细胞外基质医学知识讲座专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,为何她皮肤不如年轻时候那么水润、光滑了？,细胞外基质医学知识讲座,第1页,第二节 细胞外 基质,ExtraCellular Matrix,ECM,细胞外基质医学知识讲座,第2页,结缔组织中成纤维细胞,细胞外基质医学知识讲座,第3页,ECM,(extracellular matrix),是细胞外大分子组成网络。,可分为三类：,氨基聚糖与蛋白聚糖,-,凝胶样基质,；,胶原和弹性蛋白等,-,纤维网架,结构蛋白,；,非胶原性黏合蛋白，包含纤连蛋白和,层粘连蛋白,-,粘附成份,ECM,主要组成成份,细胞外基质医学知识讲座,第4页,ECM,功 能,1,、物理学功效：,支持、连接、保护、保水、抗压、营养作用。,2,、生物学作用：,ECM,对细胞功效影响作用：形态、增殖、分化、粘着、迁移等。,细胞对,ECM,决定性作用：产生、分子组装、分布、降解。,细胞外基质医学知识讲座,第5页,一、,氨基聚糖和蛋白聚糖,高分子量含糖化合物,氨基聚糖,(,glycosaminoglycan,GAG),：黏多糖,蛋白聚糖,(,proteoglycan,),：糖蛋白,组成亲水性凝胶,赋予组织弹性、抗压性,细胞外基质医学知识讲座,第6页,1,、氨基聚糖,（,GAG,）,1,、,结构：,重复二糖单位聚合而成直链多糖,二糖单位：氨基己糖（,N-,乙酰氨基葡萄糖）、,糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）,2,、电性：强电负性,COO-,SO,3,2-,细胞外基质医学知识讲座,第7页,氨基聚糖,可分为六类：,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,(heparin),硫酸角质素（,KS,）,透明质酸,(HA),是唯一不硫酸化,GAG,，含多达,10,万个糖基。,细胞外基质医学知识讲座,第8页,细胞外基质医学知识讲座,第9页,透明质酸（,HA,）,结构：最简单，不发生硫酸化，含有大量亲水性负电荷基团,形态：呈无规则卷曲状,降解：,透明质酸酶,功效：赋予组织弹性、抗压性促进细胞迁移、增殖,细胞外基质医学知识讲座,第10页,2,、蛋白聚糖（,Proteoglycan,PG,）,1,、结构：,氨基聚糖,(,除,HA,外,),与关键蛋白,共价,结合成糖蛋白,GAG,（除,HA,）,PG,（单体）,关键蛋白,连接蛋白,PG,（多聚体）,HA,细胞外基质医学知识讲座,第11页,(CS),硫酸角质素,KS,PG,连接蛋白,HA,细胞外基质医学知识讲座,第12页,细胞外基质医学知识讲座,第13页,3,、,氨基聚糖,GAG,和蛋白聚糖,PG,功效,使组织含有弹性、抗压性、抗张、维持组织形态、预防机械损伤等,对物质转运有选择渗透性（分子筛）,透光性，角膜中硫酸软骨素和硫酸角质素，阻止血管形成，使角膜柔软且透光,抗凝血，肝素,PG,可与一些凝血因子结合,细胞表面,PG,含有传递信息作用,与组织老化相关，关节软骨、,HA,、,CS,细胞外基质医学知识讲座,第14页,二、,胶原和弹性蛋白,细胞外基质医学知识讲座,第15页,1,、,胶原,（,Collagen,）,含量最多（,25-30%,）、分布广泛,纤维蛋白家族,起源：成纤维细胞,软骨细胞,成骨细胞,上皮细胞等,细胞外基质医学知识讲座,第16页,细胞外基质医学知识讲座,第17页,细胞外基质医学知识讲座,第18页,细胞外基质医学知识讲座,第19页,1,、胶原主要类型及分布,类型：,26,种,(,见表格,),由不一样结构基因编码,分布：组织