细胞外基质(extracellularmatrixc,ECM),是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子,主要是一些多糖和蛋白,或蛋白聚糖。
这些物质构成复杂的网架结构,支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动。
细胞外基质是动物组织的一部分,不属于任何细胞。
它决定结缔组织的特性,对于一些动物组织的细胞具有重要作用。
细胞外基质的作用
(一)细胞外基质的作用:
细胞外基质不只具有连接、支持、保水、抗压及保护等物理学作用,而且对细胞的基本生命活动发挥全方位的生物学作用。
1.影响细胞的存活、生长与死亡
正常真核细胞,除成熟血细胞外,大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活,称为定着依赖性(anchoragedependence)。
例如,上皮细胞及内皮细胞一旦脱离了细胞外基质则会发生程序性死亡。
此现象称为凋亡(anoikis,aGreekwordmeaning“homelessness”)。
不同的细胞外基质对细胞增殖的影响不同。
例如,成纤维细胞在纤粘连蛋白基质上增殖加快,在层粘连蛋白基质上增殖减慢;而上皮细胞对纤粘连蛋白及层粘连蛋白的增殖反应则相反。
肿瘤细胞的增殖丧失了定着依赖性,可在半悬浮状态增殖。
2.决定细胞的形状
体外实验证明,各种细胞脱离了细胞外基质呈单个游离状态时多呈球形。
同一种细胞在不同的细胞外基质上粘附时可表现出完全不同的形状。
上皮细胞粘附于基膜上才能显现出其极性。
细胞外基质决定细胞的形状这一作用是通过其受体影响细胞骨架的组装而实现的。
不同细胞具有不同的细胞外基质,介导的细胞骨架组装的状况不同,从而表现出不同的形状。
3.控制细胞的分化
细胞通过与特定的细胞外基质成分作用而发生分化。例如,成肌细胞在纤粘连蛋白上增殖并保持未分化的表型;而在层粘连蛋白上则停止增殖,进行分化,融合为肌管。
4.参与细胞的迁移
细胞外基质可以控制细胞迁移的速度与方向,并为细胞迁移提供“脚手架”。
例如,纤粘连蛋白可促进成纤维细胞及角膜上皮细胞的迁移;层粘连蛋白可促进多种肿瘤细胞的迁移。
细胞的趋化性与趋触性迁移皆依赖于细胞外基质。
这在胚胎发育及创伤愈合中具有重要意义。
细胞的迁移依赖于细胞的粘附与细胞骨架的组装。
细胞粘附于一定的细胞外基质时诱导粘着斑的形成,粘着斑是联系细胞外基质与细胞骨架“铆钉”。
由于细胞外基质对细胞的形状、结构、功能、存活、增殖、分化、迁移等一切生命现象具有全面的影响,因而无论在胚胎发育的形态发生、器官形成过程中,或在维持成体结构与功能完善(包括免疫应答及创伤修复等)的一切生理活动中均具有不可忽视的重要作用。
(二)ECM与肾脏纤维化
各种原发性和/或继发性致病原因所导致ECM合成与降解的动态失衡,促使大量ECM积聚而沉积于肾小球、肾间质内,导致肾脏各级血管堵塞,混乱分隔形成肾脏组织形态学改变,最终导致肾单位丧失,肾功能衰竭,进一步发展成为不可逆转的肾小球硬化。
细胞外基质包括
动物细胞表面覆盖着一层富含糖类的结构,被称为细胞外被(cellcoat)或糖萼,其厚度约为10-20纳米。由质膜上的糖蛋白和糖脂延伸出的寡糖链构成,实际上它是质膜结构的一部分(参见图4-18)。
细胞外被具有多方面的作用。
首先,它提供了一定的保护,去除细胞外被并不会直接损伤质膜。
其次,细胞识别与细胞外被的寡糖链密切相关,这些特定的寡糖链序列构成了细胞的“指纹”,是细胞识别的基础。
细胞表面的受体能识别特定序列的寡糖链,从而实现分子级别的识别。
例如,不同胚层细胞在混合培养时,会根据它们表面的糖链特征自我组织。
血型的决定也与细胞外被中的糖链有关,如ABO血型系统,红细胞的糖鞘脂是其血型抗原,其糖链的不同排列决定了血型的多样性。
细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)是细胞外空间中由细胞分泌的蛋白质和多糖组成的网络,它具有粘连、支持、改变微环境和信号传递等功能。
常见的细胞外基质成分包括胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白、氨基聚糖和蛋白聚糖等,如在上皮组织中,胶原是最主要的纤维蛋白,而在胚胎发育中,纤连蛋白和层粘连蛋白发挥着关键作用。
植物细胞壁同样由多种成分构成,如纤维素、半纤维素、果胶质、伸展蛋白和木质素等,它们共同提供细胞强度、支持作用,并参与信息储存和信号传递。
细胞质膜(plasmamembrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜,主要由膜脂和膜蛋白所组成。
质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定,并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。
另外,在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。
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