细胞外基质 编辑本段
细胞外基质的概念
细胞外基质, extracellular matrixc,ECM,由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质，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。 在生物学、细胞外间质或细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)是动物组织的一部分, 不属于任何细胞。细胞外间质决定结缔组织的特性。细胞外基质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。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有重要作用。 分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
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细胞外基质的成分
细胞外基质的组成可分为三大类：① 糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan), 它们能够形成水性的胶状物，在这种胶状物中包埋有许多其它的基质成分；②结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性；③ 粘着蛋白(adhesive):如纤粘连蛋白和层粘联蛋白，它们促使细胞同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物,这种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连接;或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白,并与细胞内的骨架蛋白相连,所以细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。
构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。
上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少，而结缔组织中ECM含量较高。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱的则坚韧如绳索。细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用，而且动态的对细胞产生全方位影响。
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一、胶原（collagen）
胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的30％以上。它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
目前已发现的胶原至少有19种，由不同的结构基因编码，具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。
各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，非螺旋区及球形结构域。其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。
Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，成为光镜下可见的胶原纤维，抗张强度超过钢筋。其三股螺旋由二条α1（Ⅰ）链及一条α2（Ⅰ）链构成。每条α链约含1050个氨基酸残基，由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为Pro（脯氨酸），Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋，每圈含3个氨基酸残基。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。
原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径
50~200nm、长150nm至数微米的原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。
原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，皮肤、血管及各种组织变得僵硬，成为老化的一个重要特征。
人α1（Ⅰ）链的基因含51个外显子，因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链，其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（procollagen）。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行“对齐”排列。
前α链在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而，膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。
胶原（collagen）是细胞外基质的最重要成分，目前已发现至少19型胶原，但肝脏中含量较高者仅包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅹ和Ⅷ型。正常人肝脏的胶原含量约为5mg/g肝湿重，Ⅰ/Ⅲ型胶原的比为1：1，各占33%左右；肝纤维化和肝硬化时肝脏胶原含量可增加数倍，且Ⅰ/Ⅲ型的比值可增加到3：1左右。根据胶原的结构和功能可将其分为7类：
1.纤维性胶原（fibril forming collagen） 这是最经典的胶原，如Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅺ型胶原。其肽链长达1000个氨基酸，是结缔组织中含量最丰富的胶原。前胶原三螺旋的端肽被切除后纵向平行排列，其中每个胶原分子纵向稍偏移，相邻的肽链形成共价键交联从而形成微纤维。一般需经前胶原肽酶（procollagen propeptidase）
将羧基端肽去除后才能形成胶原纤维，但是部分胶原可以带有氨基端肽而存在于胶原纤维的表面，以阻止胶原纤维继续增粗，从而继续起到调节胶原纤维直径的作用。
2.网状胶原（network forming collagen） 如Ⅳ、Ⅷ和Ⅹ型胶原，主要分布于基底膜中。与纤维性胶原不同，其端肽不被去除。两条Ⅳ型前胶原肽链的羧基端肽（NC1）端-端相连形成二聚体，四条前胶原肽链的氨基端肽（7S）端-端形成四聚体，从而相互交联成三维网状结构。在肝脏中，Ⅳ型胶原主要分布于血管和胆管的基底层，而且还分布于汇管区的成纤维细胞周围及正常肝血窦的Disse腔中。Ⅷ型胶原常与弹性纤维一起分布于肝脏的汇管区和包膜中，其功能尚不清楚。
3.微丝状胶原（microfilament forming collagen） 目前此组只包括ⅥM型胶原。其肤链较短，仅为纤维性胶原的三分之一左右。两条肤链反向平行排列，借端肤相互交联成二聚体，二聚体冉端-端相连聚集成四聚体。许多四聚体端-端相接形成状如串珠的微丝状长链。在肝脏中Ⅳ型胶原分布于汇管区基质和肝血卖Disse腔隙。Ⅵ型胶原通常分布在Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维之间，推测其功能是将血管结构锚定到间质中。最近发现Ⅵ型胶原对多种上皮细胞和间质细胞包括肝脏星状细胞的生长有促进作用，并可抑制细胞凋亡。
4.锚丝状胶原（collagen of aachoring filament）Ⅶ型胶原属此组，其肽链三螺旋长达1530个氨基酸，中间穿插许多非胶原序列。两条前胶原肽链的羧基端肽端-端重叠交联形成二聚体，多个二聚体以羧基端交联区为中心侧-侧聚集成锚丝状纤维。这一纤维的两个氨基端肽连接到基地膜的某种分子上起锚定作用，故名。
5.三螺旋区不连续的纤维相关性胶原（fibril associated collagens with intenrupted triplehelices；FACIT）这一组包括Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅥ及ⅩⅨ型胶原，而且其数目还不断增加。其本身不形成纤维，但与纤维性胶原纤维的表面相连。目前对这一组胶原的确切功能及组织、细胞分布尚不了解。ⅩⅣ型曾被称为粗纤维调节素（undulin），但现在认为其特征性结构为胶原三螺旋，故名ⅩⅣ型胶原。
6.跨膜性胶原（transmembrane collagen） 如ⅩⅦ型胶原，它有一个细胞内非胶原区，一个跨膜区和细胞外胶原尾巴。这种胶原主要由皮肤基底角化细胞产生，在肝脏中未发现。
7.尚未分类的胶原：包括ⅩⅢ，ⅩⅤ和ⅩⅧ型胶原。ⅩⅢ型胶原主要分布于皮肤附属器、骨、软骨、横纹肌及肠道黏膜，但不见于肝脏。ⅩⅤ型胶原mRNA表达于许多组织和器官的成纤维细胞和上皮细胞。ⅩⅧ型胶原主要分布于肝脏、肺脏和肾脏。值得一提的是，原位杂交研究结果表明在肝脏中ⅩⅧ型胶原主要由肝实质细胞产生，显然与其它胶原主要由间质细胞产生不同。其羧基端具有抑制血管增生的作用而称为内皮抑素或内皮它汀（endostatin），初步体外和动物试验发现它对肿瘤有较强的抑制作用。
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二、纤粘连蛋白（fibronectin，FN）
FN是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物，分子含糖4.5－9.5％，糖链结构依组织细胞来源及分化状态而异。FN可将细胞连接到细胞外基质上。
每条FN肽链约含2450个氨基酸残基，整个肽链由三种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的模块（module）重复排列构成。具有5－7个有特定功能的结构域，由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其它ECM（如胶原、蛋白聚糖）结合，使细胞外基质形成网络；有些能与细胞表面的受体结合，使细胞附着与ECM上。
FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位。例如，在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在RGD（Arg-Gly-Asp）序列，为与细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位。化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。
细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联，组装成纤维。与胶原不同，FN不能自发组装成纤维，而是通过细胞表面受体指导下进行的，只存在于某些细胞（如成纤维细胞）表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN纤维减少或缺失系因细胞表面的FN受体异常所致。
