病理学与病理生理学-1no1.

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1、2019/10/19,1,细胞外基质与器官纤维化 Extracellulal Metrix(ECM) and fibrosis of organ,南京医科大学病理系 徐秉栋编写,2019/10/19,2,器官,间质： 广泛存在于实质细胞之间，是细胞产物，在细胞密集的组织中细胞间质较少，在细胞较分散的组织中，细胞间质较多。通称纤维结缔组织。,实质,2019/10/19,3,第一节 细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）的组成及其代谢和功能,2019/10/19,4,ECM,结构：是由蛋白质和碳水化合物组成的复合物。 细胞外基质一般包括胶原、非胶原糖蛋白及蛋白多糖,ECM

2、功能：不仅起支架作用，而 且对调控细胞粘附，增殖，分化和表型。在创口愈合和肿瘤发生等病理过程有重要作用,2019/10/19,5,一 胶原（Collagen） 胶原分类,胶原是多数组织中ECM的主要成分，目前已发现至少19种基因序列不同的胶原 胶原分类: 一、按其发现的顺序;分别命为：型、型、型其中 V 几乎遍及所有结缔组织。 二、按分布及部位 ：间质性胶原、基膜胶原、细胞间胶原 三、按形态结构 ：束状胶原、网状胶原、微丝状胶原、锚样细丝胶原,2019/10/19,6,胶原基本结构,胶原基本结构单位是原胶原分子，后者由三条相同或不相同的a肽链组成，具有一段螺旋结构。 肽链的氨基酸序列G-X-Y

3、重复顺序，其中G（甘氨酸）约占1/3，与形成螺旋结构有关；另二种（X和Y）以脯氨酸和羟脯氨酸为多（附图1）。,2019/10/19,7,图1 胶原结构模式,2019/10/19,8,根据胶原的形态和结构特点 及分布， 一般可分为三类, 间质胶原又称纤维胶原 基膜胶原即型胶原 细胞外胶原,2019/10/19,9,间质胶原又称纤维胶原,分布于细胞和组织之间，以多聚的纤维束形式存在，作为组织和器官的主要支架。 、型胶原广泛分布于多种组织结缔组织中为器官内主要胶原。 型胶原存在于软骨内。,2019/10/19,10,基膜胶原 (型胶原),型胶原大多存在于基膜内。型胶原的聚合成网状以及柔顺易弯的特性。

4、型胶原与ECM的另一些成分层连蛋白（Ln)及硫酸肝素共同组成的基膜结构。,2019/10/19,11,细胞外胶原,V型胶原: V型胶原为细纤维，组织内分布广泛，与其他胶原伴存. ， 功能： 1.有连接其它胶原的作用；使纤维长度和宽度增加，并提高其抗降解力。 2.V型胶原围绕细胞作为其外骨架； 3.在内皮细胞表面则有抗凝血作用。,2019/10/19,12,型胶原:,型胶原为链样大分子。电镜下型胶原为细纤维，存于多数结缔组织中。 功能：在细胞和纤维性基质间起桥梁及粘附作用 。,2019/10/19,13,、 弹力纤维 弹力纤维为无定形纤维，它与胶原纤维互相缠绕，在大动脉可占50%，是动脉主要成分

5、之一，使动脉具有收缩性 .完整的弹力膜可防止LDL进入血管壁并抑制平滑肌细胞增殖,2019/10/19,14,二非胶原糖蛋白 Noncollagenous Glycoproteins 是一类高度交联糖蛋白，溶解度很低，对细胞及ECM的其他成分有特异性粘附作用。非胶原糖蛋白种类很多，目前研究较清楚的有纤维连接蛋白(Fn)及基膜连接蛋白(Ln),2019/10/19,15,纤维连接蛋白fibronectin(Fn) 有多个功能区，可分别与多种物质结合发挥效应： 与纤维蛋白结合，对血凝和创伤愈合是重要的； 与胶原结合，尤其是与变性的型胶原（明胶）亲和性最高； 与肝素结合，从而连系ECM中的蛋白多糖并

