细胞粘附分子

细胞粘附分子的概念 　细胞粘附分子(cell adhesion molecules，CAMs) 是一类膜表面糖蛋白，它们以配体－受体特异性结合的方式介导细胞与细胞间、细胞与细胞外基质间的相互接触和结合并调节细胞功能，在胚胎发育和分化、正常组织结构的维持、炎症反应、免疫应答、凝血和血栓形成、创伤修复、肿瘤浸润与转移等许多生理和病理过程中发挥重要的生物学作用。

二、细胞粘附分子的共同生物学特点 是以受体与配体相配对的形式分布于相互作用的细胞表面或细胞外基质中的单链或双链糖蛋白分子。 在同种属不同个体中相同细胞表达的CAM基本上是一致的，无多态性。 同一种细胞上可表达多种 CAM ，发挥不同功能。 细胞间相互作用时有多个配对 CAM 共同参与。

一种配对CAM可发挥多种功能。 除介导细胞间的粘附作用外，还能起传导信号的作用，并具有双向性。 细胞表面 CAM 的密度和亲和力影响细胞间粘附和信号传递，某些因素可使CAM的表达量和亲和力增高或降低。 细胞间粘附作用通常是短暂和可逆的过程。

第一节　细胞粘附分子的种类与生物学特性

一、选择素家族(selectin family) L-selectin 淋巴细胞的特异性归巢受体 白细胞移出血管过程早期与内皮细胞粘附的重要分子 E-selectin 炎症性细胞因子（IL－1、TNF-）刺激后活化的内皮细胞表面表达，也是介导白细胞与内皮细胞粘附起始阶段的重要分子 P-selectin 贮存于血小板的颗粒和内皮细胞的Weibel-palate小体中，在凝血酶或组胺等刺激物作用后迅速被动员到血小板或内皮细胞表面，介导白细胞与内皮细胞的起始粘附

凝集素样区 EGF同源区 补体结合蛋白重复序列 胞外区 跨膜区 胞内区 P-选择素 E-选择素 L-选择素 选择素的结构模式图

配体是细胞膜上的寡糖基团。 　主要包括寡糖S-Lewisx(S-Lex)及其异构体S-Lewisa(S-Lea) 已知的配体分子： Gly-CAM-1 (L-Selectin) CD34 (L-Selectin) PSGL-1 (P-Selectin) ESL-1 (E-Selectin) CLA (E-Selectin) Mad-CAM-1 (L-Selectin) 选择素与细胞的定居、迁移、分布和炎症反应的发生有关。

二、 整合素家族(integrin fami1y) 整合素是由a和b两条链非共价连接组成的异二聚体，至少有14种a链和8种b链，根据b链将整合素分为8组。 整合素主要介导细胞和细胞外基质(ECM)结合 与细胞的定居、迁移和活化有关。

整合素的ECM配体包括： 纤粘蛋白(fibronectin, FN 胶原蛋白(collagen,CA)　 纤维蛋白原(fibrinogen，FB) 层粘蛋白(laminin，LM) 玻粘蛋白(vitronectin，VN Ⅷ因子、C3b和iC3b等 通过与细胞外基质的特定序列结合，一种整合素可与多种细胞外基质结合，一种细胞外基质也可与多种整合素分子结合。如FN及VN中的RGD序列、CA中的DGEA序列、FN中的EILDY序列

（一）VLA组 由1与不同的1－8、v组合。 广泛分布于白细胞和其他非造血系统的细胞，介导白细胞与ECM的结合，是炎症时白细胞移向炎区组织中起重要作用的粘附分子 VLA－4只表达于除中性粒细胞外的其他白细胞表面，除能结合于ECM外，还能与VCAM－1结合而介导白细胞与血管内皮细胞结合粘附 VLA-4通过与VCAM－1结合后，为T细胞活化提供共刺激信号。

（二）LFA组（2） 共有4个成员、由L、m、x、d与β2组成二聚体，由于只表达于白细胞，称为白细胞整合素 LFA－1 表达： 淋巴细胞、粒细胞、单核细胞（除Mφ外），以CTL的表达量最丰富。 LFA－1的主要生理功能： 促进T细胞与APC／靶细胞的结合，增强抗原诱导的T细胞应答和CTL、NK细胞对靶细胞的杀伤效应 介导白细胞和淋巴细胞与血管内皮细胞的结合，因而对白细胞向炎症局部移行和再循环起重要作用

Mac-1 (CD11b/CD18) P150/95 (CD11c/CD18) 　分别是CR3、CR4型补体受体，参与吞噬调理作用

（三）血小板糖蛋白组（β3） IIb／3主要分布于血小板，介导血小板与ECM中的FB、FN、VIII因子结合，促进血小板的粘附和凝集。

三、 Ig超家族(Ig superfamily，IGSF) 该家族成员的胞外区均含有1个以上Ig样结构域，多为细胞表面成分，也有可溶性分子，分布广泛，有些是互为受体、配体，或与其它类别中CAM互为受体、配体，还有的为受体与配体相同。 它们主要介导细胞间的粘附并传递细胞内信号，与细胞分化、炎症反应、免疫应答和淋巴细胞再循环等密切相关。