特异性,IIII,型,-,皮肤,血管壁等,II,型,-,软骨等,IV,型,-,基膜,细胞外基质医学知识讲座,第20页,胶原主要类型,细胞外基质医学知识讲座,第21页,2,、胶原分子结构,由原胶原交联而成，原胶原是三条肽链形成三股螺旋，,三条,多肽链组成三股螺旋结构,富含,Gly,（甘）,Pro,（脯）和,Lys,（赖）,三肽重复序列：,Gly-X-Y,X,：,Pro,；,Y,：,Hypro/Hylys,特征性化学修饰：,Pro,，,Lys,羟基化,Lys,选择性糖基化,glycine,Leng,t,h300nm,细胞外基质医学知识讲座,第22页,细胞外基质医学知识讲座,第23页,原胶原共价交联后成为含有抗张强度不溶性胶原。,胚胎及新生儿胶原因缺乏分子间交联而易于抽提。,随年纪增加，交联日益增多，组织僵硬老化。,细胞外基质医学知识讲座,第24页,3,、胶原合成装配与降解,起源：,成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等,合成：细胞内（细胞核,-,内质网,-,高尔基体,-,分泌小泡）,装配：细胞外,降解：细胞外,细胞外基质医学知识讲座,第25页,（,1,）细胞内合成,细胞核：,链基因转录加工形成,mRNA,rER,核糖体：翻译合成,前体肽链,ER,网腔：切信号肽并,加前肽，形成,前,链,，交联形成三股螺旋结构,-,前胶原,分子,Golgi,体：前胶原（加工修饰）,分泌小泡：前胶原（运输至胞外）,（,2,）细胞外装配,前胶原,-,（前肽酶切去前肽）,胶原分子,-,（有序排列，自我装配）,胶原原纤维,（,collagen,fibril,）,-,（聚集成束）,胶原纤维,（,collagen,fiber,）,细胞外基质医学知识讲座,第26页,1,链基因转录加工形成,mRNA,8,聚集成束,7,有序排列，自我装,配，胶原原纤维,6,前肽酶切去前肽,4,Golgi,体：前胶原加工修饰,3,切信号肽并加前肽，形成前,链，,交联形成三股螺旋结构,-,前胶原分子,2,rER,核糖体：翻译合成前体肽链,5,分泌小泡：前胶原运输至胞外,细胞外基质医学知识讲座,第27页,（,3,）胶原胞外降解,胶原存在、分布稳定，更新转换较慢。但在创伤修复或炎症反应早期，转换速率加紧,降解：,胶原酶,（,collagenase,）,细胞外基质医学知识讲座,第28页,二、弹性蛋白（,elastin,）,弹性蛋白和原纤维蛋白（,fibrillin,）组成弹性纤维（,elastic fiber,）。,细胞外基质医学知识讲座,第29页,1,、结构特点,高度疏水非糖基化纤维蛋白,富含,Gly,、,Pro,极少羟化，无糖基化修饰,呈无规则卷曲状,不含,Gly-X-Y,重复序列，不形成规则三股螺旋,细胞外基质医学知识讲座,第30页,2,、合成与降解,合成与装配：,胞内：可溶性弹性蛋白原,胞外：分子交联装配成弹性纤维网,降解：弹性蛋白酶,3,、功效,组成弹性纤维网络主要成份,与无弹性胶原相互交织，赋予组织,弹性,和,韧性,细胞外基质医学知识讲座,第31页,三、非胶原性黏合蛋白,黏合蛋白：,纤粘连蛋白（,fibronectin,，,FN,）,层粘连蛋白（,laminin,，,LN,）,功效：连接细胞与细胞外基质,细胞外基质医学知识讲座,第32页,细胞外基质医学知识讲座,第33页,1,、,纤粘连蛋白,FN,（,1,）分布广泛：,血浆,FN,可溶，存在于血浆及各种体液；,细胞,FN,不溶，存在于,ECM,、细胞表面，主要由间质细胞分泌产生,（,2,）分子结构,由两个亚基形成二聚体,血浆,FN,：两条多肽链由二硫键交联成二聚体,细胞,FN,：二聚体交联形成多聚体,广泛存在于人和动物组织中，属高分子量糖蛋白,含有各种大分子结合位点,细胞外基质医学知识讲座,第34页,FN,细胞外基质医学知识讲座,第35页,FN,将细胞连接到细胞外基质上,细胞外基质医学知识讲座,第36页,（,3,）,功效,介导细胞与,ECM,粘附,促进细胞迁移：黏附与去黏附,促进创面修复和血液凝固,:,血浆,FN,吸引,Fibroblast,SMC,Endothelial