紧密连接的结构与功能

・３８４・　旦　生堕堡室　ｊ十　生亘　查　旦　３　５龃Ｊ　Ｉｎｔ　Ｒｅｐｒｏｄ　Ｈｅａｈｈ／Ｆａｍ　Ｐｌａｎ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１３，Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．５　

紧密连接的结构与功能　

赵海君钱　易综述崔毓桂　刘嘉茵审校　・综述・　

【摘要】紧密连接（ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ，Ｔｊ）是上皮细胞：ＬＩＮ￣－－种重要的连接复合体，由跨膜蛋白家族　（ｏｃｃｌｕｄｉｎ和ｃｌａｕｄｉｎ）、膜周蛋白家族（ｚｏ蛋白）等构成，起着细胞旁通透屏障和维持细胞极性的作用。多种生　理、病理因素参与改变紧密连接结构和功能，如血氧浓度（缺氧）、激素、炎症因子以及雌激素等。紧密连接结　构和紧密连接相关因子在正常子宫内膜和胎盘组织中均有表达，与妊娠病理生理的发生发展密切相关。　【关键词】紧密连接部；通透性；细胞极性；缺氧　

Ｔｉｇｈｔ　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＺＨＡ０　Ｈａｉ　Ｊａｎ，ＱＩＡＮ　Ｙｉ，ＣＵＩ　Ｙｕ—　，ＬＩＵ　Ｊｉａ一，，　ｎ．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｆｉｒｓｔ　Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００２９，　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＣＵＩ　Ｙｕ－ｇｕｉ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｕｉｙｇｎｊ＠ｎｊｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｊｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ　ｃｅｌｌｓ，ｗｉｔｈ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｒｒｉｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ　ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕｌａｒ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　ｃｅＵｕｌａｒ　ｐｏｌａｒｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｆａｍｉｌｉｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ（ｓｕｃｈ　ａｓ　ｏｃｃｌｕｄｉｎｇ，　ｃｌａｕｄｉｎ）ａｎｄ　ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ（ｓｕｃｈ　ａｓ　ＺＯ　ｐｒｏｔｅｉｎ）．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｂｙ　ｍａｎｙ　ｐｈｙｓｉｏ一／ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ａｎｏｘｉａ，ｈｏｒｍｏｎａｌ，ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｅｓｔｒｏｇｅｎ．Ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａｌｒｅａｄｙ　ｂｅｅｎ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ｈｕｍａｎ　ｕｔｅｒｉｎｅ　ｅｎｄｏｍｅｔｒｉｕｍ　ａｎｄ　ｐｌａｃｅｎｔａ．Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｏｓｅ　ｔｉｓｓｕｅｓ　ａｎｄ　ｏｒｇａｎｓ．Ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｍａｙ　ｂｅ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｇｎａｎｃｙ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｔｉｇｈｔ　ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ；Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ＣｅＨ　ｐｏｌａｒｉｔｙ；Ａｎｏｘｉａ　（‘，ＩｎｔＲｅｐｒｏｄＨｅａｌｔｈ／ＦａｍＰｌａｎ，２０１３，３２：３８４—３８６）　

紧密连接（ｔｉｇｈｔ　ｉｕｎｃｔｉｏｎ，ＴＪ）存在于上皮细胞之　间、上皮细胞与血管内皮细胞之间，负责调控细胞　

旁离子和溶质分子的跨膜运输及维持细胞极性状　态，与细胞内外通透性相关口１。紧密连接参与形成血　

脑屏障　、肠上皮屏障、血睾屏障、视网膜血屏障、气　血屏障等组织结构，细胞因子和激素等通过多种途　

径调节紧密连接结构组装和功能，缺氧、理化损伤　等病理因素影响紧密连接功能和结构。越来越多的　

研究发现，紧密连接亦表达在人类子宫内膜和胎盘　组织，参与正常妊娠过程的维持；其结构和功能异　

常可影响妊娠期子宫内膜容受性、胎盘植入及黄体　功能，参与病理妊娠的发生和发展。　

１紧密连接结构　人体上皮细胞之间相邻细胞侧膜的顶部存在３　

种连接复合体结构，即紧密连接、黏附连接和桥粒　

连接，主要由３种超家族蛋白构成，包括跨膜蛋白家　

族：ｏｃｃｌｕｄｉｎ￣ｃｌａｕｄｉｎ以及膜周蛋Ｉ￣Ｉ（ｚｏｎｕｌａｅ　ｏｃｃｌｕｄｅｎｔｅ，　

基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２０１２ＣＢ　９４４９０２、２０Ｏ６ＣＢ９４４００５）　作者单位：２１００２９南京医科大学第一附属医院生殖医学科　通信作者：崔毓桂，Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｕｉｙｇｎｊ＠ｎｊｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　ＺＯ）家族，主要是ＺＯ蛋白家族，跨膜蛋白是主要成分。　Ｏｃｃｌｕｄｉｎ蛋白具有两种不同的亚型，结构特点　