6、藉此调节与细胞表面相接触； 与细胞结合，主要由Fn分子的RGD（Arg-Gly-Asp）氨基酸序列与细胞相应受体结合，形成细胞内外复合体，使细胞骨架纤维与细胞外基质相连，影响细胞游走、吞噬生长和分化。,2019/10/19,16,2、基膜连接蛋白或称层连蛋白（Laminin,Ln）： Ln是基膜中主要的非胶原糖蛋白，Ln与同类分子相连也可与型胶原和硫酸类肝素相连 功能： 具有复杂的生物学功能，如调控细胞粘附，增殖，分化和表型。 在体外Ln可促进轴突生长，神经元存活及细胞移行。,2019/10/19,17,近几年还陆续发现和报道的连接糖蛋白主要有： 玻连蛋白（vitronectin,Vn）广泛存

7、在于血液和多种组织，为一种多功能黏附糖蛋白。VN在止血过程中有广泛作用 细胞粘合素tenascin(Tn)，又称腱蛋白，广泛存在于神经组织、骨、软骨、结缔组织及上皮周围。功能不清楚，有抗黏附作用 粗纤维调节素（undulin Ud）；又称波形蛋白，其结构与FN相似，分布于全身结缔组织中 血小板反应蛋白（thrombospondin,Ts）；又称血酸黏附素，能影响内皮细胞的黏附、运动、增殖，是一种有效的内源性血管生成抑制因子,2019/10/19,18,三、蛋白多糖 （protoglycam PG）,蛋白多糖是由一个核心蛋白作骨架与胺基多糖(Glycosaminoglycan,GAG)侧链共价结

8、合形成的生物大分子物质，它们与胶原一起分布于细胞外基质和基底膜上，同时也分布于细胞膜上。,2019/10/19,19,蛋白多糖包括 透明质酸（Hyaluronic acid,HA) 硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate HS） 硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate DS） 硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate CS) 硫酸角质素(Keratan sulfate KS),2019/10/19,20,透明质酸（Hyaluronic acid,HA),HA广泛存在于ECM中，是一个高度含水巨大的蛋白多糖聚体。HA主要由间质细胞合成 功能: (1) 促进细胞增殖，迁移参与

9、，胚胎发生发育过程。 (2) 在创口愈合和肿瘤发生等病理过程有重要作用,2019/10/19,21,硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate HS）,是基膜主要成分之一， 它与多种生物效应分子（生长因子及受体，ECM蛋白，黏附分子）互相作用，参与调节细胞增殖、分化、黏附及转移等,2019/10/19,22,硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate DS）,DS与CS部分相似，所不同在结构上， 。 功能：主要有抗凝血和抗血酸的活性，此外还有滋润皮肤，保护水分的作用,2019/10/19,23,硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate CS),主要分布软骨、骨、肌膜 、韧带和血管

10、中，CS在体内很少游离存在，而是与蛋白质共价键形成PG大分子。 功能：CS可促进胶原纤维的形成和稳定，除此CS有抗凝作用，保护和修复神经元，CS有抗肿瘤作用，有抗氧化自由基作用,2019/10/19,24,硫酸角质素(Keratan sulfate KS),在大的PG聚合体中，含量较高，随着聚合体的破坏，KS下降，CS上升。,2019/10/19,25,总之，胶原、粘连糖蛋白，蛋白多糖在细胞外形成网络状结构，与细胞密切接触，通过细胞表面的受体、细胞骨架、乃至细胞核相联系，提供微环境中的信息传递，影响细胞生长、分化等生理功能。,2019/10/19,26,第二节 组织内ECM的生成和降解,一、E

11、CM的合成 二、ECM的检测方法 三、ECM的生成细胞 四、ECM形成的重要的调节因子,2019/10/19,27,一、ECM的合成,三类ECM成分的合成过程虽有所差别，但开始都是在细胞内以相应的遗传基因为模板经翻译和转录合成多肽后，分泌至细胞外，并在细胞内或细胞外经历一系列加工、修饰而成。 如胶原的生成 细胞内过程,前胶原DNA(翻译)_ 前胶原mRNA(转录) 前胶原 (羟化和糖基化) 多肽 细胞外过程,多肽经分泌小泡分泌到细胞外(去端肽和交联)-胶原原分子肽链,邦,2019/10/19,28,2019/10/19,29,二 ECM检测方法,ECM的检测方法 很多 1.免疫组化:可以针对E

