细胞粘附分子
作者：史小林 诸定寿 翁静
单位：首都医科大学生殖医学研究室
关键词：
首都医科大学学报990135
1 概述
细胞粘附指细胞间的粘附[1]，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)[2]。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。
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。
, 百拇医药
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。
2 CAM分类及性质
相互间传递信息对生物维持正常的生物活性是很重要的。根据CAM结构不同，可将其分为5个家族[3，4]。
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1)钙依赖性粘附素家族(cadherin superfamily)：钙依赖性粘附素家族是由于发现畸胎瘤细胞间的连接依赖于钙而被认定的，已鉴定的有20种。它们与细胞骨架中的微丝或中间丝相互作用。根据分布与结构可分为E型(分布于上皮组织)、N型(分布于神经组织)和P型(分布于胎盘组织)。各型的一级结构间有50%～60%是相同的，粘附方式是同种粘附。钙依赖性粘附素主要在各种组织形成之际决定细胞间粘附的选择。肿瘤组织中因这种粘附因子的缺乏可造成原发肿瘤细胞的游离，所以钙依赖性粘附素家族可能与肿瘤的浸润和转移有密切关系。
2)免疫球蛋白超级家族(immunoglobin superfamily)：免疫球蛋白(Ig)是相隔60～80氨基酸间有2个半胱氨酸残基S—S结合的110个氨基酸，因结构上含有T-细胞反应(TcR)和主要组织相容抗原复合物(MHC)等大量Ig类区域而称Ig家族。Ig家族主要分布在免疫系统和癌胚性抗原等部位，含有识别和粘附的活动分子。Ig家族有以下成员：①细胞间粘附分子(ICAMs)：分为ICAM-1(CD54)、ICAM-2和ICAM-3，能与LFA-1(CD11/CD18)及MAC-1(CD11b/CD18)结合。白细胞整合素与ICAMs的结合，在淋巴细胞的特异抗原反应中和白细胞与内皮细胞相互作用并移向炎症部位的过程中起作用[5～7]。②血管细胞粘附分子(VCAM-1)：存在于内皮细胞膜上，受致炎因子刺激增加。在体内VCAM-1参与许多生理和病理过程，如B细胞的生长和成熟，炎症过程中单核细胞向炎症部位聚集，伤口愈合及某些肿瘤的转移均与VCAM-1有关。③细胞-细胞粘附分子(C-CAM)：分布于上皮细胞、巨噬细胞、白细胞和血小板上。是膜本体糖蛋白，通过非钙依赖的同种连接介导细胞与细胞间的粘附。④血小板或内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)：存在于血小板、内皮细胞间连接及髓性白细胞上。是一新发现的Ig家族成员，是细胞膜表面的糖蛋白。PECAM-1介导的细胞间相互作用是多机制的。可通过同种与异种连接方式进行。⑤淋巴细胞功能抗原-3(LFA-3)：也称CD58，在免疫细胞的相互作用中起重要作用。单核细胞、粒细胞、B细胞、T细胞的记忆亚族，血小板、上皮细胞及结缔组织均有LFA-3的表达。T细胞上的CD2与靶细胞上的LFA-3粘附促进特异性抗原反应。
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3)整合素超家族(integrin superfamily)：整合素是细胞表面分子，介导细胞间和细胞与ECM间的相互粘附。整合素原是针对FNR而言，后发现这类分子与血清中的某些结构类似而被认为是一群分子，便共同称之为整合素家族。整合素是相对分子质量14万～20万α链和9万～11万β链非共同结合的杂二聚体。α链外部有3～4个连续存在的与2价金属离子结合和与多个钙离子结合的结构。β链的细胞外部有4个约40个氨基酸组成的半胱氨酸反复排列的结构。一般与整合素配位点结合，依赖于Ca2+、Mg2+、Mn2+等2价金属离子，也依赖于温度，如在4 ℃时被抑制。以前认为α链决定其特异性，而现在认为β链也有很大的作用。β链的细胞质部有EGFR、整合素受体等酪氨酸氧化部位。由于酪氨酸的氧化而使细胞外部的立体结构改变和使CAM与细胞骨架结合。现在至少发现有11种α链和5种β链构成的15种整合素。按β亚单位分类可分β1、β2、β3 3个亚家族。
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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]。
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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。
