粘附分子与疾病知识讲义

,粘附分子与疾病,第一节粘附分子的概述,概念adhesionmolecule,AM同义词：细胞粘附分子、粘附受体celladhesionmolecule,CAM由细胞合成的，可促进细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间粘附的一大类分子的总称细胞粘附是指细胞与某一表面的粘附，这一表面可以是其他细胞、基质蛋白或是无生命的物体如留置的导管等。是通过细胞表面的受体-粘附分子来实现的，AM介导的细胞粘附在机体的形态发生、细胞迁移和细胞信息交流中起关键作用,结构,绝大多数AM是存在于膜上的整合糖蛋白由三部分组成：细胞外区较长跨膜区细胞内区较短多数CAM的胞内区通过骨架结合蛋白与细胞骨架成分结合少数CAM通过糖基磷脂酰甘油锚定在细胞膜上。其配体结合部位位于胞外区,分类,钙依赖性粘附素家族（cadherin）整合素家族（integrin）选凝素家族（selectin）免疫球蛋白家族CD44家族（H-细胞粘附素家族，H-CAM）其他:如可溶性粘附分子（sCAM）,配体,同种或异种粘附分子的胞外区细胞外基质细胞表面的寡糖血浆中的可溶性蛋白,调节,目前已知AM的调节因素有：细菌脂多糖（LPS）细胞因子：IL-1、TNF、IFN炎症介质：PAF补体成份胞外信号+细胞表面的受体细胞内多条信号转导通路酪氨酸蛋白激酶AM胞内区磷酸化AM丝/苏氨酸蛋白激酶ABP的磷酸化,第二节重要粘附分子的结构与功能,钙依赖性粘附素家族概念是一类依赖钙的跨膜单链糖蛋白，在钙存在条件下，通过同种亲和性结合介导细胞间的粘附反应组成家族成员30种主要有：上皮-钙依赖性粘附素（E-cadherin）胎盘-钙依赖性粘附素（P-cadherin）神经-钙依赖性粘附素（N-cadherin）,结构不同钙依赖性粘附素的体内分布和抗原性不同，但分子结构相似，均由723748个氨基酸残基组成，具有胞外区、跨膜区、胞内区。功能钙依赖性粘附素的配体是其自身，不同种类的钙依赖性粘附素彼此间有很高的特异性。这种表达同种钙依赖性粘附素的细胞之间的特异性识别对胚胎发育组织的构建、组织结构的完整性和细胞极性的维持都具有重要意义,整合素家族,概念整合素是一组二价阳离子依赖性的细胞表面跨膜糖蛋白，它们介导细胞与细胞及细胞与细胞外基质之间的粘附反应组成目前已发现16种亚基和8种亚基，它们可相互结合形成20多种整合素。该家族可分为数个亚族，迄今了解最多的有三个亚族：1亚族：1整合素2亚族：2整合素3亚族：3整合素,结构由和亚基以非共价键结合形成的异二聚体。亚基和亚基都有一个较大的球形的细胞外区、一个跨膜区、一个较短的细胞内区。功能（1）1整合素亚单位为CD29作用：介导细胞与细胞外基质成分的结合（主要）介导淋巴细胞的归巢介导白细胞与激活的VEC的粘附反应分布：激活的淋巴细胞、白细胞、上皮细胞、血小板、成纤维细胞分类：（9种）11、21、31、41、51、61、71、81、91,（2）2整合素：亚基单位为CD18作用：参与白细胞之间及白细胞与内皮细胞之间的粘附分布：各种白细胞分类：（3种）22、m2、x2（3）3整合素亚基单位为CD61作用：介导血小板的粘附、聚集介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附分布：血小板、多种细胞分类：（2种）b3、v3,免疫球蛋白家族,概念一类细胞表面与免疫球蛋白（Ig）结构相似的跨膜蛋白质，多数介导Ca2+非依赖性同种和异种细胞之间的粘附反应组成细胞间粘附分子（ICAM）血管细胞粘附分子（VCAM）血小板内皮细胞粘附分子（PECAM）神经细胞粘附分子（NCAM）淋巴细胞功能相关抗原-2，3（LFA-2，3）杀伤性T细胞相关抗原-4（CTLA-4）神经元-胶质细胞粘附分子（Ng-CAM）癌胚抗原(CEA)等,结构分子中均含有不同数目的免疫球蛋白样区域，即沿着肽链每60-80个氨基酸残基出现一个链内二硫环，每个环内大约110个氨基酸残基，呈反平行片层折叠，中心通过半胱氨酸形成二硫键加以稳定，成为一种钢性结构。