3.051/BE.340 第七讲细胞一表面相互作用:对生物材料的宿主应答 暴露在生物流体中的合成表面吸收蛋白质一它是如何协调机体对生物材料的最终反应的? 蛋白质一细胞相互作用 蛋白质(溶液中或表面)与细胞“受体”结合 生理学反应 蛋白配位体 结合位点 横跨膜领域 胞外领域 细胞膜领域 尾部〕 细胞表面受体:膜植入蛋白或糖蛋白控制信号传导和细胞粘附(大约100种/细胞!) 配位体一受体键合媒介: ●粘连 收缩 游动 分泌 增殖
1 3.051/BE.340 第七讲 细胞－表面相互作用：对生物材料的宿主应答 暴露在生物流体中的合成表面吸收蛋白质－它是如何协调机体对生物材料的最终反应的？ 蛋白质－细胞相互作用 蛋白质（溶液中或表面）与细胞“受体”结合 ⇒ 生理学反应 细胞表面受体：膜植入蛋白或糖蛋白控制信号传导和细胞粘附（大约 100 种/细胞！） 配位体－受体键合媒介： z 粘连 z 收缩 z 游动 z 分泌 z 增殖
3.051/BE.340 细胞粘附机制 通过结合在其它蛋白质特殊多肽序列上的粘附受体,细胞粘附在其它细胞和细胞外基质 (ECM)上。 钙黏附素类:黏附细胞 细胞骨架的 与细胞之间的受体 肌动蛋白 Ca2-依赖键合 通过His-Ala-Va附着(HAV) 焦点接触 整合素类:胞外基质中细胞粘 付在蛋白质上 oeoe● o o000 0 整合素结构 Ca2+/Mg2+-依赖键合 >附着于 Arg-Gly-Asp(RGD) a亚单位 β亚单位 Leu- Asp Val(LDV和其它 120-180kD 90-210kDa 2结合的亚单位一大约有22种a/β有不同配位键的结合 连接到胞外基质中的纤维连接蛋白、体外连接蛋白、肌腱抗原、胶原质、层粘蛋白,并 接到细胞计数一受体( ICAMs:细胞内细胞一关联的基质蛋白质) ≯连接血浆蛋白纤维原,X因子(凝结物),C3bi 典型的受体/配位体Kd~100-10mol/L 在细胞膜D~100cm/s中2D扩散 整合素丛集 i)复原细胞骨骼蛋白质(踝蛋白,粘着斑蛋白,肌动蛋白) →协调牵引(焦点接触) i)复原细胞骨骼信号分子(例如,酪氨酸激酶) →协调细胞分泌
2 3.051/BE.340 细胞粘附机制 通过结合在其它蛋白质特殊多肽序列上的粘附受体，细胞粘附在其它细胞和细胞外基质 （ECM）上。 ¾ 2 结合的亚单位－大约有 22 种α/β有不同配位键的结合 ¾ 连接到胞外基质中的纤维连接蛋白、体外连接蛋白、肌腱抗原、胶原质、层粘蛋白,并 接到细胞计数－受体（ICAMs：细胞内细胞－关联的基质蛋白质） ¾ 连接血浆蛋白纤维原，X 因子（凝结物），C3bi ¾ 典型的受体/配位体 Kd～10-6-10-7mol/L ¾ 在细胞膜 D～10-10cm2 /s 中 2D 扩散 ¾ 整合素丛集： i)复原细胞骨骼蛋白质（踝蛋白，粘着斑蛋白，肌动蛋白） ⇒ 协调牵引（焦点接触） ii)复原细胞骨骼信号分子（例如，酪氨酸激酶） ⇒ 协调细胞分泌 细胞骨架的 肌动蛋白 钙黏附素类：黏附细胞 与细胞之间的受体 ¾ Ca2+-依赖键合 ¾ 通过 His-Ala-Val 附着（HAV） 焦点接触 整合素类：胞外基质中细胞粘 附在蛋白质上 ¾ Ca2+/Mg2+-依赖键合 ¾ 附着于 Arg-Gly-Asp (RGD), Leu-Asp_Val (LDV),和其它 整合素结构 α 亚单位 120-180kDa β 亚单位 90-210 kDa
3.051/BE.340 与细胞受体结合的粘附蛋白质存在于胞外基质中 胞外基质功能 固定细胞 控制细胞定位 调节细胞生长 维持细胞差异 为组织更新提供支架 胞外基质组成 ≯纤维性蛋白质:胶原(强度),弹性蛋白(弹性) 内纤维状基质:蛋白多糖(GAG一蛋白质分子) 粘附糖化蛋白:纤连蛋白,层粘蛋白等 骨头、牙齿形成时的固化 能够“重塑”:分解和再生 粘附蛋白质能够结合细胞整合素,其它胞外基质分子或血浆蛋白 IDAP 纤连蛋白区域 LDVIREDV RGD细胞 纤维蛋白 肝素 胶原 细胞肝素纤维蛋白 粘附蛋白在受伤和外界材料介入时人体响应过程中起着首要的作用
3 3.051/BE.340 与细胞受体结合的粘附蛋白质存在于胞外基质中 胞外基质功能： ¾ 固定细胞 ¾ 控制细胞定位 ¾ 调节细胞生长 ¾ 维持细胞差异 ¾ 为组织更新提供支架 胞外基质组成： ¾ 纤维性蛋白质：胶原（强度），弹性蛋白（弹性） ¾ 内纤维状基质：蛋白多糖（GAG－蛋白质分子） ¾ 粘附糖化蛋白：纤连蛋白，层粘蛋白等 ¾ 骨头、牙齿形成时的固化 ¾ 能够“重塑”：分解和再生 粘附蛋白质能够结合细胞整合素，其它胞外基质分子或血浆蛋白 粘附蛋白在机体对损伤和外源性物质介入体内的应对方面起着首要的作用。 粘附蛋白在受伤和外界材料介入时人体响应过程中起着首要的作用