IGSF粘附分子的主要成员、分布及配体 IGSF粘附分子 分 布 配 体 CD2（LFA-2） T、NK LFA-3 CD58（LFA-3） 分　布 配　体 CD2（LFA-2） T、NK LFA-3 CD58（LFA-3） Leu, RBC,EC,EP,F CD2 CD4／CD8 T MHCII／I类分子 APC/有核细胞 ICAM-1／2／3 DC,EC,EP,M,B,T LFA-1 NCAM－1 神经细胞,NK,T VCAM－1 APC,基质细胞,EC VLA－4 B7.1/B7.2 APC,活化B细胞 CD28,CTLA-4 CD28 CTLA－4 活化T细胞

（一）CD4／CD8 CD4为55KD的单链跨膜糖蛋白，胞外有4个Ig样区，近N端的两个功能区与MHC II类分子的抗原结合槽区域结合。 CD8是由2条同源（）或异源（）肽链经二硫键连接而成，每链都含一个Ig样功能区与MHC　I类分子的3区域结合。 T细胞通过CD4／CD8分子与APC／靶细胞表面MHC分子结合而增强它同其他细胞的稳定结合，促进免疫应答反应。 CD4／CD8作为TCR复合体的一部分，在T细胞识别抗原中起协同受体样的作用

（二）CD2／LFA－3 CD2分子，分布于T细胞、NK细胞和胸腺细胞（在T细胞表面也称绵羊红细胞受体）。 CD2分子为45－50KD的糖蛋白。 LFA－3分布于除淋巴细胞外的所有组织细胞，为70KD的糖蛋白，以两种方式固定于细胞膜上，一种是与磷脂酰肌醇、一种是通过其本身的跨膜区。 通过CD2／LFA－3的相互作用，可促进T细胞与其它细胞的相互作用。例如T细胞与APC细胞、T细胞与靶细胞间的粘附作用。 另外CD2分子还是T细胞表面的一种信号传递分子，针对CD2的不同表位的单克隆抗体可促进T细胞的活化，称为T细胞的旁路活化。

（三）CD28／CTLA－4 CD28分子为44KD糖蛋白，在细胞外含有单个Ig样功能区，其氨基酸序列与Ig的重链可变区相似。主要分布于成熟的T细胞，但不表达于δT细胞。活化T细胞表面的CD28分子上调。 CTLA－4只表达于活化的T细胞表面，它与CD28具有共同的配体，CD80（B7－1）／CD86（B7－2）结合后，CD28与B7结合后可通过PI3途径及PTK途径活化T细胞；而CTLA－4与B7结合后，提供给T细胞反馈抑制信号。

（四）ICAMs ICAM－1 分子量为90－115KD，胞外含有5个Ig样功能区，近N端的2个区与LFA－1或鼻病毒结合，中间的功能区可与MAC－1分子结合。 分布：广泛分布于造血和非造血细胞。 静息白细胞表面表达低水平的ICAM－1，大多数的血管内皮细胞、上皮细胞、组织及生发中心的DC、Mφ、胸腺细胞均表达ICAM－1。 活化T细胞、活化的单核细胞、EBV转化的B细胞，体外建株的T细胞和髓系细胞增多表达高水平的ICAM－1。当炎症时，炎症部位的血管内皮细胞表达ICAM－1水平很高。

ICAM－2： 60KD的跨膜糖蛋白，细胞外有2个Ig样功能区，与ICAM－1　N端的2个Ig样功能区同源性较高，与LFA－1分子结合。ICAM－2分子不与MAC－1分子结合。 只分布于内皮细胞与某些间质细胞上，淋巴细胞和单核细胞表达量很少。ICAM－2的特点是其在静止的内皮细胞上表达很高，不受炎性细胞因子的调节。 功能：主要在介导白细胞和淋巴细胞移出血管； ICAM－3 124KD的糖蛋白，细胞外含有5个Ig样功能区。 分布：只表达于T细胞、单核细胞和中性粒细胞，不表达于内皮细胞。 功能：主要参与了免疫应答过程中静息T细胞的活化

VCAM－1 VCAM－1为100KD的单链糖蛋白，主要表达在细胞因子活化的血管内皮细胞表面，细胞膜外含有6个Ig样功能区，是VLA－4的配体，介导淋巴细胞和白细胞与内皮细胞的粘附作用。

(四) 钙粘附素家族(cadherin family) E-cadherin表达于上皮细胞， N-cadherin表达于神经和肌肉组织， P-cadherin表达于胎盘和发育阶段的各种组织。 钙粘附素的配体是其本身，称为同型粘附，介导同型细胞间的结合，对器官组织的形态发育和维持组织结构的完整性有重要作用。

五、其他粘附分子 （一）CD44 它是一种高度异质性的单链跨膜糖蛋白，包括血细胞型CD44（80－90KD）、上皮型CD44（110－160KD）及180－250KD　CD44分子。 CD44分子的配体主要是ECM蛋白，包括透明质酸、纤维粘连蛋白、层粘蛋白、胶原蛋白以及粘膜血管地址素。 功能： 参与T、B细胞分化过程 介导白细胞与活化内皮细胞结合 体外可协同CD2、LFA－1作用增强T细胞的活化与增殖