12、CM各种成分的抗体作免疫组化染色 2.原位分子杂交:用相应肽类成分的核酸探针，标以同位素或非同位素（如地高辛配基生物素）作原位分子杂交，结合光镜及电镜观察，作出ECM的细胞及亚细胞水平的定位 3.细胞体外培养:组织可经梯级离心,把检测组织分离出各种细胞，分别作体外培养。,2019/10/19,30,为了区分各种ECM成分的不同型别，目前多采用免疫组化手段。 由于组织内ECM无处不在，且常多种成分同时伴存，而基质的免疫原性又差，为避免型 间交叉和非特异着色 。必须选用抗同一类型抗原，采用不同抗原决定簇 的单克隆抗体，结合适当的染色方法，才能满意地显示，,2019/10/19,31,三、ECM的生

13、成细胞,在不同器官产生ECM的生成细胞不尽相同。ECM产生不仅来原于实质细胞，更重要是 间质细胞 .(主要是成纤维细胞.，单核巨噬细胞，肥大细胞，效应细胞 如肝星状细胞，肾系膜细胞，血管平滑肌细胞等)。,2019/10/19,32,四、纤维化形成中的重要调控因子,在正常情况下,ECM有合成过程，也有降解过程. 在ECM 合成过程中， 有些因子起着促进作用,有些因子起着抑制作用,这些 调控ECM合成或降解的因子有二类 （一） 细胞因子 （二）蛋白酶细胞外基质逆转: 基质金属蛋白酶（MMP）及基 质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）。,2019/10/19,33,（一）细胞因子,细胞因子（cytokin

14、e)是由细胞分泌的具有生物活性的低分子蛋白，在个体细胞间起着信息传递作用。细胞因子对细胞的增殖，分化及功能均有调节作用。,2019/10/19,34,细胞因子具有以下特点： .它们由多种细胞产生，经自泌、旁泌机制在其产生部位发挥作用。 .血液中及细胞内的细胞因子，一般在进入组织后经酶解或生物转化，形成活性因子才能发挥作用。 .细胞因子通过与细胞表面的相应受体结合而产生效应。 .常为多种因子先后或同时共同作用，相互协同或拮抗。 .组织内活性因子的半衰期很短。,2019/10/19,35,促ECM生成细胞因子: 促ECM生成有关的细胞因子很多 1.白细胞介质（IL） 2.肿瘤坏死因子（TNF） 3

15、.各种生长因子（转化生长因子(TGF-)，血小 板源性生长因子(PDGF)，纤维细胞生长因子(FGF)，VEGF，IGF，EGF等,2019/10/19,36,1 转化生长因子 1 （ TGF- 1,主要由血小板单核巨噬细胞和淋巴细胞,在组织中主要来自非实质性细胞,(如成纤维细胞，肝脏Kupffer细胞，肾脏的系膜细胞，肺泡巨噬细胞等)，特别在炎症和细胞坏死情况下转录增强。,2019/10/19,37,TGF 在纤维化中的作用,1 纤维化的启动和激活， TGF 一方面促进局部炎症反应，另一方面促 进成纤维细胞和间质细胞增殖分化，使ECM大量沉积 2促进肝星状细胞增殖活化,2019/10/19,

16、38,2、血小 板源性生长因子（PDGF）,PDGF生物学特性： 1 促进间质细胞分裂和增殖 2 对间质细胞有趋化反应，对损伤组织的修复有重要作用 3 诱导ECM 的成分的合成 除此对组织的修复,胚胎的发育和发生，肿瘤形成,动脉粥样硬化都有重要影响,2019/10/19,39,PDEF来源,已知血小板，血循环中单核细胞能产生PDGF 除此,单核巨噬细胞激活 血管内皮细胞，成纤维细胞 ，受损的平滑肌细胞均可产生,2019/10/19,40,3 白细胞介素家族 （Interleukin IL）,白细胞介素是一种单核因子，可促进小鼠胸腺细胞的PHA的有丝分裂反应，其初命名为淋巴细胞激活因子，1979年国际统一命名为白细胞介素 IL是细胞因子中种类最多的一组，至今已发现12种，与ECM形成有关的IL有：IL1 ,IL6(促进作用), IL10, (抑制作用),2019/