3.051/BE.340 基本组织细胞类型和功能 细胞类型 组织功能 例子 上皮 覆盖外部(如,皮肤)和内部(如,肠、 内皮细胞 血管)的表面 连接 支撑其它机体组织,覆盖神经和血管纤维原细胞(ECM再生),软 骨,骨 专门用于收缩 平滑肌,骨骼肌,心肌 神经 产生电信号和分泌神经传递素 脑细胞,外围神经 皮肤细胞 结缔组织细胞 s4 e 肌肉细胞 粒细胞 骨细胞
4 3.051/BE.340 基本组织细胞类型和功能 细胞类型 组织功能 例子 上皮 覆盖外部（如，皮肤）和内部（如，肠、 血管）的表面 内皮细胞 连接 支撑其它机体组织，覆盖神经和血管 纤维原细胞（ECM 再生），软 骨，骨 肌肉 专门用于收缩 平滑肌，骨骼肌，心肌 神经 产生电信号和分泌神经传递素 脑细胞，外围神经
3.051/BE.340 受伤组织反应:炎性反应 目标:毁坏或延缓异体活动,启动治愈过程 机制:从血浆或细胞中得到“连锁反应”信号 植入生物材料激活两种协同连锁反应信号: 1)凝结物连锁反应一包括大约12种蛋白质 2)补体旁路途径一包括大于20种蛋白质 宿主反应遵循以下顺序: 损伤 时间 几 秒/分钟 血液一材料相互作用 小时 临时基质形成 性炎症反应 天 慢性炎症 粒组织 几 异体反应 星期 纤维化/纤维性微囊形成
5 3.051/BE.340 受伤组织反应：炎性反应 目标：毁坏或延缓异体活动，启动治愈过程 机制：从血浆或细胞中得到 “连锁反应”信号 植入生物材料激活两种协同连锁反应信号： 1） 凝结物连锁反应－包括大约 12 种蛋白质 2） 补体旁路途径－包括大于 20 种蛋白质
3.051/BE.340 1.凝结连锁反应 当无伤害或异体材料存在时,凝结被表面分泌肝素的血管的内皮细胞层所阻止。 肝素:-多糖w/S0和C00电荷 提供电子空间排斥 电多糖一蛋白质复合物 交感能 与膜表面间的距离 支撑受体的特殊吸引 膜表面非特异性
6 3.051/BE.340 1.凝结连锁反应 当无伤害或异体材料存在时，凝结被表面分泌肝素的血管的内皮细胞层所阻止。 肝素：-多糖 w/SO3-和 COO- 电荷 -提供电子空间排斥
3.051/BE.340 损伤→血管化粘连组织原位释放流体、蛋白质和血细胞 血管舒张→变红或膨胀 例如异体表面或受伤组织对血浆蛋白的吸收(例如,纤维蛋白) 血小板(250M/c,0.3vo1%)通过aⅢb/β3(gpⅡb/Ⅲa)受体(大约40,000/细胞) 吸附血浆蛋白(FGN,WN,FN)和通过a1B1(gpIb)受体(大约15,000/细胞)吸附 外部的胶原 ●血小板键合触发了储存的小颗粒释放到胞外环境中(通过焦点接触协调) 储藏的微粒 血小板特异性蛋白质 血浆蛋白质 O 凝固因子 AIP Ca2+,复合胺 (神经传递素) -酶〔酸性水解酶〕
7 3.051/BE.340 损伤 ⇒ 血管化粘连组织原位释放流体、蛋白质和血细胞。 z 血管舒张 ⇒ 变红或膨胀 z 例如异体表面或受伤组织对血浆蛋白的吸收（例如，纤维蛋白） z 血小板（250M/cc，0.3vol％）通过 αⅡb/β3 (gpⅡb/Ⅲa)受体（大约 40,000/细胞） 吸附血浆蛋白（FGN，VN，FN）和通过α1β1（gpIb）受体（大约 15,000/细胞）吸附 外部的胶原。 z 血小板键合触发了储存的小颗粒释放到胞外环境中（通过焦点接触协调） 3.051/BE.340
3.051/BE.340 颗粒的释放增加表面上受体的表达并恢复表面其它的血小板到达该部位 趋化性:细胞沿着化学梯度迁移 Y=° ●通过纤维蛋白桥血小板聚集,形成一个“塞子”降低血流的速度 当X因子把血浆蛋白的凝血素(大约100g/m1)转变为凝血酶时,血小板表面激活酶 活的复杂系列串联反应 凝血酶粘结纤维蛋白原形成不溶性纤维蛋白,该蛋白交联血小板凝块形成血栓或凝块
8 3.051/BE.340 z 颗粒的释放增加表面上受体的表达并恢复表面其它的血小板到达该部位 趋化性：细胞沿着化学梯度迁移 z 通过纤维蛋白桥血小板聚集，形成一个“塞子”降低血流的速度 z 当 X 因子把血浆蛋白的凝血素（大约 100µg/ml）转变为凝血酶时，血小板表面激活酶 活的复杂系列串联反应 z 凝血酶粘结纤维蛋白原形成不溶性纤维蛋白，该蛋白交联血小板凝块形成血栓或凝块