第十一章细胞连接 与细胞粘附分子 CELL JUNCTION AND CELL ADHESION MOLECULES
细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构称为细胞连接(cell junction)。细胞连接 的体积很小，只有在电镜下才能观察到。可分为三大类，即：封闭连接(occluding junction)、锚定连接(anchoring junction)和通讯连s接(communicating junction)。 第一节细胞连接 一、封闭连接 (一)紧密连接(tight junction) 又称封闭小带(zonula occludens),存在于脊椎动物的上皮细胞间（图l1-l),长度约 50-400m,相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质 形成的焊接线网络，焊接线也称嵴线（图11-2,3），封闭了细胞与细胞之间的空隙。上皮细 胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。 紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成，主要的跨膜蛋白为claudin和occludin,另 外还有膜的外周蛋白Z0。 紧密连接的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体 内，从而保证了机体内环境的相对稳定；消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支 持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和 组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮 细胞的紧密连接对Na的渗漏程度比膀胱上皮大I万倍
细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构称为细胞连接（cell junction）。细胞连接 的体积很小，只有在电镜下才能观察到。可分为三大类，即：封闭连接（occluding junction）、锚定连接（anchoring junction）和通讯连接（communicating junction）。 第一节 细胞连接 一、封闭连接 （一）紧密连接（tight junction） 又称封闭小带（zonula occludens），存在于脊椎动物的上皮细胞间（图 11-1），长度约 50-400nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质 形成的焊接线网络，焊接线也称嵴线（图 11-2，3），封闭了细胞与细胞之间的空隙。上皮细 胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。 紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成，主要的跨膜蛋白为 claudin 和 occludin，另 外还有膜的外周蛋白 ZO。 紧密连接的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体 内，从而保证了机体内环境的相对稳定；消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支 持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和 组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮 细胞的紧密连接对 Na+的渗漏程度比膀胱上皮大 1 万倍
图11-1紧密连接位于上皮细胞的上端
图 11-1 紧密连接位于上皮细胞的上端
图11-2兔子上皮细胞的紧密连接（冰冻蚀刻）
图 11-2兔子上皮细胞的紧密连接（冰冻蚀刻）
Solute molecules Solute molecules Tight- junction Cytoplasm Lipid membrane bilayer proteins Tight- junction Intercellular membrane Cytoplasm space proteins Lipid bilayer b 图1-3紧密连接的模式图 (二)间壁连接(septate junctions) 是存在于无脊椎动物上皮细胞的紧密连接（图11-4）。连接蛋白呈梯子状排列，形状非 常规则，连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维。在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形 成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突
图 11-3 紧密连接的模式图 （二）间壁连接（septate junctions） 是存在于无脊椎动物上皮细胞的紧密连接（图 11-4）。连接蛋白呈梯子状排列，形状非 常规则，连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维。在果蝇中一种叫做 discs-large 的蛋白参与形 成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突
图11-4间壁连接存在于无脊椎动物 二、锚定连接 (一)粘合带与粘合班 粘合带(adhesion belt)呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方（图 11-5)。在粘合带处相邻细胞的间隙约15~20nm
图 11-4 间壁连接存在于无脊椎动物 二、锚定连接 （一）粘合带与粘合斑 粘合带（adhesion belt）呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方（图 11-5）。在粘合带处相邻细胞的间隙约 15～20nm
图11-5粘合带位于紧密连接下方 间隙中的粘合分子为E-钙粘素（图11-6）。在质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合 在一起，这些附着蛋白包括：a-,B-,Y-连锁蛋白(catenin)、粘着斑蛋白(vinculin)、-辅 肌动蛋白(a-actinin)和片珠蛋白(plakoslobin)
图 11-5 粘合带位于紧密连接下方 间隙中的粘合分子为 E-钙粘素（图 11-6）。在质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合 在一起，这些附着蛋白包括：α-，β-，γ-连锁蛋白（catenin）、粘着斑蛋白（vinculin）、α-辅 肌动蛋白（α-actinin）和片珠蛋白（plakoslobin）