cell,并刺激上皮细胞增生,细胞外基质医学知识讲座,第37页,2,、层粘连蛋白,LN,起源：上皮细胞、内皮细胞、肌细胞等，是胚胎发育过程中出现最早细胞外基质成份,属高分子量黏合糖蛋白，含糖,13-28%,，由一条重,链、二条轻链（、）借二硫键交联而成,与,IV,型胶原共同组成基膜（,BM,）,细胞外基质医学知识讲座,第38页,（,1,）分子,结构,三条多肽链由二硫键交联组成异构三聚体,含有各种大分子结合位点,细胞外基质医学知识讲座,第39页,（,2,）,、功效,组成基膜,（,basement membrane,BM,）,介导,上皮细胞,粘着于基膜,影响细胞粘附、迁移、分化、增殖或凋亡等,细胞外基质医学知识讲座,第40页,一、细胞外基质对细胞生物学影响,1,影响细胞形态结构,不一样细胞含有不一样细胞外基质，介导细胞骨架组装情况不一样，从而表现出不一样形状。,2,影响细胞生存与死亡,定着依赖性：如上皮细胞一旦脱离了,ECM,则会发生失巢凋亡。,细胞外基质与细胞间相互作用,细胞外基质医学知识讲座,第41页,3,调整细胞增殖和分化,定着依赖性生长（,anchorage dependent growth,）。,如成肌细胞在纤粘连蛋白上增殖并保持未分化表型；而在层粘连蛋白上则停顿增殖，进行分化，融合为肌管。,4,参加细胞迁移,细胞迁移依赖于细胞粘附与去粘附，细胞骨架组装与去组装。,细胞外基质医学知识讲座,第42页,二、细胞对,ECM,影响,1,、,ECM,由其所在细胞分泌；,2,、,ECM,成份降解是在细胞控制下进行,ECM,由基质金属蛋白酶和丝氨酸蛋白酶家族联合作用下降解。同时细胞也分泌基质金属蛋白酶和丝氨酸蛋白酶,抑制剂,控制蛋白酶作用,细胞外基质医学知识讲座,第43页,细胞外基质特化结 构,-,基膜,BM,细胞外基质医学知识讲座,第44页,基膜（,BM,）,-,细胞外基质特化结构,细胞外基质医学知识讲座,第45页,特化细胞外基质,分布：上皮、内皮细胞基底部,组成：主要由,LN,、,IV,型胶原,等组成,作用：隔离上皮细胞与结缔组织细胞；,支持上,(,内,),皮细胞生长；,对分子通透含有高度选择性筛滤作用。,基底膜,basal lamina or basement membrane,BM,细胞外基质医学知识讲座,第46页,图,8,单层柱状上皮模式图,细胞外基质医学知识讲座,第47页,图,8,单层柱状上皮模式图,细胞外基质医学知识讲座,第48页,细胞外基质医学知识讲座,第49页,第三节 与疾病关系,一、肿瘤转移与细胞粘附分子、细胞外基质,二、细胞粘附分子与其它疾病,三、细胞外基质与组织纤维化,细胞外基质医学知识讲座,第50页,肿瘤转移与细胞粘附因子、细胞外基质,肿瘤细胞浸润转移从分子水平上能够分为,3,个阶段：,肿瘤细胞之间解黏附和肿瘤细胞与,ECM,之间黏附,;,ECM,降解：肿瘤细胞和宿主细胞分泌蛋白水解酶,使肿瘤细胞周围,ECM,发生降解,;,运动：肿瘤细胞被生长因子及趋化因子诱导,向纵深运动。,此过程重复连续进行,宏观结果即表现为肿瘤细胞向外扩展、侵袭。,细胞外基质医学知识讲座,第51页,现已证实，肿瘤组织中有各种细胞外基质成份和,CAM,改变，且肿瘤细胞还能诱导周围,ECM,发生有利于肿瘤细胞生长和转移重构，这些改变赋予了肿瘤侵袭和转移能力。