4)选择素超家族(selectin superfamily)：主要分布在血细胞和血管内皮细胞上，在血细胞与血管内皮细胞、血细胞与血细胞间的粘附过程中起作用。其共同结构特点是在N末端侧含有约117～120个氨基酸构成的1个钙依赖性植物血凝素样选择素 (P-selectin)，34～40个氨基酸构成的1个EGF样选择素(E-selectin)和约62个氨基酸构成的2～9个补体调节蛋白样选择素(C-selectin)。3个相关功能选择素与阴性多糖结合。选择素受体是外源凝集素样蛋白。
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P-selectin：称颗粒膜蛋白140 000(GMP-140)或依赖血小板激活的颗粒外膜(PADGEM)或CD62，存在于血小板内的α颗粒及内皮细胞Weibel Palsde小体中，当内皮细胞受到凝血M或组胺的激活时，P-selectin就很快从细胞内转移到细胞表面浆膜上，无需蛋白质的重新合成。
E-selectin：称内皮细胞-白细胞粘附分子-1(ELAM-1)。作为白细胞的受体，使白细胞向内皮细胞粘附。可能在肿瘤转移中也起一定的作用。
L-selectin：早期称为白细胞粘附分子-1(LAM-1)或体外凝集素细胞粘附分子-1(LECAM-1)，后称补体调节蛋白选择素。是淋巴细胞、单核细胞及中性白细胞上固有的表达。当这些细胞被激活时便很快从细胞表面脱落，游离在血流中。
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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5)H-细胞粘附分子超家族(H-CAM superfamily,H-CAM)：最早成员鉴定为淋巴细胞归巢受体。以后通过程序分析说明，H-CAM成员存在于多种类型细胞内，包括各种上皮和胶质细胞内。H-CAM分子为单向跨膜蛋白，其作用类似蛋白聚糖的核心蛋白质，和软骨细胞胞外部分的连接蛋白。H-CAM成员之一CD44是透明质酸类的主要受体，在内皮细胞、上皮细胞、软骨细胞、纤维母细胞、白细胞上均有表达，介导这些细胞与透明质酸的粘附，同时可调节细胞移动和细胞形态。此外CD44又称ECM受体Ⅲ，与胶原蛋白和纤维粘连蛋白等细胞外基质结合。
关于细胞粘附因子的研究还在不断地深入，其结构与功能的未知还有待于进一步揭示。
参考文献
1 Brian W. Metcalf:Cellular adhesion,moleculat definition to therapeutic potential.New York:Plenum Press,1994
, http://www.100md.com
2 宫坂昌之. 最新医学からのアプロ-チ接着分子の基础. 临床医学, 1992(增刊):2～22
3 宝富凯.细胞粘附因子研究现状. 生命科学, 1994,6(5):26～27
4 Allan M. Lefer: Role of selectins,a new family of adhesion molecules,in ischemia-reperfusion injury.Cardiovasc Res,1994,28:289～294
5 Gordon. Vascular endothelium: Interctions werh circulating cells.Chapt 13. New York: Elsevier Science Publishers,1991
6 Gordon. Vascular endothelium interctions with circulating cells. Chapt 7. New York: Elsevier Science Publishers, 1991
, 百拇医药
7 Smith C W. Transendothelial migration. In: Harlan JM ed. Adhesion its role in inflammatoru disease. San Fransisco: Fremman, 1992
8 Schwartz B R. Consequences of deficient granulocyte-endothelium interactions. In: Cordon ed.Vascular endothelium:Interacerons with circulating cells.Chapt 15. New York:Elsevier Science Publishers,1991. 231～252
收稿日期：1998-04-05, http://www.100md.com
单位：首都医科大学生殖医学研究室
关键词：