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三、层粘连蛋白（laminin，LN）
LN也是一种大型的糖蛋白，与Ⅳ型胶原一起构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。
LN分子由一条重链（α）和二条轻链（β、γ）借二硫键交联而成，外形呈十字形，三条短臂各由三条肽链的N端序列构成。每一短臂包括二个球区及二个短杆区，长臂也由杆区及球区构成。
LN分子中至少存在8个与细胞结合的位点。例如，在长臂靠近球区的。链上有IKVAV五肽序列可与神经细胞结合，并促进神经生长。鼠LNα1链上的RGD序列，可与αvβ3整合素结合。
现已发现7种LN分子，8种亚单位（α1,α2,α3,β1,β2,β3,γ1,γ2），与FN不同的是，这8种亚单位分别由8个结构基因编码。
LN是含糖量很高（占15-28％）的糖蛋白，具有50条左右N连接的糖链，是迄今所知糖链结构最复杂的糖蛋白。而且LN的多种受体是识别与结合其糖链结构的。 基膜是上皮细胞下方一层柔软的特化的细胞外基质，也存在于肌肉、脂肪和许旺细胞（schwann cell）周围。它不仅仅起保护和过滤作用，还决定细胞的极性，影响细胞的代谢、存活、迁移、增殖和分化。
基膜中除LN和Ⅳ型胶原外，还具有entactin、perlecan、decorin等多种蛋白，其中LN与entactin (also called nidogen)形成1:1紧密结合的复合物，通过nidogen与Ⅳ型胶原结合。
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四、氨基聚糖与蛋白聚糖
1．氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）
GAG是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。其二糖单位通常由氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸组成，但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。氨基聚糖依组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为六种，即：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。
透明质酸（hyaluronic acid,HA）是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。氨基聚糖一般由不到300个单糖基组成，而HA可含10万个糖基。在溶液中HA分子呈无规则卷曲状态。如果强行伸长，其分子长度可达20μm。HA整个分子全部由葡萄糖醛酸及乙酰氨基葡萄糖二糖单位重复排列构成。由于HA分子表面有大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体，占据很大的空间，产生膨压。
细胞表面的HA受体为CD44及其同源分子，属于hyaladherin族。所有能结合HA的分子都具相似的结构域。
HA虽不与蛋白质共价结合，但可与许多种蛋白聚糖的核心蛋白质及连接蛋白质借非共价键结合而参加蛋白聚糖多聚体的构成，在软骨基质中尤其如此。
除HA及肝素外，其他几种氨基聚糖均不游离存在，而与核心蛋白质共价结合构成蛋白聚糖。
2．蛋白聚糖（proteoglycan）
蛋白聚糖是氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白质（coreprotein）的共价结合物。核心蛋白质的丝氨酸残基（常有Ser-Gly-X-Gly序列）可在高尔基复合体中装配上氨基聚糖（GAG）链。其糖基化过程为通过逐个转移糖基首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUA），然后再延长糖链，并对所合成的重复二糖单位进行硫酸化及差向异构化修饰。一个核心蛋白质分子上可以连接1至100个以上GAG链。与一个核心蛋白质分子相连的GAG链可以是同种或不同种的。
许多蛋白聚糖单体常以非共价键与透明质酸形成多聚体。核心蛋白质的N端序列与CD44分子结合透明质酸的结构域具有同源性，故亦属hyaladherin族。
蛋白聚糖多聚体的分子量可达108KD以上。其体积可超过细菌。如构成软骨的Aggrecan，其GAG主要是硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS），但还有硫酸角质素（keratan sulfate，KS）。其含量不足或代谢障碍可引起长骨发育不良，四肢短小。
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五、弹性蛋白（elastin）
弹性蛋白纤维网络赋予组织以弹性，弹性纤维的伸展性比同样横截面积的橡皮条至少大5倍。
弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成。一种是疏水短肽赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的α螺旋，负责在相邻分子间形成交联。弹性蛋白的氨基酸组成似胶原，也富于甘氨酸及脯氨酸，但很少含羟脯氨酸，不含羟赖氨酸，
没有胶原特有的Gly-X-Y序列，故不形成规则的三股螺旋结构。弹性蛋白分子间的交联比胶原更复杂。通过赖氨酸残基参与的交联形成富于弹性的网状结构。
在弹性蛋白的外围包绕着一层由微原纤维构成的壳。微原纤维是由一些糖蛋白构成的。其中一种较大的糖蛋白是fibrillin，为保持弹性纤维的完整性所必需。在发育中的弹性组织内，糖蛋白微原纤维常先于弹性蛋白出现，似乎是弹性蛋白附着的框架，对于弹性蛋白分子组装成弹性纤维具有组织作用。老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹性。
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细胞外基质的生物学作用
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。鉴于细胞外间质的多样性, 细胞外间质有多方面的功能。例如,为细胞提供支持和固定、提供组织间的分离方法、调节细胞间的沟通。细胞外间质调节细胞的动态行为。此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。当生理条件变化时, 激活蛋白酶而释放这些细胞因子，而无需从头合成这些因子，从而迅速激活细胞功能。
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（anchorage dependence）。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，a Greek word meaning “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。
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肾脏细胞外基质的作用
（一）细胞外基质的作用：
1、细胞外基质（ECM）是构成肾脏组织结构框架的重要胶原，目前发现共有18种属于ECM胶原，其中主要有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ胶原，Ⅳ而为基底膜胶原；
2、ECM是组织生长和受损后修复的重要物质；
3、ECM的蛋白分子可通过与阻止细胞表面的粘附因子的结合对阻止细胞的趋化、增生、分化以及细胞因子的合成与分泌，起着重要的调节作用。
4、ECM担负着重建细胞功能和维持细胞体内平衡的作用。
（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的合成异常增加、降解减少，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单位硬化
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细胞外基质与医学
目前学者们一致认为恶性肿瘤的侵蚀、转移是一个动态的、连续的过程。肿瘤细胞首先从原发部位脱落，侵入到细胞外基质(extracellular ma-tric,ECM)，与基底膜(basement membrane,BM)与细胞间质中一些分子粘附，并激活细胞合成、分泌各种降解酶类，协助肿瘤细胞穿过ECM进入血管，然后在某些因子等的作用下运行并穿过血管壁外渗到继发部位，继续增殖、形成转移灶。总之，脱落、粘附、降解、移动和增生贯穿于恶性肿瘤侵蚀、转移的全过程。
ECM由BM和细胞间质组成，为肿瘤转移的重要组织屏障。肿瘤细胞通过其表面受体与ECM中的各种成分粘附后激活或分泌蛋白降解酶类来降解基质，从而形成局部溶解区，构成了肿瘤细胞转移运行通道。一般恶性程度高的肿瘤细胞具有较强的蛋白水解作用，可侵蚀破坏包膜，促进转移。目前较为关注的酶主要是丝氨酸蛋白酶类，如纤溶酶原激活物(plasminogen activator,PA)和金属蛋白酶
(metalproteinase,MP)类，如胶原酶IV、基质降解酶、透明质酸酶.
恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移常常伴有细胞外基质(extracellular
matrix,ECM)及其细胞表面受体表达的变化。正常肝细胞没有基膜，也不表达层粘连蛋白(laminin,LN)的特异性整合素族受体α6β1；而在肝细胞癌(human hepatocellular carcinoma,HCC)组织中，LN和α6β1不仅表达水平升高，呈明显的共分布，而且其高水平表达与肝癌患者的预后呈负相关，提示HCC细胞可能通过α6β1受体接受来自LN的信号，从而对肝癌细胞的侵袭行为起着不可忽视的作用。肝癌的发病过程中往往早期就出现门静脉侵袭、肝内转移以及肝外肺脏和骨组织的转移，肝癌的侵袭、转移和术后复发是影响患者预后的主要因素。基质金属蛋白酶(matrix
meta-lloproteinases,MMPs)对ECM的降解是肿瘤细胞侵袭和转移的关键环节之一，多种恶性肿瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高。
细胞外基质(ECM)是组成间质和上皮血管中基质的不溶性结构成分，主要有胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等。研究表明， ECM可影响细胞分化、增殖、黏附、形态发生和表型表达等生物学过程。 NSC具有位置特异性的分化潜能，其增殖、分化和迁移与 ECM 有非常密切的关系。
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部分细胞外基质中译名的建议
在肝纤维化过程中，细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的研究取得了令人触目的成就.但国内对一些ECM成份的命名尚不统一，现将ECM成份的中译名列于下表，供同道榷商.