,细胞外基质医学知识讲座,第52页,（一）肿瘤细胞从原发肿瘤部位脱离,原因：肿瘤细胞表面钙粘素（如,E-,）表示、细胞之间粘附性 基因转染试验证实：钙粘素可限制或逆转肿瘤转移行为,（二）肿瘤细胞穿过基底膜及细胞外基质进入淋巴,S,或血液,S,AM,介导,肿瘤细胞,-,与基底膜、,ECM,粘附释放蛋白酶降解,ECM,、破坏基底膜经过细胞移动血循环,（三）肿瘤细胞在血循环中移动,肿瘤细胞,ICAM-1,表示，而血中,SICAM-1,表示封闭,L2,作用,LC,、,NKC,识别瘤细胞能力 肿瘤细胞经过本身粘附或与纤维蛋白沉积物结合瘤血栓逃防止疫监视 经过整合素家族中,GPb/a,介导与血小板粘附肿瘤细胞逃防止疫监视,细胞外基质医学知识讲座,第53页,(,四）肿瘤细胞与易位器官,EC,选择性粘附,转移性肿瘤细胞在易位器官穿过血管壁第一步是与血管内皮细胞特异性粘附，已证实是由,CAM,介导。而且肿瘤细胞转移所含有器官特异性与不一样器官血管内皮细胞表示,AM,不一样相关,易转移入,皮肤黑色素瘤（表示,41,）,-,肺 （原因：肺血管,EC,上,VCAM-1,表示非常丰实）,易转移入,胃,Ca,、结肠,Ca,（表示,sle,寡糖）,-,肝 （原因：,E-,选凝素主要分布在肝脏）,（五）肿瘤细胞穿过血管基底膜及破坏细胞外基质,“,外向侵袭,”,肿瘤,C,从,Cap,和小,V,进入组织 经过表示整合素粘附分子、,CD44,、,LM,受体等介导与内皮下基底膜（,SEM,）成份粘附在细胞因子、生长因子诱导下肿瘤细胞产生蛋白酶（金属蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶）降解,SEM,成份肿瘤外向转移肿瘤细胞生长、分裂、血管生成转移灶 直接穿过内皮细胞肿瘤外向转移肿瘤细胞生长、分裂、血管生成转移灶,细胞外基质医学知识讲座,第54页,细胞粘附分子与其它疾病,（一）粘附分子在心血管病理过程中作用,AM,与心肌缺血,-,再灌注损伤（,MIRI,）,在心肌缺血,-,再灌注后不一样时间，不一样,AM,作用不一样,再灌注后,20mim,，,PMN,上,L-,选凝素可很快从激活细胞表面释放，造成白细胞滚动状态，这是白细胞与内皮细胞粘附先决条件。伴随再灌注时间延长，,PMN,表面,2,整合素（,CD11/CD18,）表示上调（,4h,）,伴随再灌注时间延长，内皮细胞表面,P-,选凝素（,20mim,）、,ICAM-1(1h),和,E-,选凝素（,4h,）表示上调，心肌细胞表面也出现,ICAM-1,表示,PMN,跨内皮细胞迁移经过,2,整合素,/ICAM-1,途经与心肌细胞粘附，直接释放细胞毒性介质造成其损伤。,应用选凝素、,2,整合素和,ICAM,单克隆抗体在不一样动物,MIRI,模型中均显示了心肌坏死程度减轻，血清,CPK,活性降低等。表明：抗粘附分子治疗可成为临床预防,MIRI,有效路径,AM,与动脉样硬化（,AS,）,在人,AS,病变部位内皮细胞上,VCAM-1,表示上调，经过,VCAM-1/41,整合素路径募集单核细胞，单核细胞又可激活内皮细胞而诱导其上,VCAM-1,、,ICAM-1,、,E-,选择素等表示，以使更多单核细胞侵润。,在人,AS,病变进展时，一些细胞表面,AM,表示则选择性地下调或丧失，最近研究发觉，,AS,病变部位巨噬细胞上,CD11b,和,CD18,表示下调。,细胞外基质医学知识讲座,第55页,（二）粘附分子在炎症、凝血、组织损伤修复中作用,（,1,）,AM,在炎症反应中作用,AM,在以下过程中参加：白血球（,WBC,）在微血管中附壁滚动,、,WBC,激活、,WBC,与血管内皮细胞粘附、,WBC,穿血管游走,AM,在急性炎症、慢性炎症性疾病均发挥作用，而且还是移植排异反应始动原因,AM,介导,WBC,与内皮细胞相互作用炎症细胞浸润,AM,介导淋巴细胞与抗原体呈细胞之间相互作用激活,TLC,效应细胞对移植物细胞杀伤反应,所以人们试图使用阻断粘附方法治疗炎症性疾病。