为：４次跨膜，形成２个胞外环状结构ｆ３＿。其广泛表达　于细胞基侧膜顶端，与胞浆中其他蛋白（如ｚＯ蛋白）　相互结合形成紧密连接的基本结构。在上皮细胞和　

内皮细胞中，ｏｃｃｌｕｄｉｎ的定位与其磷酸化状态密切相　

关。研究发现，ｏｃｃｌｕｄｉｎ磷酸化可进一步增￣ｏｃｃｌｕｄｉｎ　的活性，增加上皮细胞的跨上皮电阻（ＴＥＲ），影响上　

皮细胞的跨膜转运功能　。Ｃｌａｕｄｉｎ蛋白（又称闭合蛋　白），聚合于细胞质膜上构成紧密连接复合物的主　

链。Ｃｌａｕｄｉｎ家族成员具有相同的结构，均由４个跨膜　结构域组成，细胞外形成２个环状结构，氨基和羧基　

末端位于细胞质内，羧基末端在信号转导中发挥重　

要作用，其上存在特异性ＰＤＺ（ＰＳＤ一９５／ＤＬＧ／ＺＯ１）结　合区。胞外形成２个长度不等的外环，通过同源或异　

源性方式接触，形成开放性或封闭性细胞问孔道，　不同介质根据大小和电荷不同选择性通过细胞问　

转运通道。经典ｃｌａｕｄｉｎ蛋白包括ＣＬＤＮ１ｔ￣、ＣＬＤＮ４、　ＣＬＤＮ５、ＣＬＤＮ８、ＣＬＤＮ１　１、ＣＬＤＮ１４和ＣＬＤＮ１９。研究　发现，ＣＬＤＮ１１敲除的雄性小鼠睾丸和中枢神经系　

统紧密连接破坏，引起不育和神经发育异常嗍。ＺＯ超　

家族蛋白是构成紧密连接结构的基础，广泛分布于　国际生殖健康／计划生育杂志２０１３年９月第３２卷第５期Ｊ　Ｉｎｔ　Ｒｅｐｒｏｄ　Ｈｅａｈｈ／Ｆａｍ　Ｐｌａｎ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１３，Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．５　

人体组织器官。ＺＯ蛋白属于膜相关鸟苷酸激酶家族　

（ＭＡＧＵＫ），ＺＯ蛋白包含３个异构体￣［ＩＺＯ１、ＺＯ２　和　ＺＯ３，三者以异聚体形式组成复合体【８］。ＺＯ蛋白与细　

胞内细胞骨架纤维蛋白形成广泛联系，同时与　ｏｃｃｌｕｄｉｎ和ｃｌａｕｄｉｎ、ｃｉｎｇｕｌｉｎ、连接黏附蛋白（ＪＡＭ）等　相连，从而将紧密连接结构锚定在细胞骨架蛋白　

上，形成稳定的紧密连接结构复合体【９】。其他紧密连　

接相关蛋白￣ＩＪＡＭ和ｃｉｎｇｕｌｉｎ、ｓｙｍｐｌｅｋｉｎＩ）２及细胞骨　架蛋白等均定位在细胞紧密连接处，在紧密连接复　

合体完整性和功能发挥中起促进作用。　

２紧密连接功能　紧密连接封闭细胞缝隙，使相邻的细胞紧密贴　

合在一起，形成细胞间天然的物理屏障，起着选择　性通透和维持细胞极性、维持细胞内环境稳态参与　

细胞增殖的作用㈣。　２．１选择性通透的作用　紧密连接形成细胞旁选　

择性渗透屏障调节离子和大分子物质的细胞旁转　运、控制离子和溶质分子沿细胞间隙自由进入体　

内；调控不同细胞形成独特的电渗透梯度和化学渗　

透梯度维持身体内稳态［６］。跨膜蛋白ｃｌａｕｄｉｎ与　ｏｃｃｌｕｄｉｎ的组合是影响紧密连接通透性的主要因素。　直线纤维型ｃｌａｕｄｉｎ可形成广泛的网络结构，短条状　