英文名 现有中译名 建议中译名
fibronectin 纤维结合蛋白(素) 纤维连结蛋白(素) 纤维结合蛋白
laminin 基膜粘连蛋白(素) 层粘蛋白(素) 板层素 层粘蛋白
entactin (nidogen) 内动素(蛋白) 副层粘蛋白(素) 副层粘蛋白
vitronectin 玻璃体结合蛋白(素) 副纤维结合蛋白(素) 副纤维结合蛋白
cytotatin (tenascin) 细胞粘合素(蛋白) 细胞结合素(蛋白) 腱蛋白 细胞粘合蛋白
thrombospondin 血小板反应素(蛋白) 血栓结合素 血栓粘合素(蛋白) 血栓粘合蛋白
undulin 波状(浪)蛋白 粗纤维调节素 波状纤维调节蛋白
integrin (ECM受体) 整合素(蛋白) 结合素(蛋白) 整合蛋白
细胞粘附分子
细胞粘附分子的定义
细胞粘附分子（cell adhesion molecule，CAM）是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的分子。
细胞粘附指细胞间的粘附，是细胞间信息交流的一种形式。而信息交流的可溶递质称细胞粘附分子(cell adhesion molecule,CAM)。CAM是一类独立的分子结构，是通过识别与其粘附的特异性受体而发生相互间的粘附现象。
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细胞粘附分子的组成
细胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成：①胞外区，肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别；②跨膜区，多为一次跨膜；③胞质区，肽链的C端部分，一般较小，或与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号转导途径。
多数细胞粘附分子的作用依赖于二价阳离子，如Ca2＋，Mg2＋。细胞粘附分子的作用机制有三种模式（图11-16）：两相邻细胞表面的同种CAM分子间的相互识别与结合（亲同性粘附）；两相邻细胞表面的不同种CAM分子间的相互识别与结合（亲异性粘附）；两相邻细胞表面的相同CAM分子借细胞外的连接分子相互识别与结合。
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细胞粘附分子的分类
可大致分为五类：钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素。
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一、钙粘素
钙粘素（cadherin）属亲同性CAM，其作用依赖于Ca2＋。至今已鉴定出30种以上钙粘素，分布于不同的组织。
钙粘素分子结构同源性很高，其胞外部分形成5个结构域，其中4个同源，均含Ca2＋结合部位。决定钙粘素结合特异性的部位在靠N末端的一个结构域中，只要变更其中2个氨基酸残基即可使结合特异性由E-钙粘素转变为P-钙粘素。钙粘素分子的胞质部分是最高度保守的区域，参与信号转导。
钙粘素通过不同的连接蛋白质与不同的细胞骨架成分相连，如E-钙粘素通过α-、β-、γ-连锁蛋白（catenin）以及粘着斑蛋白（vinculin）、锚蛋白、α辅肌动蛋白等与
肌动蛋白纤维相连；桥粒中的desmoglein及desmocollin则通过桥粒致密斑与中间纤维相连。
钙粘素的作用主要有以下几个方面：
1．介导细胞连接，在成年脊椎动物，E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要CAM，是粘合带的主要构成成分。桥粒中的钙粘素就是desmoglein及desmocollin。
2．参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织（尤其是上皮及神经组织）的构筑有重要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可决定胚胎细胞间的相互作用（粘合、分离、迁移、再粘合），从而通过细胞的微环境，影响细胞的分化，参与器官形成过程。
3．抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面的E钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将E钙粘素视为转移抑制分子。
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二、选择素
选择素（selectin）属亲异性CAM，其作用依赖于Ca2＋。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合。已知选择素有三种：L选择素、E选择素及P选择素。 选择素的胞外区由三个结构域构成：N端的C型凝集素结构域，EGF样结构域、重复次数不同的补体结合蛋白结构域；通过凝集素结构域来识别糖蛋白及糖脂分子上的糖配体。
E选择素及P选择素所识别与结合的糖配体为唾液酸化及岩藻糖化的N乙酰氨基乳糖结构（sLeX及sLeA）。sLeA结构存在于髓系白细胞表面（其中包括L选择素）分子中。多种肿瘤细胞表面也存在sLeX及sLeA结构。
P选择素贮存于血小板的α颗粒及内皮细胞的Weibel-Palade小体。炎症时活化的内皮细胞表面首先出现P选择素，随后出现E选择素。它们对于召集白细胞到达炎症部位具有重要作用。
E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面。炎症组织释放的白细胞介素I（IL-1）及肿瘤坏死因子（TNF）等细胞因子可活化脉管内皮细胞，刺激E选择素的合成。 L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。白细胞表面L选择素分子上的sLeA与活化的内皮细胞表面的P选择素及E选择素之间的识别与结合，可召集血液中快速流动的白细胞在炎症部位的脉管内皮上减速滚动（即通过粘附、分离、再粘附……，如此循环往复），最后穿过血管进入炎症部位。 炎症一开始即启动白细胞的功能变化，各种选择素均使血管中白细胞的运动减慢而形成滚动状态，其中P-选择素和L-选择素在缺血-再灌注过程中的作用更大。
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三、免疫球蛋白超家族
免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）包括分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）样结构域的所有分子，一般不依赖于Ca2＋。免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系的两组反向平行β折叠结构。
除免疫球蛋白外，还包括T细胞受体，B细胞受体，MHC及细胞粘附分子（Ig-CAM）等。有的属于亲同性CAM，如各种神经细胞粘附分子（N-CAM）及血小板-内皮细胞粘附分子（Pe-CAM）；有的属于亲异性CAM，如细胞间粘附分子（I-CAM）及脉管细胞粘附分子（V-CAM）等。I-CAM及V-CAM的配体都是整合素。 N-CAM有20余种异型分子，它们在神经发育及神经细胞间相互作用上有重要作用。
I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。炎症时，活化的内皮细胞表面的I-CAM可与白细胞表面的αLβ2及巨噬细胞表面的αMβ2相结合；V-CAM则可与白细胞的α4β1整合素相结合。它们继上述选择素介导的白细胞与内皮细胞的粘合作用之后使在内皮上滚动的白细胞固着于炎症部位的脉管内皮，并发生铺展，进而分泌水解酶而穿出脉管壁。
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四、整合素
整合素（integrin）大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2＋。介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用。几乎所有动植物细胞均表达整合素。
整合素是由α （120~185kD）和β（90~110kD）两个亚单位形成的异二聚体。迄今已发现16种α亚单位和9种β亚单位。它们按不同的组合构成20余种整合素。 α亚单位的N端有结合二价阳离子的结构域，胞质区近膜处都有一个非常保守的KXGFFKR序列，与整合素活性的调节有关。
含β1亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。含β2亚单位的整合素主要存在于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。β3亚单位的整合素主要存在于血小板表面，介导血小板的聚集，并参与血栓形成。除β4可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合，α6β4整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。 按β亚单位分类可分β1、β2、β3 3个亚家族。
β1亚家族称为VLA(very late activation antigen)家族，含有VLA-1～6 6种整合素。VLA-1、2作为T细胞的后期活性化抗原而先被认定。而后的VLA-3、4、5、6因有同样的β链故称VLA-3、4、5、6。而实际上特别是VLA-4、5在静止期的淋巴细胞中最高。
β2亚家族也称CD18抗原，因白细胞上均有1个或多个β2整合素故称白细胞整合素(leukocyte integrin)。包括3类糖蛋白：①淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)：即CDⅡa/CD18，是白细胞上的粘附受体，参与白细胞与内皮细胞的粘附过程，能识别ICAMs。LFA-1与ICAMs的粘附受细胞激动的调节，参与中性白细胞、单核细胞和淋巴细胞向血管内皮的粘附。LFA-1还参与细胞毒性细胞与其靶细胞、NK细胞与其
靶细胞的相互作用。②巨噬细胞分化抗原-1(Mac-1)：Mac-1(CR3、CD11b/CD18)能与补体蛋白C3bi相作用，能识别纤维蛋白原和内皮细胞上1个尚未被鉴定的配子X及几种微生物抗原。③p150.95(CD11c/CD18)：其配体特异性还不清楚，但知其可参与细胞与内皮和细胞与表面结合的纤维蛋白原的相互作用。如缺乏可造成白细胞与内皮细胞粘附障碍，病人往往发生反复感染，严重者可发生致命性的难以控制的败血症而死亡[8]。
β3亚家族称为细胞粘附素(cytoadhesion)，含人玻璃粘蛋白受体(VNR)和血小板的gpⅡb/Ⅲa。
细胞粘附素按功能分类可分为2类：①存在于淋巴细胞上，通过与Ig家族中的CAM结合而介导异型性细胞间的粘附。②作为各种ECM的配体，介导细胞与ECM的粘附，从而控制细胞与基膜的结合，以及细胞的游走。如在整合素β1和β3亚家族就有LN、CL、FN、FB、VN等ECM受体的机能。
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五、透明质酸粘素
透明质酸粘素（hyaladherin）包括可结合透明质酸糖链的一类分子，具有相似的氨基酸序列和空间构象。CD44族是其中的一个成员，分子量范围为85 KD~250KD，介导细胞与细胞间及细胞与细胞外基质间的相互作用，同样是由胞外，跨膜及胞质三个部分构成的糖蛋白，糖链为硫酸软骨素及硫酸乙酰肝素。CD44肽链的N端可结合透明质酸，故CD44也被视为透明质酸的受体。
CD44的功能包括： ①与透明质酸、纤粘连蛋白及胶原结合，介导细胞与细胞外基质之间的粘附；②参与细胞对透明质酸的摄取及降解；③参与淋巴细胞归巢；④参与T细胞的活化；⑤促进细胞迁移。
CD44在很多种肿瘤细胞的表达比相应正常组织为高，并与肿瘤细胞的成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关。
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细胞粘附分子的研究及发展
CAM群的发展：CAM曾指层粘连蛋白(LN)和纤维粘连蛋白(FN)等构成细胞外基质(ECM)的蛋白质。近来CAM才被明确认为是一群分子家族。特别是ECM受体群的发现，揭示了CAM是数目繁多的大家族。因CAM范畴的分子在体外培养中均显示出细胞的粘附活性，故称CAM。但其在体内的作用机制还不完全明确。
CAM的研究方向：CAM在细胞间的连接方式是研究之一。同种细胞间以同种CAM连接称同种连接，细胞间以异种CAM连接称异种连接。同种连接中有名的是神经细胞粘附分子(NCAM)和钙依赖性粘附素(adhenin)，其他的连接方式多是异种连接。
