国外医学临床生物化学与检验学分册1999年第20卷第5期

第三军医大学西南医院烧伤研究所（重庆400038）

王晓军^*综述 杨宗城 审阅

摘要细胞间粘附是组织结构和形态变化的分子基础之一，在细胞间稳定连接和组织结构维持中起非常重要的作用。细胞粘附的调控可能发生在多种水平，包括粘附调控、聚集以及和细胞骨架结构的协调作用。本文从细胞间粘附的调控机制、参与细胞粘附的信号转导蛋白、细胞间粘附信号转导的关系和研究方向进行综述。

关键词 细胞间粘附；信号转导；调控

1 概述

细胞间粘附是组织结构和形态变化的分子基础之一，细胞间的粘附系统是传导基因信息到组织细胞网络中非常重要的结构。

粘附连接是细胞连接中重要的一种，主要由胞外的钙粘附分子和其胞内的连环蛋白（Catenins）构成，Catenins又参与了胞内骨架蛋白的构成。对细胞间粘附连接的聚合和解聚调控机制的研究，采用多种刺激因素（如细胞因子、组胺、生长因子和激酶等）作用于培养的内皮或上皮细胞，观察胞外的跨膜蛋白-钙粘附分子和胞内的连接蛋白Catenins磷酸化和去磷酸化的变化，研究认为Catenins（如γ-Catenin）参与了细胞粘附连接的信号传导，但主要是通过哪条信号传导途径进行传导，及Catenins在传导中的作用，目前国内外未见报道，所以对细胞间粘附连接变化的调控机制仍不清楚^[1]。

由于粘附分子的功能状态和细胞粘附动态变化控制调控机制的不同，导致了许多细胞间粘附有相同的粘附机制和相同的结合蛋白，却表现出不同的生理功能。细胞表面受体到核的信号通路是现代生物学研究的主题之一，也是目前研究的热点。本篇综述主要是阐明细胞间粘附调控机制、细胞间粘附的信号转导机制和细胞间粘附机制和细胞内信号转导的关系。

2 细胞间粘附的调控机制

细胞粘附动态变化的调控需要细胞表面的细胞粘附受体参与，许多不同的粘附系统都参与了细胞粘附的调控，但研究最多和最系统的是整合素。整合素在多种层次参与细胞粘附的调控，细胞粘附受体和配体相互结合的调控是血小板聚集活性和中性粒细胞粘附活性的重要调控机制^[2]。通过粘附受体聚集或依赖于细胞的生长和细胞的运动是非常重要的，这些调控机制既发生在细胞内，也可以发生在和细胞外配体的结合过程中，也可以同时发生。

2.1和整合素结合的调控 结合调控对于血小板整合素α11bβ3的粘附活性的调控和对于中性粒细胞β2介导的粘附的调控是重要的一种，这些分子参与了活化过程的形态改变。配体的结合研究显示这些形成改变是和亲和力有关的，实际上，多种整合素能够被特定的单克隆抗体结合所活化，可以推测由于单克隆抗体的优势结合活化了分子的形态结构。

分子机制参与结合的调控仅仅是不完全的认识，尽管正常的生理信号活化必须是在胞浆中进行，在游离的整合素α11bβ3的分子中，通过和特异性抗体的结合能够引起纤维蛋白原亲和力的变化，最终导致蛋白结构的变化。结构变化的范围能够发生在相当长的分子排列中，和特异抗体结合的区域是蛋白分子的蒂部，而和整合素α11bβ3结合的区域是在蛋白的头部，这就组成一个假说，即整合素胞浆蛋白尾部结构的改变通过细胞膜播散引起了配体结合位点结构的改变，确实，有足够的证据证明整合素α11bβ3和中性粒细胞整合素β2蛋白尾部的胞浆区控制了结合或细胞外区域的粘附位点^[3]。

整合素介导的粘附调控可能是多种不同状态的转换过程，例如，在炎症部位中性粒细胞的渗出或回渗过程中，中性粒细胞和血管壁的内皮细胞的相互反应就表现多种不同的粘附行为，流行的观点认为是三个步骤，在血流高剪切力存在的情况下，中性粒细胞的流动首先变得缓慢，然后沿血管表面滚动。当邻近的一个局部信号（如细胞因子）被释放出来时，它们停止滚动和内皮细胞紧密粘附，然后穿过内皮细胞向血管外迁移。滚动的阶段是由粘附分子的选择素家族来介导，停止和紧密粘附是由中性粒细胞中活化的整合素调控的。近来研究表明单独的整合素可以调控整个的粘附过程，包括初期的流动缓慢和滚动。例如，整合素α4β1和血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）互为配体可以介导中性粒细胞的流动缓慢和滚动，也可以活化后参与中性粒细胞的停止和紧密粘附，所以在整合素活化前，可以表现出介导流动缓慢和沿管壁滚动的功能特性，活化后表现的是使中性粒细胞的滚动停止和紧密粘附的功能。但并不是所有的配体都有这一特性，整合素α4β1和纤维素及细胞间粘附分子（ICAM-1）互为配体就不具有此功能特性，这种差异的分子基础仍不清楚^[4]。

2.2细胞的粘附、伸展和迁移机制 细胞间或细胞和基质间广泛的粘附连接是由细胞的粘附系统和骨架系统完成的。细胞的迁移为边缘性粘附连接的形成、粘附连接的打破以及骨架依赖性收缩三个过程协同完成。