membrane Apical Epithelial cell Cadherin of Circumferential adjoining cell belt domains of cadherin protein Plasma memb COOH attachment proteins Adherens Basa junction 10 nm 图11-6粘合带结构模型 粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋 白束相结合。于是，相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的 网络，把相邻细胞联合在一起。 粘合斑(adhesion plaque)位于细胞与细胞外基质间，通过整合素(integrin)把细胞中的 肌动蛋白束和基质连接起来。连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑。 (二)桥粒与半桥粒 桥粒(desmosome)存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上 皮细胞之间和心肌中（图11-7）。相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约30m, 质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白(plakoglobin)、桥粒斑蛋白(desmoplakin)等， 形成一厚约15~20m的致密斑。斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异， 如：在上皮细胞中为角蛋白丝(keratin filaments),在心肌细胞中则为结蛋白丝(desmin filaments)。桥粒中间为钙粘素(desmoglein及desmocollin)。因此相邻细胞中的中间纤维通 过细胞质斑和钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络（图11-8）
图 11-6 粘合带结构模型 粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋 白束相结合。于是，相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的 网络，把相邻细胞联合在一起。 粘合斑（adhesion plaque）位于细胞与细胞外基质间，通过整合素（integrin）把细胞中的 肌动蛋白束和基质连接起来。连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑。 （二）桥粒与半桥粒 桥粒（desmosome）存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上 皮细胞之间和心肌中（图 11-7）。相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约 30nm， 质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白（plakoglobin）、桥粒斑蛋白（desmoplakin）等， 形成一厚约 15～20nm 的致密斑。斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异， 如：在上皮细胞中为角蛋白丝（keratin filaments），在心肌细胞中则为结蛋白丝（desmin filaments）。桥粒中间为钙粘素（desmoglein 及 desmocollin）。因此相邻细胞中的中间纤维通 过细胞质斑和钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络（图 11-8）
图11-7桥粒位于粘合带下方 Adjacent plasma membranes Cytoplasmic protein plaque Cadherin Intercellular space Cytoskeletal filaments anchored to cytoplasmic plaque 图11-8桥粒的结构模型
图 11-7 桥粒位于粘合带下方 图 11-8 桥粒的结构模型
半桥粒(hemidesmosome)在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基膜之间（图ll- 9)，它桥粒的不同之处在于：①只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；②穿膜连 接蛋白为整合素(integrin)而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白；③细胞内的附着 蛋白为角蛋白(keratin)。 SER Mm管 Mme RER 200m 图11-9半桥粒连接上皮细胞基面和基膜 三、通讯连接 (一）间隙连接 间隙连接(gap junction)存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有2~4nm的缝 隙（图11-10），而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达0.3μm。在间隙与两层质膜 中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子(connexon),，由6个相同或相 似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径8nm,中心形成一个直径约1.5nm的孔道（图11-11）。通 过向细胞内注射分子量不同的染料，证明间隙连接的通道可以允许分子量小于1.5KD的分子 通过。这表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间 隙连接的孔隙
半桥粒（hemidesmosome）在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基膜之间（图 11- 9），它桥粒的不同之处在于：①只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；②穿膜连 接蛋白为整合素（integrin）而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白；③细胞内的附着 蛋白为角蛋白（keratin）。 图 11-9 半桥粒连接上皮细胞基面和基膜 三、通讯连接 （一）间隙连接 间隙连接（gap junction） 存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有 2～4nm 的缝 隙（图 11-10），而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达 0.3μm。在间隙与两层质膜 中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子（connexon），由 6 个相同或相 似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径 8nm，中心形成一个直径约 1.5nm 的孔道(图 11-11)。通 过向细胞内注射分子量不同的染料，证明间隙连接的通道可以允许分子量小于 1.5KD 的分子 通过。这表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间 隙连接的孔隙