1954年,美国芝加哥大学生物学家P.韦斯[注]和W.弗里斯[注]用电子显微镜观察两栖动物皮肤的基底层发现有明显的胶原纤维交叉缠绕的层面,称之为“套环[注]”。1957年,英国利兹大学医学家A.查尔斯[注]通过光学显微镜发现相邻表皮细胞间有“细胞间桥”样的结构,一度被认为是两细胞间的胞质连续区。1966年,美国华盛顿大学生物学家D.E.凯利[注]通过电子显微镜观察证实,“细胞间桥”实际上不是一个胞质连续区,而是局部发生特异改变的细胞面,被定名为桥粒或黏着斑;同年,发现“套环”在形态上类似半个桥粒,因此更名为半桥粒。1971年,美国耶鲁大学的生物学家L.托马斯[注]等人在原肠胚和胚胎中发现位于紧密连接下方有一条短的连接小带,即黏着带。同年,美国北卡罗来纳大学的病理学家R.A.布里格曼[注]等人在表皮-真皮连接中第一次发现锚定纤维丝。之后人们陆续在桥粒、半桥粒和黏着连接中发现锚定纤维。由于这种连接主要是通过穿膜蛋白进行细胞的锚定,因此被称为锚定连接。
锚定连接
通过黏着蛋白、整联蛋白(整合素)和细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质相的细胞连接。可维持细胞结构和功能的稳定,广泛分布在心脏、肌组织与上皮组织。
- 英文名称
- anchoring junction
- 所属学科
- 现代医学
根据直接参与细胞连接的骨架纤维的性质不同,锚定连接分为与中间纤维相关的锚定连接和与肌动蛋白纤维相关的锚定连接。前者包括桥粒和半桥粒,后者主要有黏着带和黏着斑。
为上皮细胞特有的一种细胞间黏着结构,位于中间连接的深部。在桥粒处两个细胞质腹之间隔有宽约25纳米的间隙,其中有一层电子密度稍高的接触层,将间隙等分为二。在桥粒处内侧的细胞质呈板样结构,汇集很多微丝。桥粒由两类蛋白质构成:一类是穿膜蛋白,主要由桥粒黏蛋白与桥粒胶蛋白构成,形成桥粒的电子致密层和细胞间接触层;另一类为胞质内的桥粒斑,主要成分为桥粒斑蛋白和斑珠蛋白,它们一端与桥粒穿膜蛋白相结合,另一端是胞质内中间丝的附着处。
在结构上类似桥粒,位于上皮细胞基面与基膜之间,质膜内也有附着板,张力丝附着其上,折成绊状返回细胞质,主要作用是将上皮细胞固着在基膜上。它与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穿膜连接蛋白为整联蛋白(整合素)而不是钙黏着蛋白,整联蛋白是细胞外基质的受体蛋白。③细胞内的附着蛋白为角蛋白。
位于上皮细胞紧密连接的下方,介于紧密连接和桥粒之间,又称中间连接或带状桥粒。参与黏着带连接的主要蛋白是钙黏着蛋白和肌动蛋白。钙黏着蛋白属Ca2+依赖性的细胞黏附分子,所以这种连接也是钙依赖性的。在黏着带中,钙黏着蛋白的细胞外结构域同相邻细胞质膜上另一个钙黏着蛋白的细胞外结构域相互作用形成桥,使细胞相互连接,但并不融合,保留有20~30纳米的间隙。钙黏着蛋白的细胞内结构域经胞质斑中的蛋白质介导与肌动蛋白纤维相连,胞质斑中含有β联蛋白、α联蛋白等,其中β联蛋白直接与钙黏着蛋白的细胞质端相连,然后通过另一个蛋白介导与肌动蛋白纤维相连。
位于上皮细胞紧密连接的下方,靠整联蛋白与肌动蛋白相互作用,将细胞与细胞外基质连接。它与黏着带的不同之处在于:①参与黏着带连接的膜整合蛋白是钙黏着蛋白,而参与黏着斑连接的是整联蛋白。②黏着带实际上是两个相邻细胞膜上的钙黏着蛋白之间的连接,而黏着斑是整联蛋白与细胞外基质中的黏连蛋白的连接,因整联蛋白是纤黏连蛋白的受体,所以黏着斑是通过受体与配体结合而连接。
桥粒将相邻细胞形成整体网络,起支持和抵抗外界压力与张力的作用;半桥粒可以防止机械力造成细胞与基膜脱离;黏着带可提高组织的机械张力;黏着斑的形成对细胞迁移是不可缺少的。锚定连接异常则会导致多种疾病,如天疱疮、心律失常性右室心肌病、上皮源性肿瘤、脑膜瘤等。
扩展阅读
- KELLY D E.Fine structure of desmosomes, hemidesmosomes, and an adepidermal globular layer in developing newt epidermis.Journal of cell biology,1966,28(1):51-72.
- MRUK D D, SILVESTRINI B, CHENG C Y.Anchoring junctions as drug targets: role in contraceptive development.Pharmacological reviews,2008,60(2):146-180.
- BRIGGAMAN R A, FREDERIC G D, CLAYTON E W.Formation and origin of basal lamina and anchoring fibrils in adult human skin.The journal of cell biology,1971,51(2):384-395.