CAM生理作用是研究之二。细胞粘附是细胞维持形态结构与功能的生物现象。以前CAM多指细胞膜上的跨膜蛋白,如thy-1和LFA-3。现认为CAM并不是单纯结构性的起连接作用，而是通过细胞间的机械性连接来识别外界，或是将外界的信息传达到细胞内。如跨膜蛋白中含有浓缩的酪氨酸激酶，说明CAM间有信息传递的功能。 近年通过单克隆技术已鉴定出多种与细胞粘附有关的CAM，已知的CAM可分5个超级家族。随着不断研究将有更多的CAM被鉴定和阐明。
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细胞粘附分子表达数量改变对粘附作用的调节
粘附分子表达数量的改变是粘附作用调节的另一个重要方面。粘附分子构型改变与表达数量的增减并不是截然分开的两个过程，两者可能同时存在，共同完成对粘附作用的调节。如淋巴细胞活化后不仅粘附分子构型改变导致亲和力增加，同时也伴有粘附分子数量的增加。
1. 调节细胞表面粘附分子表达数量的方式
细胞表面粘附分子表达数量的调节方式主要有诱导贮存在细胞内的粘附分子转移到细胞表面和诱导粘附分子的重新合成两种方式。转移形式的过程发生迅速，只需数秒钟，但维持时间短暂。如凝血酶和组胺作用于内皮细胞可以诱导内皮细胞内贮存的CD62分子迅速转移到细胞表面,然后又很快被内吞而消失； 又如CD11b/CD18、CD11c/CD18贮存在中性粒细胞的胞浆颗粒内，在PMA、TNF、IL-1刺激后迅速转移到细胞表面。重新合成过程发生较为迟缓，一般需数小时，但维持时间较长。IL-1、TNF-α作用于血管内皮细胞则可以诱导E-selectin、VCAM-1分子的重新合成与表达， 诱导后4小时达到高峰，并可维持24小时以上。 2. 细胞因子、炎症介质对粘附分子表达的调节
细胞因子IL-1、IL-3、IL-4、IL-8、PAF、GM-CSF、TNF-α、TNF-β和IFN-γ以及炎症介质白三烯、组胺和凝血酶等可作用于白细胞或/和血管内皮细胞, 调节白细胞与血管内皮细胞的粘附作用(表2-6)。在体内可能有多种调节因素同时存在,相互影响,并可能有更多的目前未知的因素参与细胞间粘附的调节过程。
3. 细胞的生长、发育状态对粘附分子表达的影响
除了上述细胞因子、炎症介质可以调节细胞粘附分子的表达外,细胞本身的生长、发育、分化及代谢状态也可以影响粘附分子的表达。在胚胎发育过程中，组织细胞粘附分子的表达按一定的规律发生改变，使得不同细胞得以按一定的规律组合在一起，形成不同的组织或器官。肿瘤细胞与其起源的正常组织细胞相比其表达的粘附分子可有很大差异，这可能是某些肿瘤细胞易发生浸润、转移等现象的分子基础。此外，处于不同分化和发育状态的淋巴细胞表达粘附分子也有明显改变，如与未经抗原刺激的T细胞(naive T cell)相比，记忆性T细胞(memory T cell)表达更多的CD2、LFA-1、CD44、VLA-4等粘附分子，而L-selectin在naive T细胞表达水平要明显高于记忆T细胞。
细胞外基质
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细胞外基质由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质，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。在生物学、细胞外间质或细胞外基质(Extracellularmatrix，ECM)是动物组织的一部分，不属于任何细胞。细胞外间质决定结缔组织的特性。细胞外基质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。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有重要作用。分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
目录
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• 成分 • 胶原 • 纤粘连蛋白 • • 肾脏作用
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细胞外基质 - 成分
细胞外基质的组成可分为三大类：①糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan),它们能够形成水性
的胶状物，在这种胶状物中包埋有许多其它的基质成分；②结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性；③粘着蛋白(adhesive)：如纤粘连蛋白和层粘联蛋白，它们促使细胞同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物，这种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连接；或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白，并与细胞内的骨架蛋白相连，所以细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。
构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。
上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少，而结缔组织中ECM含量较高。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱
的则坚韧如绳索。细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用，而且动态的对细胞产生全方位影响。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 胶原
胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的30％以上。它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
已发现的胶原至少有19种，由不同的结构基因编码
具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。
各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。
Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，成为光镜下可见的胶原纤维，抗张强度超过钢筋。其三股螺旋由二条α1（Ⅰ）链及一条α2（Ⅰ）链构成。每条α链约含1050个氨基酸残基，由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为Pro（脯氨酸），Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺
旋，每圈含3个氨基酸残基。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。
原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径50~200nm、长150nm至数微米的原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。
原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，皮肤、血管及各种组织变得僵硬，成为老化的一个重要特征。
人α1（Ⅰ）链的基因含51个外显子，因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链，其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（procollagen）。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行“对齐”排列。
前α链在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而，膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。
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细胞外基质 - 纤粘连蛋白
FN是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物，分子含糖4.5－9.5％，糖链结构依组织细胞来源及分化状态而
异。FN可将细胞连接到细胞外基质上。 每条FN肽链约含2450个氨基酸残基，整个肽链由三种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的模块（module
重复排列构成。具有5－7个有特定功能的结构域，由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其它ECM（如胶原、蛋白聚糖）使细胞外基质形成网络；有些能与细胞表面的受体结合，使细胞附着与ECM上。
FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位。例如，在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在RGD（Arg-Gly-Asp）序列，为与细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位。化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。
细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联，组装成纤维。与胶原不同，FN不
能自发组装成纤维，而是通过细胞表面受体指导下进行的，只存在于某些细胞（如成纤维细胞）表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN纤维减少或缺失系因细胞表面的FN受体异常所致。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 生物学作用
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。鉴于细胞外间质的多样性，细胞外间质有多方面的功能。例如，为细胞提供支持和固定、提供组织间的分离方法、调节细胞间的沟通。细胞外间质调节细胞的动态行为。此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。当生理条件变化时，激活蛋白酶而释放这些细胞因子，而无需从头合成这些因子，从而迅速激活细胞功能。 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。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 肾脏作用
（一）细胞外基质的作用：
1、细胞外基质（ECM）是构成肾脏组织结构框架的重要胶原，发现共有18种属于ECM胶原，其中主要有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ胶原，Ⅳ而为基底膜胶原；
2、ECM是组织生长和受损后修复的重要物质；
3、ECM的蛋白分子可通过与阻止细胞表面的粘附因子的结合对阻止细胞的趋化、增生、分化以及细胞因子的合成与分泌，起着重要的调节作用。
4、ECM担负着重建细胞功能和维持细胞体内平衡的作用。 （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的合成异常增加、降解减少，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单位硬化 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 医学作用
认为恶性肿瘤的侵蚀、转移是一个动态的、连续的过程。肿瘤细胞首先从原发部位脱落，侵入到细胞外基质(extra
cellularma-tric,ECM)，与基底膜(basementmembrane,BM)与细胞间质中一些分子粘附，并激活细胞合成、分泌各种降解酶类，协助肿瘤细胞穿过ECM进入血管，然后在某些因子等的作用下运行并穿过血管壁外渗到继发部位，继续增殖、形成转移灶。总之，脱落、粘附、降解、移动和增生贯穿于恶性肿瘤侵蚀、转移的全过程。 ECM由BM和细胞间质组成，为肿瘤转移的重要组织屏障。肿瘤细胞通过其表面受体与ECM中的各种成分粘附后激活或分泌蛋白降解酶类来降解基质，从而形成局部溶解区，构成了肿瘤细胞转移运行通道。一般恶性程度高的肿瘤细胞具有较强的蛋白水解作用，可侵蚀破坏包膜，促进转移。较为关注的酶
主要是丝氨酸蛋白酶类，如纤溶酶原激活物(plasminogenactivator,PA)和金属蛋白酶(metalproteinase,MP)类，如胶原酶IV、基质降解酶、透明质酸酶.
恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移常常伴有细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)及其细胞表面受体表达的变化。正常肝细胞没有基膜，也不表达层粘连蛋白(laminin,LN)的特异性整合素族受体α6β1；而在肝细胞癌(humanhepatocellularcarcinoma,HCC)组织中，LN和α6β1不仅表达水平升高，呈明显的共分布，而且其高水平表达与肝癌患者的预后呈负相关，提示HCC细胞可能通过α6β1受体接受来自LN的信号，从而对肝癌细胞的侵袭行为起着不可忽视的作用。肝癌的发病过程中往往早期就出现门静脉侵袭、肝内转
移以及肝外肺脏和骨组织的转移，肝癌的侵袭、转移和术后复发是影响患者预后的主要因素。基质金属蛋白酶(matrixmeta-lloproteinases,MMPs)对ECM的降解是肿瘤细胞侵袭和转移的关键环节之一，多种恶性肿瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高。
细胞外基质(ECM)是组成间质和上皮血管中基质的不溶性结构成分，主要有胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等。研究表明，ECM可影响细胞分化、增殖、黏附、形态发生和表型表达等生物学过程。NSC具有位置特异性的分化潜能，其增殖、分化和迁移与ECM有非常密切的关系。
细胞外基质 编辑本段
细胞外基质的概念
细胞外基质, extracellular matrixc,ECM,由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质，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。 在生物学、细胞外间质或细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)是动物组织的一部分, 不属于任何细胞。细胞外间质决定结缔组织的特性。细胞外基质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。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有重要作用。 分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
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细胞外基质的成分
细胞外基质的组成可分为三大类：① 糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan), 它们能够形成水性的胶状物，在这种胶状物中包埋有许多其它的基质成分；②结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性；③ 粘着蛋白(adhesive):如纤粘连蛋白和层粘联蛋白，它们促使细胞同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物,这种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连接;或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白,并与细胞内的骨架蛋白相连,所以细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。
构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。
上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少，而结缔组织中ECM含量较高。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱的则坚韧如绳索。细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用，而且动态的对细胞产生全方位影响。
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一、胶原（collagen）
胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的30％以上。它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
目前已发现的胶原至少有19种，由不同的结构基因编码，具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。
各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，非螺旋区及球形结构域。其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。
Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，成为光镜下可见的胶原纤维，抗张强度超过钢筋。其三股螺旋由二条α1（Ⅰ）链及一条α2（Ⅰ）链构成。每条α链约含1050个氨基酸残基，由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为Pro（脯氨酸），Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋，每圈含3个氨基酸残基。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。
原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径
50~200nm、长150nm至数微米的原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。
原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，皮肤、血管及各种组织变得僵硬，成为老化的一个重要特征。
人α1（Ⅰ）链的基因含51个外显子，因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链，其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（procollagen）。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行“对齐”排列。
前α链在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而，膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。
胶原（collagen）是细胞外基质的最重要成分，目前已发现至少19型胶原，但肝脏中含量较高者仅包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅹ和Ⅷ型。正常人肝脏的胶原含量约为5mg/g肝湿重，Ⅰ/Ⅲ型胶原的比为1：1，各占33%左右；肝纤维化和肝硬化时肝脏胶原含量可增加数倍，且Ⅰ/Ⅲ型的比值可增加到3：1左右。根据胶原的结构和功能可将其分为7类：
1.纤维性胶原（fibril forming collagen） 这是最经典的胶原，如Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅺ型胶原。其肽链长达1000个氨基酸，是结缔组织中含量最丰富的胶原。前胶原三螺旋的端肽被切除后纵向平行排列，其中每个胶原分子纵向稍偏移，相邻的肽链形成共价键交联从而形成微纤维。一般需经前胶原肽酶（procollagen propeptidase）
将羧基端肽去除后才能形成胶原纤维，但是部分胶原可以带有氨基端肽而存在于胶原纤维的表面，以阻止胶原纤维继续增粗，从而继续起到调节胶原纤维直径的作用。
2.网状胶原（network forming collagen） 如Ⅳ、Ⅷ和Ⅹ型胶原，主要分布于基底膜中。与纤维性胶原不同，其端肽不被去除。两条Ⅳ型前胶原肽链的羧基端肽（NC1）端-端相连形成二聚体，四条前胶原肽链的氨基端肽（7S）端-端形成四聚体，从而相互交联成三维网状结构。在肝脏中，Ⅳ型胶原主要分布于血管和胆管的基底层，而且还分布于汇管区的成纤维细胞周围及正常肝血窦的Disse腔中。Ⅷ型胶原常与弹性纤维一起分布于肝脏的汇管区和包膜中，其功能尚不清楚。
3.微丝状胶原（microfilament forming collagen） 目前此组只包括ⅥM型胶原。其肤链较短，仅为纤维性胶原的三分之一左右。两条肤链反向平行排列，借端肤相互交联成二聚体，二聚体冉端-端相连聚集成四聚体。许多四聚体端-端相接形成状如串珠的微丝状长链。在肝脏中Ⅳ型胶原分布于汇管区基质和肝血卖Disse腔隙。Ⅵ型胶原通常分布在Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维之间，推测其功能是将血管结构锚定到间质中。最近发现Ⅵ型胶原对多种上皮细胞和间质细胞包括肝脏星状细胞的生长有促进作用，并可抑制细胞凋亡。
4.锚丝状胶原（collagen of aachoring filament）Ⅶ型胶原属此组，其肽链三螺旋长达1530个氨基酸，中间穿插许多非胶原序列。两条前胶原肽链的羧基端肽端-端重叠交联形成二聚体，多个二聚体以羧基端交联区为中心侧-侧聚集成锚丝状纤维。这一纤维的两个氨基端肽连接到基地膜的某种分子上起锚定作用，故名。
5.三螺旋区不连续的纤维相关性胶原（fibril associated collagens with intenrupted triplehelices；FACIT）这一组包括Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅥ及ⅩⅨ型胶原，而且其数目还不断增加。其本身不形成纤维，但与纤维性胶原纤维的表面相连。目前对这一组胶原的确切功能及组织、细胞分布尚不了解。ⅩⅣ型曾被称为粗纤维调节素（undulin），但现在认为其特征性结构为胶原三螺旋，故名ⅩⅣ型胶原。
6.跨膜性胶原（transmembrane collagen） 如ⅩⅦ型胶原，它有一个细胞内非胶原区，一个跨膜区和细胞外胶原尾巴。这种胶原主要由皮肤基底角化细胞产生，在肝脏中未发现。
7.尚未分类的胶原：包括ⅩⅢ，ⅩⅤ和ⅩⅧ型胶原。ⅩⅢ型胶原主要分布于皮肤附属器、骨、软骨、横纹肌及肠道黏膜，但不见于肝脏。ⅩⅤ型胶原mRNA表达于许多组织和器官的成纤维细胞和上皮细胞。ⅩⅧ型胶原主要分布于肝脏、肺脏和肾脏。值得一提的是，原位杂交研究结果表明在肝脏中ⅩⅧ型胶原主要由肝实质细胞产生，显然与其它胶原主要由间质细胞产生不同。其羧基端具有抑制血管增生的作用而称为内皮抑素或内皮它汀（endostatin），初步体外和动物试验发现它对肿瘤有较强的抑制作用。
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二、纤粘连蛋白（fibronectin，FN）
FN是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物，分子含糖4.5－9.5％，糖链结构依组织细胞来源及分化状态而异。FN可将细胞连接到细胞外基质上。
每条FN肽链约含2450个氨基酸残基，整个肽链由三种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的模块（module）重复排列构成。具有5－7个有特定功能的结构域，由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其它ECM（如胶原、蛋白聚糖）结合，使细胞外基质形成网络；有些能与细胞表面的受体结合，使细胞附着与ECM上。
FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位。例如，在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在RGD（Arg-Gly-Asp）序列，为与细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位。化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。
细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联，组装成纤维。与胶原不同，FN不能自发组装成纤维，而是通过细胞表面受体指导下进行的，只存在于某些细胞（如成纤维细胞）表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN纤维减少或缺失系因细胞表面的FN受体异常所致。
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三、层粘连蛋白（laminin，LN）
LN也是一种大型的糖蛋白，与Ⅳ型胶原一起构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。
LN分子由一条重链（α）和二条轻链（β、γ）借二硫键交联而成，外形呈十字形，三条短臂各由三条肽链的N端序列构成。每一短臂包括二个球区及二个短杆区，长臂也由杆区及球区构成。
LN分子中至少存在8个与细胞结合的位点。例如，在长臂靠近球区的。链上有IKVAV五肽序列可与神经细胞结合，并促进神经生长。鼠LNα1链上的RGD序列，可与αvβ3整合素结合。
现已发现7种LN分子，8种亚单位（α1,α2,α3,β1,β2,β3,γ1,γ2），与FN不同的是，这8种亚单位分别由8个结构基因编码。
LN是含糖量很高（占15-28％）的糖蛋白，具有50条左右N连接的糖链，是迄今所知糖链结构最复杂的糖蛋白。而且LN的多种受体是识别与结合其糖链结构的。 基膜是上皮细胞下方一层柔软的特化的细胞外基质，也存在于肌肉、脂肪和许旺细胞（schwann cell）周围。它不仅仅起保护和过滤作用，还决定细胞的极性，影响细胞的代谢、存活、迁移、增殖和分化。
基膜中除LN和Ⅳ型胶原外，还具有entactin、perlecan、decorin等多种蛋白，其中LN与entactin (also called nidogen)形成1:1紧密结合的复合物，通过nidogen与Ⅳ型胶原结合。
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四、氨基聚糖与蛋白聚糖
1．氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）
GAG是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。其二糖单位通常由氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸组成，但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。氨基聚糖依组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为六种，即：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。
透明质酸（hyaluronic acid,HA）是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。氨基聚糖一般由不到300个单糖基组成，而HA可含10万个糖基。在溶液中HA分子呈无规则卷曲状态。如果强行伸长，其分子长度可达20μm。HA整个分子全部由葡萄糖醛酸及乙酰氨基葡萄糖二糖单位重复排列构成。由于HA分子表面有大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体，占据很大的空间，产生膨压。
细胞表面的HA受体为CD44及其同源分子，属于hyaladherin族。所有能结合HA的分子都具相似的结构域。
HA虽不与蛋白质共价结合，但可与许多种蛋白聚糖的核心蛋白质及连接蛋白质借非共价键结合而参加蛋白聚糖多聚体的构成，在软骨基质中尤其如此。
除HA及肝素外，其他几种氨基聚糖均不游离存在，而与核心蛋白质共价结合构成蛋白聚糖。
2．蛋白聚糖（proteoglycan）
蛋白聚糖是氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白质（coreprotein）的共价结合物。核心蛋白质的丝氨酸残基（常有Ser-Gly-X-Gly序列）可在高尔基复合体中装配上氨基聚糖（GAG）链。其糖基化过程为通过逐个转移糖基首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUA），然后再延长糖链，并对所合成的重复二糖单位进行硫酸化及差向异构化修饰。一个核心蛋白质分子上可以连接1至100个以上GAG链。与一个核心蛋白质分子相连的GAG链可以是同种或不同种的。
许多蛋白聚糖单体常以非共价键与透明质酸形成多聚体。核心蛋白质的N端序列与CD44分子结合透明质酸的结构域具有同源性，故亦属hyaladherin族。
蛋白聚糖多聚体的分子量可达108KD以上。其体积可超过细菌。如构成软骨的Aggrecan，其GAG主要是硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS），但还有硫酸角质素（keratan sulfate，KS）。其含量不足或代谢障碍可引起长骨发育不良，四肢短小。
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五、弹性蛋白（elastin）
弹性蛋白纤维网络赋予组织以弹性，弹性纤维的伸展性比同样横截面积的橡皮条至少大5倍。
弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成。一种是疏水短肽赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的α螺旋，负责在相邻分子间形成交联。弹性蛋白的氨基酸组成似胶原，也富于甘氨酸及脯氨酸，但很少含羟脯氨酸，不含羟赖氨酸，
没有胶原特有的Gly-X-Y序列，故不形成规则的三股螺旋结构。弹性蛋白分子间的交联比胶原更复杂。通过赖氨酸残基参与的交联形成富于弹性的网状结构。
在弹性蛋白的外围包绕着一层由微原纤维构成的壳。微原纤维是由一些糖蛋白构成的。其中一种较大的糖蛋白是fibrillin，为保持弹性纤维的完整性所必需。在发育中的弹性组织内，糖蛋白微原纤维常先于弹性蛋白出现，似乎是弹性蛋白附着的框架，对于弹性蛋白分子组装成弹性纤维具有组织作用。老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹性。
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细胞外基质的生物学作用
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。鉴于细胞外间质的多样性, 细胞外间质有多方面的功能。例如,为细胞提供支持和固定、提供组织间的分离方法、调节细胞间的沟通。细胞外间质调节细胞的动态行为。此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。当生理条件变化时, 激活蛋白酶而释放这些细胞因子，而无需从头合成这些因子，从而迅速激活细胞功能。
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（anchorage dependence）。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，a Greek word meaning “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。
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肾脏细胞外基质的作用
（一）细胞外基质的作用：
1、细胞外基质（ECM）是构成肾脏组织结构框架的重要胶原，目前发现共有18种属于ECM胶原，其中主要有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ胶原，Ⅳ而为基底膜胶原；
2、ECM是组织生长和受损后修复的重要物质；
3、ECM的蛋白分子可通过与阻止细胞表面的粘附因子的结合对阻止细胞的趋化、增生、分化以及细胞因子的合成与分泌，起着重要的调节作用。
4、ECM担负着重建细胞功能和维持细胞体内平衡的作用。
（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的合成异常增加、降解减少，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单位硬化
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细胞外基质与医学
目前学者们一致认为恶性肿瘤的侵蚀、转移是一个动态的、连续的过程。肿瘤细胞首先从原发部位脱落，侵入到细胞外基质(extracellular ma-tric,ECM)，与基底膜(basement membrane,BM)与细胞间质中一些分子粘附，并激活细胞合成、分泌各种降解酶类，协助肿瘤细胞穿过ECM进入血管，然后在某些因子等的作用下运行并穿过血管壁外渗到继发部位，继续增殖、形成转移灶。总之，脱落、粘附、降解、移动和增生贯穿于恶性肿瘤侵蚀、转移的全过程。
ECM由BM和细胞间质组成，为肿瘤转移的重要组织屏障。肿瘤细胞通过其表面受体与ECM中的各种成分粘附后激活或分泌蛋白降解酶类来降解基质，从而形成局部溶解区，构成了肿瘤细胞转移运行通道。一般恶性程度高的肿瘤细胞具有较强的蛋白水解作用，可侵蚀破坏包膜，促进转移。目前较为关注的酶主要是丝氨酸蛋白酶类，如纤溶酶原激活物(plasminogen activator,PA)和金属蛋白酶
(metalproteinase,MP)类，如胶原酶IV、基质降解酶、透明质酸酶.
恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移常常伴有细胞外基质(extracellular
matrix,ECM)及其细胞表面受体表达的变化。正常肝细胞没有基膜，也不表达层粘连蛋白(laminin,LN)的特异性整合素族受体α6β1；而在肝细胞癌(human hepatocellular carcinoma,HCC)组织中，LN和α6β1不仅表达水平升高，呈明显的共分布，而且其高水平表达与肝癌患者的预后呈负相关，提示HCC细胞可能通过α6β1受体接受来自LN的信号，从而对肝癌细胞的侵袭行为起着不可忽视的作用。肝癌的发病过程中往往早期就出现门静脉侵袭、肝内转移以及肝外肺脏和骨组织的转移，肝癌的侵袭、转移和术后复发是影响患者预后的主要因素。基质金属蛋白酶(matrix
meta-lloproteinases,MMPs)对ECM的降解是肿瘤细胞侵袭和转移的关键环节之一，多种恶性肿瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高。
细胞外基质(ECM)是组成间质和上皮血管中基质的不溶性结构成分，主要有胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等。研究表明， ECM可影响细胞分化、增殖、黏附、形态发生和表型表达等生物学过程。 NSC具有位置特异性的分化潜能，其增殖、分化和迁移与 ECM 有非常密切的关系。
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部分细胞外基质中译名的建议
在肝纤维化过程中，细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的研究取得了令人触目的成就.但国内对一些ECM成份的命名尚不统一，现将ECM成份的中译名列于下表，供同道榷商.
