分子是细胞间以及细胞与周围环境相互作用的重要分子。

它们在细胞黏附、生长、分化和运动等生命过程中起着至关重要的作用。

本文将从细胞黏附分子的结构和功能两个方面进行阐述。

一、细胞黏附分子的结构细胞黏附分子是一类膜担体分子，由多个亚型构成，根据分子结构和功能特点可分为三类。

第一类细胞黏附分子为整合素，它们是膜外分子，具有α和β两个亚基，可以形成不同的异源二聚体。

第二类细胞黏附分子为选择素，主要在内皮细胞膜中，负责白细胞粘附和迁移，其结构为IgG超家族蛋白结构。

第三类细胞黏附分子为黏附分子，它们是膜担体分子，也是Ig超家族蛋白结构，主要参与细胞－细胞和细胞-基质的黏附作用。

以选择素为例，它的结构由Ig-like结构域、EGF-like结构域和是酰基转移酶结构域组成。

其中Ig-like结构域再次分为N和C两个结构域，E选在VE默认记忆术中代表的是血管内皮细胞，通过α和β两个亚单元之间的黏附，促进白细胞与血管内皮细胞的黏附。

此外，不同种类的选择素具有不同的Ig-like结构域数目和分布，从而实现了选择素的多样性。

二、细胞黏附分子的功能1、介导细胞粘附在细胞黏附的过程中，选择素、整合素和黏附分子等细胞黏附分子发挥了极为重要的作用。

其中，选择素主要介导白细胞在炎症等状态下黏附于血管内皮细胞，并促进白细胞移动穿过血管壁。

整合素主要介导细胞与基质的黏附、细胞与细胞之间的黏附，从而实现细胞在组织工程和生命过程中的黏附等细胞－细胞以及细胞－外界的相互黏附。

2、调节生长和分化多数的选择素和黏附分子能够黏附细胞膜中的生长因子受体，从而调节细胞的生长和分化。

例如，选择素能够调节血管新生和肿瘤细胞的生长、扩散和迁移，黏附分子则能够调节神经元的生长和突触形成。

3、参与疾病发生和发展许多与细胞黏附相关的分子在疾病的发生和发展中起到了作用。

例如，整合素与肿瘤的转移以及心血管疾病等具有重要联系，选择素在癌症、免疫和炎症等疾病的治疗中也有着潜在的临床应用价值。

第一节粘附分子的种类和结构目前按粘附分子的结构特点可将其分为以下四类：（1）粘合素家族（integrin family)的粘附分子；（2）免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily,IGSF)的粘附分子；（3）凝集素家族（selectin family);(4)钙离子依赖的细胞粘附素家庭（Ca2+-dependent cell adhesion molecule family)的粘附分子或称Cadherin。

此外还有一些其它未归类的粘附分子。

一、粘合素超家族国内将integrin译为粘合素、整合素等，本书暂命名为粘合素。

integrin是最初在1986年提出的概念，描述一个膜受体家族，此家族的粘附分子主要介导细胞与细胞外基质的粘附，使细胞得以附着而形成整体（integration），故得名。

此外，粘合素家族的粘附分子还介导白细胞与血管内皮细胞的粘附。

图2-1 integrin分子的结构（示意图）注：a .integrin分子电镜下所见（模式图），黑区部分显示integrin分子α、β亚单位所组成的球部，为配体结合域；b.integrin分子的结构模式图，显示出α亚单位的二价阳离子（Mg2+）结合区和α、β亚单位的重复序列。

（一）粘合素分子的基本结构粘合素家族的粘附分子都是由α、β两条链由非共价键连接组成的异源双体（heterodimer)，α、β链均为Ⅰ类穿膜蛋白。

α链的分子量为120～210kKa，β链的分子量为90～130kDa，个别β链（如β4）分子量为220kDa。

不同的α链（或称α亚单位）或β链（或称β亚单位）氨基酸序列有不同程度的同源性，在结构上有其共同的特点。

α和β亚单位均由胞膜外区、胞浆区、穿膜区三部分组成。

胞浆区一般较短，可能和细胞骨架相联。

空膜区富含疏水氨基酸。

β亚单位的胞膜外区含有4个富含半胱氨酸的重复序列，靠近外侧N端的40～50kDa的氨基酸残基通过链内二硫键紧密折叠在一起；α亚单位的胞膜外部分有7个同源重复序列，靠近外侧N端的3个或4个重复序列中含有Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp或类似结构，与integrin分子结合二价阳离子（Mg2+）有关，并与β亚单位共同构成粘合素分子的配体结合部位，其中α亚单位的二价阳离子结合区与 integrin分子配体结合的特异性和亲和力有关。

细胞黏附分子的作用机制与应用细胞黏附分子是一类广泛存在于生物体内的蛋白质，它们负责在细胞间、细胞和基质之间进行细胞黏附和黏附分子应答。

细胞黏附分子的作用机制及其在生物医学领域中的应用是生物科技研究中的热点和难点之一。

一、细胞黏附分子的分类按其分子结构和作用方式的不同，细胞黏附分子可分为四大类：整合素、选择素、黏附素和免疫球蛋白超家族（IgSF）黏附分子。

1.整合素整合素是由细胞膜上的蛋白质和外域蛋白组成的一种亚单位膜蛋白复合物，负责将细胞与外界环境连接在一起。

整合素能够识别并结合到细胞外基质内的蛋白质，使细胞形成数目庞大的群体性生长。

2.选择素选择素是一种黏附蛋白，它能够通过在白细胞和内皮细胞表面的相互作用中发挥作用。

选择素可向循环中运动的白细胞提供信号，使其能够定向地进入炎症部位，从而对免疫系统起到重要作用。

3.黏附素黏附素是一种膜结构蛋白质，参与了类似基底膜和上皮细胞等组织的形成。

它在组织内和生物体内分明有不同的作用，如在组织内起粘贴并支持细胞迁移，而在生物体外起着维持细胞外基质的稳定性等作用。

4.IgSF黏附分子IgSF黏附分子是一类包含免疫球蛋白结构域的蛋白质，多带有紫外-可见光谱的氨基酸残基。

在免疫系统中，IgSF黏附分子被认为是黏附分子的重要组成部分。

它们通过与内皮细胞、白细胞和外界环境的结合，调节了细胞信号传递和细胞间的相互作用。

二、细胞黏附分子的作用机制细胞黏附分子的作用机制是复杂的，它涉及多种信号传递途径、多种生物学过程的协同作用。

在许多细胞类型中，黏附分子可通过多种的信号通路实现它的作用，例如：整合素可以通过信号转导通路抑制凋亡过程和上皮-间质转变（EMT）等过程。

以选择素为例，它可与IgSF型粘附分子和P-selectin相互作用。

在粘附的同时，它可使白细胞和内皮细胞，并在下一个步骤中引发细胞抗炎反应。

三、细胞黏附分子的应用基于细胞黏附分子的生物医用领域应用向来引起过人关注，其具有广泛的应用前景。