功能（1）ICAM：ICAM-1是含有5个Ig区段的跨膜糖蛋白作用：介导白细胞与内皮细胞的相互作用分布：内皮细胞、上皮细胞、单核细胞、淋巴细胞说明：通常情况下内皮细胞上ICAM-1表达处于低水平，在IFN-、TNF-、IL-1、LPS刺激下其表达急剧增加,ICAM-2含2个Ig区段的跨膜糖蛋白作用：调节22/ICAM-1细胞粘附途径的作用分布：内皮细胞、血小板、树突状细胞、单核细胞、某些淋巴细胞说明：在上述细胞上固有地表达，不受炎症介质的影响ICAM-3含5个Ig区段的跨膜糖蛋白作用：同ICAM-2分布：所有白细胞，内皮细胞（病理条件下）说明：在所有白细胞上固有地表达，只在病理条件下表达于内皮细胞,（2）VCAM：VCAM-1含7个Ig区段的跨膜蛋白质。作用：参与淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞与内皮细胞间的粘附分布：内皮细胞说明：内皮细胞上VCAM-1在受到TNF-、IL-1、LPS刺激时表达增加。（3）PECAM：PECAM-1含6个Ig区段的跨膜蛋白质作用：通过同种亲和性结合而介导粘附，可能在维持血管内皮的完整性和调节白细胞通过内皮的迁移起一定的作用分布：内皮细胞的胞间连接，内皮细胞，血小板髓系白细胞说明：PECAM-1在内皮细胞的胞间连接大量表达，在内皮细胞上的表达是固有的，不受IFN-r,TNF-,IC-1的调节,选凝素家族,概念又称凝集素样细胞粘附分子（Lec-CAM），是一种介导细胞与细胞间粘附，并且有高度选择性，配体为细胞膜的寡糖Lex和Lea的跨膜糖蛋白。组成L-选凝素（CD62L）：LAM-1orleu-CAM-1E-选凝素（CD62E）：ELAM-1P-凝选素（CD62P）：GMP-140orPADGEM,结构由胞外区，跨膜区、胞内区三部分组成。三种细胞外区结构相似，均含一个凝集素样区，一个表皮生长因子样区和2-9个连续重复的补体结合区段；选择素的胞内区很短，且三种之间无同源性，也与骨架蛋白结合。功能（1）L-选凝素：LAM-1有2个连续重复的补体结合蛋白区段，它在绝大部分白细胞上都有表达作用：（可单独）介导白细胞的滚动与捕获（通过与EC的结合）参与淋巴细胞的归巢（通过介导淋巴细胞间的结合）分布：白细胞,（2）E-选凝素：ELAM一1有6个连续重复的补体结合蛋白区段，它们在未激活的内皮细胞不表达，在TNF、IC-1、IFN-r、LPS等刺激时其表达在46个小时内迅速增加作用：介导中性粒细胞与EC的粘附介导肿瘤细胞与EC的粘附分布：活化的EC（毛细血管，后微静脉）,（3）P-选凝素：GMP-140PADGEM有9个连续重复的补体结合蛋白区段，通常情况下存在于血小板的一颗粒和内皮细胞的Weibel-Palade小体，在受到凝血酶、组胺、补体、氧自由基or细胞因子的刺激后，可在数分钟内移到细胞表面作用：介导白细胞的滚动介导白细胞与EC的粘附（可溶性P-选凝素）分布：血小板、活化的EC（小静脉，微静脉）,CD44家族,概念CD44分子是一种高度异质性的跨膜单链糖蛋白，是多种细胞外基质成分的受体，具有调节移动和细胞形态的作用组成与结构由胞外区、跨膜区、胞内区构成。胞外区能与多种细胞外基质或分如透明质酸、硫酸软骨素、纤连蛋白、胶原结合。胞内区通过ERM家族与肌动蛋白细丝结合。,功能作为多种肿瘤诊断的检测指标介导淋巴细胞的归巢分布血细胞、内皮细胞、上皮细胞、软骨细胞、成纤维细胞、多种肿瘤细胞、活化的巨噬细胞、T细胞、B细胞说明多种肿瘤细胞CD44的表达量明显增高，且CD44的表达量与肿瘤的转移能力有关,第三节粘附分子的病理生理,粘附分子在心血管病理过程中的作用（一）AM与心肌缺血-再灌注损伤（MIRI）在心肌缺血-再灌注后不同时间，不同AM的作用不同再灌注后20mim，PMN上的L-选凝素可很快从激活的细胞表面释放，造成白细胞的滚动状态，这是白细胞与内皮细胞粘附的先决条件。