英文名 现有中译名 建议中译名
fibronectin 纤维结合蛋白(素) 纤维连结蛋白(素) 纤维结合蛋白
laminin 基膜粘连蛋白(素) 层粘蛋白(素) 板层素 层粘蛋白
entactin (nidogen) 内动素(蛋白) 副层粘蛋白(素) 副层粘蛋白
vitronectin 玻璃体结合蛋白(素) 副纤维结合蛋白(素) 副纤维结合蛋白
cytotatin (tenascin) 细胞粘合素(蛋白) 细胞结合素(蛋白) 腱蛋白 细胞粘合蛋白
thrombospondin 血小板反应素(蛋白) 血栓结合素 血栓粘合素(蛋白) 血栓粘合蛋白
undulin 波状(浪)蛋白 粗纤维调节素 波状纤维调节蛋白
integrin (ECM受体) 整合素(蛋白) 结合素(蛋白) 整合蛋白
细胞粘附分子
细胞粘附分子的定义
细胞粘附分子（cell adhesion molecule，CAM）是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的分子。
细胞粘附指细胞间的粘附，是细胞间信息交流的一种形式。而信息交流的可溶递质称细胞粘附分子(cell adhesion molecule,CAM)。CAM是一类独立的分子结构，是通过识别与其粘附的特异性受体而发生相互间的粘附现象。
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细胞粘附分子的组成
细胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成：①胞外区，肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别；②跨膜区，多为一次跨膜；③胞质区，肽链的C端部分，一般较小，或与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号转导途径。
多数细胞粘附分子的作用依赖于二价阳离子，如Ca2＋，Mg2＋。细胞粘附分子的作用机制有三种模式（图11-16）：两相邻细胞表面的同种CAM分子间的相互识别与结合（亲同性粘附）；两相邻细胞表面的不同种CAM分子间的相互识别与结合（亲异性粘附）；两相邻细胞表面的相同CAM分子借细胞外的连接分子相互识别与结合。
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细胞粘附分子的分类
可大致分为五类：钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素。
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一、钙粘素
钙粘素（cadherin）属亲同性CAM，其作用依赖于Ca2＋。至今已鉴定出30种以上钙粘素，分布于不同的组织。
钙粘素分子结构同源性很高，其胞外部分形成5个结构域，其中4个同源，均含Ca2＋结合部位。决定钙粘素结合特异性的部位在靠N末端的一个结构域中，只要变更其中2个氨基酸残基即可使结合特异性由E-钙粘素转变为P-钙粘素。钙粘素分子的胞质部分是最高度保守的区域，参与信号转导。
钙粘素通过不同的连接蛋白质与不同的细胞骨架成分相连，如E-钙粘素通过α-、β-、γ-连锁蛋白（catenin）以及粘着斑蛋白（vinculin）、锚蛋白、α辅肌动蛋白等与
肌动蛋白纤维相连；桥粒中的desmoglein及desmocollin则通过桥粒致密斑与中间纤维相连。
钙粘素的作用主要有以下几个方面：
1．介导细胞连接，在成年脊椎动物，E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要CAM，是粘合带的主要构成成分。桥粒中的钙粘素就是desmoglein及desmocollin。
2．参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织（尤其是上皮及神经组织）的构筑有重要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可决定胚胎细胞间的相互作用（粘合、分离、迁移、再粘合），从而通过细胞的微环境，影响细胞的分化，参与器官形成过程。
3．抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面的E钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将E钙粘素视为转移抑制分子。
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二、选择素
选择素（selectin）属亲异性CAM，其作用依赖于Ca2＋。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合。已知选择素有三种：L选择素、E选择素及P选择素。 选择素的胞外区由三个结构域构成：N端的C型凝集素结构域，EGF样结构域、重复次数不同的补体结合蛋白结构域；通过凝集素结构域来识别糖蛋白及糖脂分子上的糖配体。
E选择素及P选择素所识别与结合的糖配体为唾液酸化及岩藻糖化的N乙酰氨基乳糖结构（sLeX及sLeA）。sLeA结构存在于髓系白细胞表面（其中包括L选择素）分子中。多种肿瘤细胞表面也存在sLeX及sLeA结构。
P选择素贮存于血小板的α颗粒及内皮细胞的Weibel-Palade小体。炎症时活化的内皮细胞表面首先出现P选择素，随后出现E选择素。它们对于召集白细胞到达炎症部位具有重要作用。
E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面。炎症组织释放的白细胞介素I（IL-1）及肿瘤坏死因子（TNF）等细胞因子可活化脉管内皮细胞，刺激E选择素的合成。 L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。白细胞表面L选择素分子上的sLeA与活化的内皮细胞表面的P选择素及E选择素之间的识别与结合，可召集血液中快速流动的白细胞在炎症部位的脉管内皮上减速滚动（即通过粘附、分离、再粘附……，如此循环往复），最后穿过血管进入炎症部位。 炎症一开始即启动白细胞的功能变化，各种选择素均使血管中白细胞的运动减慢而形成滚动状态，其中P-选择素和L-选择素在缺血-再灌注过程中的作用更大。
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三、免疫球蛋白超家族
免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）包括分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）样结构域的所有分子，一般不依赖于Ca2＋。免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系的两组反向平行β折叠结构。
除免疫球蛋白外，还包括T细胞受体，B细胞受体，MHC及细胞粘附分子（Ig-CAM）等。有的属于亲同性CAM，如各种神经细胞粘附分子（N-CAM）及血小板-内皮细胞粘附分子（Pe-CAM）；有的属于亲异性CAM，如细胞间粘附分子（I-CAM）及脉管细胞粘附分子（V-CAM）等。I-CAM及V-CAM的配体都是整合素。 N-CAM有20余种异型分子，它们在神经发育及神经细胞间相互作用上有重要作用。
I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。炎症时，活化的内皮细胞表面的I-CAM可与白细胞表面的αLβ2及巨噬细胞表面的αMβ2相结合；V-CAM则可与白细胞的α4β1整合素相结合。它们继上述选择素介导的白细胞与内皮细胞的粘合作用之后使在内皮上滚动的白细胞固着于炎症部位的脉管内皮，并发生铺展，进而分泌水解酶而穿出脉管壁。
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四、整合素
整合素（integrin）大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2＋。介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用。几乎所有动植物细胞均表达整合素。
整合素是由α （120~185kD）和β（90~110kD）两个亚单位形成的异二聚体。迄今已发现16种α亚单位和9种β亚单位。它们按不同的组合构成20余种整合素。 α亚单位的N端有结合二价阳离子的结构域，胞质区近膜处都有一个非常保守的KXGFFKR序列，与整合素活性的调节有关。
含β1亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。含β2亚单位的整合素主要存在于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。β3亚单位的整合素主要存在于血小板表面，介导血小板的聚集，并参与血栓形成。除β4可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合，α6β4整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。 按β亚单位分类可分β1、β2、β3 3个亚家族。
β1亚家族称为VLA(very late activation antigen)家族，含有VLA-1～6 6种整合素。VLA-1、2作为T细胞的后期活性化抗原而先被认定。而后的VLA-3、4、5、6因有同样的β链故称VLA-3、4、5、6。而实际上特别是VLA-4、5在静止期的淋巴细胞中最高。
β2亚家族也称CD18抗原，因白细胞上均有1个或多个β2整合素故称白细胞整合素(leukocyte integrin)。包括3类糖蛋白：①淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)：即CDⅡa/CD18，是白细胞上的粘附受体，参与白细胞与内皮细胞的粘附过程，能识别ICAMs。LFA-1与ICAMs的粘附受细胞激动的调节，参与中性白细胞、单核细胞和淋巴细胞向血管内皮的粘附。LFA-1还参与细胞毒性细胞与其靶细胞、NK细胞与其
靶细胞的相互作用。②巨噬细胞分化抗原-1(Mac-1)：Mac-1(CR3、CD11b/CD18)能与补体蛋白C3bi相作用，能识别纤维蛋白原和内皮细胞上1个尚未被鉴定的配子X及几种微生物抗原。③p150.95(CD11c/CD18)：其配体特异性还不清楚，但知其可参与细胞与内皮和细胞与表面结合的纤维蛋白原的相互作用。如缺乏可造成白细胞与内皮细胞粘附障碍，病人往往发生反复感染，严重者可发生致命性的难以控制的败血症而死亡[8]。
β3亚家族称为细胞粘附素(cytoadhesion)，含人玻璃粘蛋白受体(VNR)和血小板的gpⅡb/Ⅲa。
细胞粘附素按功能分类可分为2类：①存在于淋巴细胞上，通过与Ig家族中的CAM结合而介导异型性细胞间的粘附。②作为各种ECM的配体，介导细胞与ECM的粘附，从而控制细胞与基膜的结合，以及细胞的游走。如在整合素β1和β3亚家族就有LN、CL、FN、FB、VN等ECM受体的机能。
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五、透明质酸粘素
透明质酸粘素（hyaladherin）包括可结合透明质酸糖链的一类分子，具有相似的氨基酸序列和空间构象。CD44族是其中的一个成员，分子量范围为85 KD~250KD，介导细胞与细胞间及细胞与细胞外基质间的相互作用，同样是由胞外，跨膜及胞质三个部分构成的糖蛋白，糖链为硫酸软骨素及硫酸乙酰肝素。CD44肽链的N端可结合透明质酸，故CD44也被视为透明质酸的受体。
CD44的功能包括： ①与透明质酸、纤粘连蛋白及胶原结合，介导细胞与细胞外基质之间的粘附；②参与细胞对透明质酸的摄取及降解；③参与淋巴细胞归巢；④参与T细胞的活化；⑤促进细胞迁移。
CD44在很多种肿瘤细胞的表达比相应正常组织为高，并与肿瘤细胞的成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关。
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细胞粘附分子的研究及发展
CAM群的发展：CAM曾指层粘连蛋白(LN)和纤维粘连蛋白(FN)等构成细胞外基质(ECM)的蛋白质。近来CAM才被明确认为是一群分子家族。特别是ECM受体群的发现，揭示了CAM是数目繁多的大家族。因CAM范畴的分子在体外培养中均显示出细胞的粘附活性，故称CAM。但其在体内的作用机制还不完全明确。
CAM的研究方向：CAM在细胞间的连接方式是研究之一。同种细胞间以同种CAM连接称同种连接，细胞间以异种CAM连接称异种连接。同种连接中有名的是神经细胞粘附分子(NCAM)和钙依赖性粘附素(adhenin)，其他的连接方式多是异种连接。
CAM生理作用是研究之二。细胞粘附是细胞维持形态结构与功能的生物现象。以前CAM多指细胞膜上的跨膜蛋白,如thy-1和LFA-3。现认为CAM并不是单纯结构性的起连接作用，而是通过细胞间的机械性连接来识别外界，或是将外界的信息传达到细胞内。如跨膜蛋白中含有浓缩的酪氨酸激酶，说明CAM间有信息传递的功能。 近年通过单克隆技术已鉴定出多种与细胞粘附有关的CAM，已知的CAM可分5个超级家族。随着不断研究将有更多的CAM被鉴定和阐明。
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细胞粘附分子表达数量改变对粘附作用的调节
粘附分子表达数量的改变是粘附作用调节的另一个重要方面。粘附分子构型改变与表达数量的增减并不是截然分开的两个过程，两者可能同时存在，共同完成对粘附作用的调节。如淋巴细胞活化后不仅粘附分子构型改变导致亲和力增加，同时也伴有粘附分子数量的增加。