ｏｃｃｌｕｄｉｎ插入到该网络中形成复杂的纤维网络。该网　络结构处在动态的组装和去组装的状态，从而调节　

不同物质的选择性通透［６１。　２．２维持细胞极性体外培养细胞的细胞极性与　

紧密连接结构呈现同时相的变化，均由Ｃａ２＋依赖的　

机制调控。细胞极性是上皮细胞的标志性特征之　

一，主要由细胞内脂质变化决定，但维持其极性状　

态离不开紧密连接Ｉ１】】。紧密连接将细胞分为顶部的　脂质成分区和基底部的蛋白质区两个完全不同的　

液性空间，不同的转运体和受体等膜分子由紧密连　接定位在各自的局限功能区域，如选择性通透Ｍｇ２　

的通道位于细胞顶部和基底侧膜，而Ｎａ＋Ｊ￣／道多存在　于细胞基底侧膜［１２】。　

３紧密连接结构与功能的调节因素　

３．１缺氧损伤　缺血缺氧损伤紧密连接结构和功　

能。研究表明，缺氧或缺血再灌注对血脑屏障、视网　膜血屏障、气血屏障的影响主要表现为紧密连接蛋　

白的表达和定位的改变。缺氧可通过蛋白激酶ｃ　（ＰＫＣ）通路引起大鼠脑组织中紧密连接相关因子　

ＣＬＤＮ５、ｏｃｃｌｕｄｉｎ、ＺＯ１表达缺失，伴有血脑屏障通透　・３８５・　

性增加【ｌ３】。缺氧影响紧密连接分子的分布。血脑屏障　

中膜周蛋白ＺＯ１以及跨膜成分ｏｃｃｌｕｄｉｎ和ｃｌａｕｄｉｎ沿　

细胞膜连续分布，缺氧初期ＺＯ　１仍表达在细胞膜上，　随着缺氧时间延长，ＺＯ１逐渐迁移到胞质中，最后进　入胞核㈣。ｏｃｃｌｕｄｉｎ蛋白在缺氧条件下表达量无明显　变化但重新分布，大量分布在胞质中＿】５１。紧密连接蛋　

白破坏细胞定位使通透性增加ｎ６１。　缺氧引起的细胞紧密连接改变的确切机制还　

不太清楚，目前认为与血管内皮生长因子（ＶＥＧＦ）、　ｃａｎ、蛋白磷酸化等信号转导途径有关。此外，丝氨　

酸和酪氨酸残基磷酸化与低氧诱导的细胞紧密连　接改变有关。ＶＥＧＦ可刺激ｏｃｃｌｕ‘ｄｍ和ＺＯ１的酪氨酸　

磷酸化，使ｏｃｃｌｕｄｉｎ蛋白表达下调，上皮和内皮细胞　

的细胞间物质通透性增加。ＺＯ１的丝氨酸、苏氨酸和　酪氨酸残基均存在磷酸化位点，增￣Ｈｚｏ　ｌ磷酸化使　

ＺＯ１与跨膜蛋白连接减少，进而改变ＺＯ１在细胞内的　定位。在体外模型中，脑微血管内皮细胞缺氧处理　

２４　ｈ后ＶＥＧＦ的表达上调，介导单层细胞渗透性改　变，同时ＺＯ１的定位改变、表达降低、磷酸化水平升　

高、ｃｌａｕｄｉｎ５蛋白的表达和定位均改变【１７Ｊ。　３．２炎症因子调节一些炎症因子调控紧密连接　

结构与功能。在肠上皮屏障中＾ｙ干扰素（ＩＦＮ一　）和肿　瘤坏死因子￣（ＴＮＦ一仅）影响紧密连接，引起肠黏膜　

屏障破坏、渗透性异常，导致肠道炎症性疾病的发　

生发展。ＴＮＦ—　增加肠上皮细胞旁的通透性，降低屏　障的ＴＥＲ［　】。ＴＮＦ～　通过激活核转录因子ＫＢ、ｐ５０／ｐ６５　亚基，启动肌球蛋白轻链激酶（ＭＬＣＫ）的基因转录，　

影响紧密连接分子的表达和分布。ＭＬＣＫ蛋白的磷　

酸化使得ＺＯ１和ｏｃｃｌｕｄｉｎ及紧密连接周围骨架蛋白　Ｆ－ａｃｔｉｎ￣Ｓ新分布，导致紧密连接破坏，通透Ｉ生增加。　

３．３雌激素调节人宫颈阴道上皮细胞表达　ＣＬＤＮ４和ｏｃｃｌｕｄｉｎ蛋白，但仅ｏｃｃｌｕｄｉｎ蛋白受雌激素　

调控，呈现剂量和时间的依赖性改变。体外培养人　宫颈阴道细胞时）ＪＩＡ１７［３一雌二醇，７２　ｈ后细胞间紧　

密连接阻抗（ＲＴＪ）明显降低、液体渗透增加。雌激素　具有加强内皮细胞完整性、改善内皮细胞紧密连接　

屏障功能。在肠上皮研究中，雌激素通过雌激素受　体Ｂ（ＥＲＩ３）上调ｏｃｃｌｕｄｉｎ和ＪＡＭ　的表达，从而降低细