细胞和基质间的局部粘附是一种普遍的粘附连接。局部粘附是由整合素的受体和其相关胞浆内蛋白（包括talin，纽带素，连环蛋白，tensin，paxillin和大量的蛋白激酶）所组成，它们是由细胞中肌动蛋白丝主要的连接位点。局部粘附认为是细胞粘附和细胞运动间相互协调最合适的位点，事实上，高度运动的细胞常常缺乏明显的局部性粘附，可能是由于它们是短暂的，很小的，或者缺少特异性分布。因此，局部性粘附在细胞的迁移过程中，参与的粘附分子可能处于一个高度可以装配的状态^[2]。一个有效的局部粘附的形成，必须有受体的聚集和配体占据共同启动一个协同的反应，包括细胞骨架和相关的胞内蛋白的重新聚合，以及信号转导系统的活化^[6]。

局部粘附激酶（FAK）是调控局部粘附最重要的信号蛋白，局部粘附蛋白的酪氨酸磷酸化和FAK的活化启动整合素占据和聚集完成局部粘附的过程。GTP结合蛋白也参与调控（如Cdc41,Rac和Rho），这些GTP酶被认为是调控多种肌动蛋白和膜蛋白相互结合的连续反应。整合素能够调控依赖于Rho的亚磷酸的磷酸化（PIP2）水平，而PIP能够启动肌动蛋白丝的极化和连接。外部传统生长因子受体的存在也可以有效、快速的调节细胞的粘附和运动，这些受体启动信号转导的途径和形成局部粘附聚集局部信号的产生是相同的。另外的传导蛋白，包括蛋白激酶C和磷酸酶A2也能够刺激局部粘附的形成和细胞的伸展。

3 参与细胞间粘附的信号转导蛋白

参与细胞间粘附信号转导蛋白非常多，本文主要探讨目前研究较多和较有意义的信号转导蛋白，如Catenins、FAK、分裂原激活蛋白激酶（MAPK）和MAPK激酶激酶（ASKI）等。

3.1Catenins:Catenins分为α、β、γ-Catenin三种，是分别为102kDa、95kDa和82kDa的钙粘附分子胞内连接蛋白，三种Catenins的连接方式是：β和γ-Catenin相连共同和转膜蛋白-钙粘附分子的胞内部分相连，再和α-Catenin相连，α-Catenin再和胞内的骨架蛋白（肌动蛋白丝、微丝、微管等）相连，构成细胞的完整粘附连接和骨架结构。在细胞粘附和骨架蛋白的聚合和解聚过程中α、β-Catenin参与了早期不稳定的粘附连接和骨架结构，随后γ-Catenin的参与使粘附连接和骨架结构趋于稳定。有报道γ-Catenin的末端区域可以调控胞内骨架蛋白桥粒的合成，β-Catenin在蟾蜍脊椎形成过程中起信号传导作用。所以Catenins在调控细胞粘附连接的装配和骨架的相连起非常重要的作用。特别是在胚胎发生和创伤的修复过程中起决定作用。由于Catenins兼有参与细胞骨架形成和信号传导双重功能，我们认为其在细胞粘附连接的信号传导中起非常重要作用^[7-9]。

3.2FAK 局部粘附激酶（FAK）是一种非受体的酪氨酸激酶（NRPTK），分子量为120kDa，是细胞外基质的下游信号激酶，它在细胞膜中没有固定的位点，是胞浆内的游离信号因子，因而成为多种信号因子的交叉点。目前研究发现它和胞浆内的细胞粘附激酶β（CAKβ）有61%的结合位点。在两种激酶中有一个共同的标志是都含有一个自动的磷酸化位点（FAK在Tyr397,CAKβ在Tyr404），而CAKβ有一个重要的功能是能够调控细胞内钙离子的浓度。同时FAK通过Src家族的Grd2蛋白和Tas-MAPK通路相连，所以FAK是细胞粘附连接的信号传导中非常重要的信号传导分子^[10]。

3.3MAPK MAPK级联反应是细胞内重要的信号系统，细胞运用这一系统把细胞外刺激传递到核，是多种信号转导通路的交汇点。目前的研究此通路主要有三条，即哺乳动物细胞外信号调节激酶（ERK1、ERK2、ERK3和ERK4），JNK和P38MAPK。

3.3.1 Ras/ERK MAPK途径 此途径的通路是细胞外生长因子受体刺激其配体，使丝氨酸/苏氨酸激酶Raf-1的激活，Raf的磷酸化和激活双重专一的激酶MEK1和MEK2，激活的MEK1和ERK2分别专一磷酸化ERK1和ERK2分子调节区TEY序列中的苏氨酸和酪氨酸，从而导致ERK1和ERK2的活化。激活的ERK1和ERK2能磷酸化一些重要的胞内蛋白，同时它们也转位到核，磷酸化转录因子。

3.3.2JNK MAPK途径 目前研究较多的是JNK1和JNK2，它们是细胞分子量为46和56kDa两个激酶，应用UV照射，激活此酶，引起c-Jun的磷酸化，介导c-Jun基因的转录，和ERK途径所不同的是Raf不能引起JNK途径的级联反应，而是需要上游MEKK介导的信号，同样MEKK途径不能使ERK激活，提示JNK和ERK途径的相对独立性。