1. 调节细胞表面粘附分子表达数量的方式
细胞表面粘附分子表达数量的调节方式主要有诱导贮存在细胞内的粘附分子转移到细胞表面和诱导粘附分子的重新合成两种方式。转移形式的过程发生迅速，只需数秒钟，但维持时间短暂。如凝血酶和组胺作用于内皮细胞可以诱导内皮细胞内贮存的CD62分子迅速转移到细胞表面,然后又很快被内吞而消失； 又如CD11b/CD18、CD11c/CD18贮存在中性粒细胞的胞浆颗粒内，在PMA、TNF、IL-1刺激后迅速转移到细胞表面。重新合成过程发生较为迟缓，一般需数小时，但维持时间较长。IL-1、TNF-α作用于血管内皮细胞则可以诱导E-selectin、VCAM-1分子的重新合成与表达， 诱导后4小时达到高峰，并可维持24小时以上。 2. 细胞因子、炎症介质对粘附分子表达的调节
细胞因子IL-1、IL-3、IL-4、IL-8、PAF、GM-CSF、TNF-α、TNF-β和IFN-γ以及炎症介质白三烯、组胺和凝血酶等可作用于白细胞或/和血管内皮细胞, 调节白细胞与血管内皮细胞的粘附作用(表2-6)。在体内可能有多种调节因素同时存在,相互影响,并可能有更多的目前未知的因素参与细胞间粘附的调节过程。
3. 细胞的生长、发育状态对粘附分子表达的影响
除了上述细胞因子、炎症介质可以调节细胞粘附分子的表达外,细胞本身的生长、发育、分化及代谢状态也可以影响粘附分子的表达。在胚胎发育过程中，组织细胞粘附分子的表达按一定的规律发生改变，使得不同细胞得以按一定的规律组合在一起，形成不同的组织或器官。肿瘤细胞与其起源的正常组织细胞相比其表达的粘附分子可有很大差异，这可能是某些肿瘤细胞易发生浸润、转移等现象的分子基础。此外，处于不同分化和发育状态的淋巴细胞表达粘附分子也有明显改变，如与未经抗原刺激的T细胞(naive T cell)相比，记忆性T细胞(memory T cell)表达更多的CD2、LFA-1、CD44、VLA-4等粘附分子，而L-selectin在naive T细胞表达水平要明显高于记忆T细胞。
细胞外基质
编辑词条 参与讨论
细胞外基质由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质，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。在生物学、细胞外间质或细胞外基质(Extracellularmatrix，ECM)是动物组织的一部分，不属于任何细胞。细胞外间质决定结缔组织的特性。细胞外基质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。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有重要作用。分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
目录
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• 成分 • 胶原 • 纤粘连蛋白 • • 肾脏作用
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细胞外基质 - 成分
细胞外基质的组成可分为三大类：①糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan),它们能够形成水性
的胶状物，在这种胶状物中包埋有许多其它的基质成分；②结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性；③粘着蛋白(adhesive)：如纤粘连蛋白和层粘联蛋白，它们促使细胞同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物，这种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连接；或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白，并与细胞内的骨架蛋白相连，所以细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。
构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。
上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少，而结缔组织中ECM含量较高。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱
的则坚韧如绳索。细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用，而且动态的对细胞产生全方位影响。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 胶原
胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的30％以上。它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
已发现的胶原至少有19种，由不同的结构基因编码
具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。
各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。
Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，成为光镜下可见的胶原纤维，抗张强度超过钢筋。其三股螺旋由二条α1（Ⅰ）链及一条α2（Ⅰ）链构成。每条α链约含1050个氨基酸残基，由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为Pro（脯氨酸），Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺
旋，每圈含3个氨基酸残基。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。
原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径50~200nm、长150nm至数微米的原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。
原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，皮肤、血管及各种组织变得僵硬，成为老化的一个重要特征。
人α1（Ⅰ）链的基因含51个外显子，因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链，其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（procollagen）。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行“对齐”排列。
前α链在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而，膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。
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细胞外基质 - 纤粘连蛋白
FN是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物，分子含糖4.5－9.5％，糖链结构依组织细胞来源及分化状态而
异。FN可将细胞连接到细胞外基质上。 每条FN肽链约含2450个氨基酸残基，整个肽链由三种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的模块（module
重复排列构成。具有5－7个有特定功能的结构域，由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其它ECM（如胶原、蛋白聚糖）使细胞外基质形成网络；有些能与细胞表面的受体结合，使细胞附着与ECM上。
FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位。例如，在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在RGD（Arg-Gly-Asp）序列，为与细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位。化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。
细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联，组装成纤维。与胶原不同，FN不
能自发组装成纤维，而是通过细胞表面受体指导下进行的，只存在于某些细胞（如成纤维细胞）表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN纤维减少或缺失系因细胞表面的FN受体异常所致。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 生物学作用
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。鉴于细胞外间质的多样性，细胞外间质有多方面的功能。例如，为细胞提供支持和固定、提供组织间的分离方法、调节细胞间的沟通。细胞外间质调节细胞的动态行为。此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。当生理条件变化时，激活蛋白酶而释放这些细胞因子，而无需从头合成这些因子，从而迅速激活细胞功能。 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。 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 肾脏作用
（一）细胞外基质的作用：
1、细胞外基质（ECM）是构成肾脏组织结构框架的重要胶原，发现共有18种属于ECM胶原，其中主要有Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ胶原，Ⅳ而为基底膜胶原；
2、ECM是组织生长和受损后修复的重要物质；
3、ECM的蛋白分子可通过与阻止细胞表面的粘附因子的结合对阻止细胞的趋化、增生、分化以及细胞因子的合成与分泌，起着重要的调节作用。
4、ECM担负着重建细胞功能和维持细胞体内平衡的作用。 （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的合成异常增加、降解减少，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单位硬化 编辑本段 回目录
细胞外基质 - 医学作用
认为恶性肿瘤的侵蚀、转移是一个动态的、连续的过程。肿瘤细胞首先从原发部位脱落，侵入到细胞外基质(extra
cellularma-tric,ECM)，与基底膜(basementmembrane,BM)与细胞间质中一些分子粘附，并激活细胞合成、分泌各种降解酶类，协助肿瘤细胞穿过ECM进入血管，然后在某些因子等的作用下运行并穿过血管壁外渗到继发部位，继续增殖、形成转移灶。总之，脱落、粘附、降解、移动和增生贯穿于恶性肿瘤侵蚀、转移的全过程。 ECM由BM和细胞间质组成，为肿瘤转移的重要组织屏障。肿瘤细胞通过其表面受体与ECM中的各种成分粘附后激活或分泌蛋白降解酶类来降解基质，从而形成局部溶解区，构成了肿瘤细胞转移运行通道。一般恶性程度高的肿瘤细胞具有较强的蛋白水解作用，可侵蚀破坏包膜，促进转移。较为关注的酶
主要是丝氨酸蛋白酶类，如纤溶酶原激活物(plasminogenactivator,PA)和金属蛋白酶(metalproteinase,MP)类，如胶原酶IV、基质降解酶、透明质酸酶.
恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移常常伴有细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)及其细胞表面受体表达的变化。正常肝细胞没有基膜，也不表达层粘连蛋白(laminin,LN)的特异性整合素族受体α6β1；而在肝细胞癌(humanhepatocellularcarcinoma,HCC)组织中，LN和α6β1不仅表达水平升高，呈明显的共分布，而且其高水平表达与肝癌患者的预后呈负相关，提示HCC细胞可能通过α6β1受体接受来自LN的信号，从而对肝癌细胞的侵袭行为起着不可忽视的作用。肝癌的发病过程中往往早期就出现门静脉侵袭、肝内转
移以及肝外肺脏和骨组织的转移，肝癌的侵袭、转移和术后复发是影响患者预后的主要因素。基质金属蛋白酶(matrixmeta-lloproteinases,MMPs)对ECM的降解是肿瘤细胞侵袭和转移的关键环节之一，多种恶性肿瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高。
细胞外基质(ECM)是组成间质和上皮血管中基质的不溶性结构成分，主要有胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等。研究表明，ECM可影响细胞分化、增殖、黏附、形态发生和表型表达等生物学过程。NSC具有位置特异性的分化潜能，其增殖、分化和迁移与ECM有非常密切的关系。