首都医科大学学报990135
1 概述
细胞粘附指细胞间的粘附[1]，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)[2]。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。
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。
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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。
2 CAM分类及性质
相互间传递信息对生物维持正常的生物活性是很重要的。根据CAM结构不同，可将其分为5个家族[3，4]。
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1)钙依赖性粘附素家族(cadherin superfamily)：钙依赖性粘附素家族是由于发现畸胎瘤细胞间的连接依赖于钙而被认定的，已鉴定的有20种。它们与细胞骨架中的微丝或中间丝相互作用。根据分布与结构可分为E型(分布于上皮组织)、N型(分布于神经组织)和P型(分布于胎盘组织)。各型的一级结构间有50%～60%是相同的，粘附方式是同种粘附。钙依赖性粘附素主要在各种组织形成之际决定细胞间粘附的选择。肿瘤组织中因这种粘附因子的缺乏可造成原发肿瘤细胞的游离，所以钙依赖性粘附素家族可能与肿瘤的浸润和转移有密切关系。
2)免疫球蛋白超级家族(immunoglobin superfamily)：免疫球蛋白(Ig)是相隔60～80氨基酸间有2个半胱氨酸残基S—S结合的110个氨基酸，因结构上含有T-细胞反应(TcR)和主要组织相容抗原复合物(MHC)等大量Ig类区域而称Ig家族。Ig家族主要分布在免疫系统和癌胚性抗原等部位，含有识别和粘附的活动分子。Ig家族有以下成员：①细胞间粘附分子(ICAMs)：分为ICAM-1(CD54)、ICAM-2和ICAM-3，能与LFA-1(CD11/CD18)及MAC-1(CD11b/CD18)结合。白细胞整合素与ICAMs的结合，在淋巴细胞的特异抗原反应中和白细胞与内皮细胞相互作用并移向炎症部位的过程中起作用[5～7]。②血管细胞粘附分子(VCAM-1)：存在于内皮细胞膜上，受致炎因子刺激增加。在体内VCAM-1参与许多生理和病理过程，如B细胞的生长和成熟，炎症过程中单核细胞向炎症部位聚集，伤口愈合及某些肿瘤的转移均与VCAM-1有关。③细胞-细胞粘附分子(C-CAM)：分布于上皮细胞、巨噬细胞、白细胞和血小板上。是膜本体糖蛋白，通过非钙依赖的同种连接介导细胞与细胞间的粘附。④血小板或内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)：存在于血小板、内皮细胞间连接及髓性白细胞上。是一新发现的Ig家族成员，是细胞膜表面的糖蛋白。PECAM-1介导的细胞间相互作用是多机制的。可通过同种与异种连接方式进行。⑤淋巴细胞功能抗原-3(LFA-3)：也称CD58，在免疫细胞的相互作用中起重要作用。单核细胞、粒细胞、B细胞、T细胞的记忆亚族，血小板、上皮细胞及结缔组织均有LFA-3的表达。T细胞上的CD2与靶细胞上的LFA-3粘附促进特异性抗原反应。
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3)整合素超家族(integrin superfamily)：整合素是细胞表面分子，介导细胞间和细胞与ECM间的相互粘附。整合素原是针对FNR而言，后发现这类分子与血清中的某些结构类似而被认为是一群分子，便共同称之为整合素家族。整合素是相对分子质量14万～20万α链和9万～11万β链非共同结合的杂二聚体。α链外部有3～4个连续存在的与2价金属离子结合和与多个钙离子结合的结构。β链的细胞外部有4个约40个氨基酸组成的半胱氨酸反复排列的结构。一般与整合素配位点结合，依赖于Ca2+、Mg2+、Mn2+等2价金属离子，也依赖于温度，如在4 ℃时被抑制。以前认为α链决定其特异性，而现在认为β链也有很大的作用。β链的细胞质部有EGFR、整合素受体等酪氨酸氧化部位。由于酪氨酸的氧化而使细胞外部的立体结构改变和使CAM与细胞骨架结合。现在至少发现有11种α链和5种β链构成的15种整合素。按β亚单位分类可分β1、β2、β3 3个亚家族。
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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]。
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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。