随着再灌注时间的延长，PMN表面2整合素（CD11/CD18）的表达上调（4h）,随着再灌注时间的延长，内皮细胞表面P-选凝素（20mim）、ICAM-1(1h)和E-选凝素（4h）的表达上调，心肌细胞表面也出现ICAM-1的表达间接-通过2整合素与EC的ICAM-1结合滚动的PMN直接-与EC的E-选凝素结合机械堵塞作用PMN与EC粘附损伤因子作用细胞毒作用,机械堵塞作用：堵塞Cap“无复流现象”损伤因子作用：PMN释放的弹性蛋白酶、细胞因子等可扩散至心肌细胞使其损伤细胞毒作用：PMN跨内皮细胞迁移通过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的单克隆抗体在不同动物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的有效途径,（二）AM与动脉样硬化（AS）,在人AS病变部位内皮细胞上VCAM-1表达上调，通过VCAM-1/41整合素途径募集单核细胞，单核细胞又可激活内皮细胞而诱导其上的VCAM-1、ICAM-1、E-选择素等的表达，以使更多的单核细胞润。在人AS病变进展时，某些细胞表面AM的表达则选择性地下调或夹失，最近研究发现，AS病变部位巨噬细胞上CD11b和CD18表达下调,（三）AM与血栓形成,急性心梗，不稳定心绞痛等疾病的病理变化均有血栓形成的参与。在血栓形成的多个环节中，血小板聚集、血小板与纤维蛋白原的结合、血小板与白细胞的结合均为细胞粘附过程，这其中涉及1整合素、3整合素、P-选凝素等AM。3整合素是血小板聚集的最后共同通路，应用b3受体拮抗剂作为一类度的抗小板药物治疗急性心梗等疾病,粘附分子在生长发育中的作用,在胚胎发育分化的过程中，细胞粘附分子的表达具有严格的时相性，这种时相性表达可决定胚胎细胞间的相互作用，在细胞的生长，分化和组织的构建中发挥重要作用（一）介导细胞间的识别（二）促进细胞增殖和分化（三）控制细胞迁移,粘附分子在肿瘤转移中的作用,目前已知肿瘤转移是个复杂的过程（连续），并具有高度选择性，其间涉及肿瘤细胞之间和肿瘤细胞与宿主组织之间一系列复杂的相互作用，参与该过程的有多种基因产物，如CAM，基质分解酶、细胞运动因子、血管新生因子、生长因子等。现已证实，肿瘤组织中有多种细胞外基质成分和CAM的改变，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的重构，这些改变赋予了肿瘤的侵袭和转移能力,（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-）表达、细胞之间粘附性基因转染实验证实：钙粘素可限制或逆转肿瘤的转移行为（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“内向侵袭”CAM介导肿瘤细胞-与基底膜、ECM粘附释放蛋白酶降介ECM、破坏基底膜通过细胞移动血循环,（三）肿瘤细胞在血循环中的移动肿瘤细胞ICAM-1表达，而血中SICAM-1表达封闭L2的作用LC、NKC识别瘤细胞能力肿瘤细胞通过自身粘附或与纤维蛋白沉积物结合瘤血栓逃避免疫监视通过整合素家族中的GPb/a的介导与血小板粘附肿瘤细胞逃避免疫监视,（四）肿瘤细胞与易位器官EC的选择性粘附转移性肿瘤细胞在易位器官穿过血管壁的第一步是与血管内皮细胞的特异性粘附，已证明是由CAM介导的。而且肿瘤细胞转移所具有器官特异性与不同器官血管内皮细胞表达的AM不同有关易转移入皮肤黑色素瘤（表达41）-肺（原因：肺血管EC上VCAM-1表达非常丰实）易转移入胃Ca、结肠Ca（表达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进入组织通过表达的整合素粘附分子、CD44、LM受体等介导与内皮下基底膜（SEM）成分粘附在细胞因子、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）降介SEM成分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,粘附分子在炎症、凝血、组织损伤修复中的作用,（一）AM在炎症反应中的作用AM在下列过程中参与：WBC在Cap中的滚动、WBC的激活、WBC与血管内皮细胞的粘附、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的始动因素AM介导WBC与内皮细胞相互作用炎症细胞浸润AM介导LC与抗原提呈细胞之间相互作用激活TLC效应细胞对移植物细胞的杀伤反应,因此人们试图使用阻断粘附的方法治疗炎症性疾病。有：特定粘附分子的单抗合成的粘附分子配体的多肽人工合成的作为选凝素配体的寡糖（二）AM在止血和凝血中的作用血小板是参与止血，凝血和血