有：特定粘附分子单抗 合成粘附分子配体多肽 人工合成作为选凝素配体寡糖,细胞外基质医学知识讲座,第56页,（,2,）,AM,在止血和凝血中作用,血小板是参加止血，凝血和血栓形成过程主要效应细胞，其与内皮下基底膜及血浆中粘附蛋白之间粘附和血小板相互之间聚集，是由各种粘附分子参加过程。,（,3,）,AM,在组织损伤修复中作用,组织损伤炎症反应,EC,、,WBC,AM,表示,WBC,粘附、游出去除病菌、坏死组织有利于再生、修复,组织修复过程中各种细胞游走是纤连蛋白与其受体结合介导锚着依赖过程。,细胞外基质医学知识讲座,第57页,（三）,AM,参加免疫反应调整,AM,在免疫反应过程中发挥主要作用,CD,4,+,TLC,激活,BLC,激活（靠活化,TLC,表示,AM,介导）,LC,归巢、再循环,细胞外基质医学知识讲座,第58页,细胞外基质与组织纤维化,（一）细胞外基质与肝纤维化,肝纤维化早期时,III,型胶原增多，发展到肝硬化时，,I,型和,II,型胶原均显著增多，且以,I,型为主。,GAG,含量随肝纤维化加重而增加，肝纤维化早期以透明质酸、硫酸软骨素增多为主，肝硬化晚期以硫酸角质素增多为主。,FN,含量在肝纤维化早期大量增加，晚期含量降低。,（二）细胞外基质与肺纤维化,肺纤维化是很多肺疾病晚期表现，尽管病因各异，其早期表现均为肺泡炎、肺泡壁损伤、间质成份改变，而修复障碍是肺纤维化发生关健。,免疫组化及分子杂交显示石英粉尘所致大鼠纤维化组织，,I,、,III,型胶原,mRNA,表示水平上调，早期以,III,型胶原增加为主，晚期以,I,型为主。,将博莱霉素注入小鼠气管内引发肺纤维化，发觉注射后肺泡灌洗液中及肺组织内糖胺多糖含量增加。,细胞外基质医学知识讲座,第59页,（三）细胞外基质与 肾纤维化,肾间质纤维化是各种原因造成肾小管及间质病变最终止果，也是造成终末期肾衰主要原因之一。现有研究表明，,ECM,在肾间质过分沉积是引发肾间质纤维化主要原因，而造成,ECM,大量沉积直接原因，则是肾间质中,ECM,合成增多和分解降低结果。,接收刺激后成纤维细胞，经过一系列形态改变，细胞分裂和合成,ECM,能力显著提升。首先分泌出纤维粘连蛋白，为其它,ECM,成份沉积和胶原形成提供一个支架，后分泌出大量,I,、,III,、,IV,型等胶原前体和层粘蛋白、蛋白多糖等，,ECM,大量产生造成肾间质中,ECM,产生和降解失衡，使过量,ECM,沉积于基质中。,（四）细胞外基质与系统性硬皮病,系统性硬皮病皮损中胶原、纤维粘连蛋白和氨基聚糖等,ECM,成份较正常皮肤显著增加。,胶原,mRNA,表示增加和胶原酶,mRNA,表示下降可能是造成系统性硬皮病患者皮损内胶原过量堆积原因，而且胶原酶表示下降发生在翻译或翻译后水平。,（五）细胞外基质与口腔黏膜下纤维性,(OSF),病变,OSF,组织中主要是,I,、,III,、,V,型胶原，晚期患者组胶原显著增加。,Reichat,等在研究,OSF,病变组织,VI,型胶原及,tenascin,含量时，发觉,VI,型胶原完全缺乏，,tenascin,没有改变，从而提出,OSF,患者,VI,型胶原完全缺乏可能是口腔粘膜硬化原因。,细胞外基质医学知识讲座,第60页,思索题：,1.,细胞外基质怎样分类？,2.,细胞外基质怎样与细胞相互作用？,3.,概述胶原结构特点及装配过程,4.,简述基底膜结构特点及生物学功效,细胞外基质医学知识讲座,第61页,