4)选择素超家族(selectin superfamily)：主要分布在血细胞和血管内皮细胞上，在血细胞与血管内皮细胞、血细胞与血细胞间的粘附过程中起作用。其共同结构特点是在N末端侧含有约117～120个氨基酸构成的1个钙依赖性植物血凝素样选择素 (P-selectin)，34～40个氨基酸构成的1个EGF样选择素(E-selectin)和约62个氨基酸构成的2～9个补体调节蛋白样选择素(C-selectin)。3个相关功能选择素与阴性多糖结合。选择素受体是外源凝集素样蛋白。
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P-selectin：称颗粒膜蛋白140 000(GMP-140)或依赖血小板激活的颗粒外膜(PADGEM)或CD62，存在于血小板内的α颗粒及内皮细胞Weibel Palsde小体中，当内皮细胞受到凝血M或组胺的激活时，P-selectin就很快从细胞内转移到细胞表面浆膜上，无需蛋白质的重新合成。
E-selectin：称内皮细胞-白细胞粘附分子-1(ELAM-1)。作为白细胞的受体，使白细胞向内皮细胞粘附。可能在肿瘤转移中也起一定的作用。
L-selectin：早期称为白细胞粘附分子-1(LAM-1)或体外凝集素细胞粘附分子-1(LECAM-1)，后称补体调节蛋白选择素。是淋巴细胞、单核细胞及中性白细胞上固有的表达。当这些细胞被激活时便很快从细胞表面脱落，游离在血流中。
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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5)H-细胞粘附分子超家族(H-CAM superfamily,H-CAM)：最早成员鉴定为淋巴细胞归巢受体。以后通过程序分析说明，H-CAM成员存在于多种类型细胞内，包括各种上皮和胶质细胞内。H-CAM分子为单向跨膜蛋白，其作用类似蛋白聚糖的核心蛋白质，和软骨细胞胞外部分的连接蛋白。H-CAM成员之一CD44是透明质酸类的主要受体，在内皮细胞、上皮细胞、软骨细胞、纤维母细胞、白细胞上均有表达，介导这些细胞与透明质酸的粘附，同时可调节细胞移动和细胞形态。此外CD44又称ECM受体Ⅲ，与胶原蛋白和纤维粘连蛋白等细胞外基质结合。
关于细胞粘附因子的研究还在不断地深入，其结构与功能的未知还有待于进一步揭示。
参考文献
1 Brian W. Metcalf:Cellular adhesion,moleculat definition to therapeutic potential.New York:Plenum Press,1994
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2 宫坂昌之. 最新医学からのアプロ-チ接着分子の基础. 临床医学, 1992(增刊):2～22
3 宝富凯.细胞粘附因子研究现状. 生命科学, 1994,6(5):26～27
4 Allan M. Lefer: Role of selectins,a new family of adhesion molecules,in ischemia-reperfusion injury.Cardiovasc Res,1994,28:289～294
5 Gordon. Vascular endothelium: Interctions werh circulating cells.Chapt 13. New York: Elsevier Science Publishers,1991
6 Gordon. Vascular endothelium interctions with circulating cells. Chapt 7. New York: Elsevier Science Publishers, 1991
, 百拇医药
7 Smith C W. Transendothelial migration. In: Harlan JM ed. Adhesion its role in inflammatoru disease. San Fransisco: Fremman, 1992
8 Schwartz B R. Consequences of deficient granulocyte-endothelium interactions. In: Cordon ed.Vascular endothelium:Interacerons with circulating cells.Chapt 15. New York:Elsevier Science Publishers,1991. 231～252
收稿日期：1998-04-05, http://www.100md.com