（二）CD45 CD45是一组白细胞表面共同抗原，分布于所有白细胞，包括T、B、胸腺细胞、单核巨噬细胞和中性粒细胞。 初始型T细胞表面表达CD45RA，分子量为205－220KD 记忆型T细胞表面表达CD45RO，分子量为180KD。 功能：调节T细胞的活化，CD45分子胞内区很长，不仅具有内源性的（PTPase）活性，而且还含有被蛋白激酶作用而磷酸化的部位

第二节　粘附分子的免疫生物学功能

一、 调节免疫细胞的发育和分化 CD4和CD8参与胸腺细胞的选择过程； CD2与LFA-3、LFA-1与ICAM-1/VCAM-1、VLA与ECM间的相互作用参与胸腺细胞的发育成熟。

胸腺细胞表达的CD44、VLA-6同胸腺基质中透明质酸、层粘蛋白等的相互作用与胸腺细胞在胸腺中的移行有关。 外周T细胞表达的LFA-1、ICAM-1、VLA、CD44等与其配体的相互作用，不但为T细胞活化提供协同刺激信号，也参与T细胞的分化发育。

二、 调节免疫应答 在免疫应答及其调节过程中，粘附分子提供的协同刺激信号对T、B、APC等细胞的充分活化十分重要。如CD4/CD8与MHCⅡ类/MHCⅠ类分子、LFA-1与ICAM-1/ICAM-3、CD2/LFA-3、CD28/CTLA-4与CD80/CD86相互作用等，可作为协同刺激信号促进T细胞的活化。 在免疫应答的效应阶段，粘附分子还参与CTL与靶细胞的相互作用。

三、 调节炎症反应 白细胞越过血管向炎症部位移行是炎症反应中的重要生物学现象。粘附分子通过参与白细胞与内皮细胞、ECM的粘附影响白细胞的参与。 其它影响因素包括： 细胞类型和活化状态 炎症局部细胞因子 血管内皮细胞类型 血流及细胞表面电荷

白细胞/淋巴细胞穿越血管进入组织的过程 滚动 激发 牢固粘附 穿越血管 L-选择素 E-选择素a4b1/a4b7 VCAM-1 Mad-CAM 趋化因子 LFA-1 a4b1/a4b7 ICAM-1/2 白细胞/淋巴细胞穿越血管进入组织的过程

四、 参与淋巴细胞的再循环和归巢 淋巴细胞的再循环和归巢与淋巴组织中毛细血管后静脉的高内皮细胞(HEV)有关，HEV表达的粘附分子(ICAMs、VCAM-1、E-selectin、P-selectin等)与淋巴细胞的归巢受体(L-selectin、LFA-1、CD44、整合素a4b7等)结合，引导淋巴细胞进入淋巴组织。不同组织的HEV表达某些特定的粘附分子，能选择性引导表达相应归巢受体的淋巴细胞定向进入不同的淋巴组织。

1. T细胞前体向胸腺归巢 T细胞前体表达CD44、L-selectin与胸腺血管内皮表达的EA1分子相互作用。 2. 淋巴细胞向外周淋巴组织归巢 ◆ 向淋巴结归巢：淋巴细胞L-selectin与外周淋巴结 HEV表达的PNAd或gly-CAM-1相互作用。 ◆ 向Peyer集合淋巴组织归巢：淋巴细胞上CD44、整合素a4b7、L-selectin与粘膜淋巴组织中 HEV表达的高水平MAd-CAM-1相互作用。 ◆ 向脾脏、皮肤、粘膜、滑膜等组织归巢

第三节　粘附分子的调节

(一) CAM数量改变 IL-1、TNF、IL-3、IFN、IL-8、GM-CSF等细胞因子，以及组胺、白三烯、凝血酶等介质，均使CAM数量上调，增强细胞间的粘附。 免疫细胞活化后多种粘附分子表达水平上调，如活化后T细胞可表达LFA-1、CD2、VLA-4,5,6

(二) CAM受体与配体结合的亲和力改变 1. 细胞内信号传导途径的作用 2. 细胞内骨架或相关成分的作用

LFA-1介导的信号传导途径模式 MHC/多肽 ICAM-1 粘附移行 LFA-1 PTK PTP PKC Ca2+ pH Lipid TCR/CD3 ICAM-1 LFA-1 LFA-1介导的信号传导途径模式 转录 粘附移行 细胞核 细胞凋亡 细胞毒作用 细胞增殖 细胞因子产生

T G F K R 肌动蛋白细丝与 其它骨架蛋白分子 x 激动剂 LFA-1 ICAM-1 LFA-1与细胞骨架间相互作用的模式

第四节　粘附分子与疾病

(一) CAM缺陷病 白细胞粘附缺陷症(LAD)因白细胞不能移行浸润至炎症部位发挥抗感染作用，淋巴细胞功能降低，表现为反复难治性的多部位感染。 LAD-1型是由于患者b2(CDl8)基因突变，不能组装成完整的LFA-1。 LAD-2型患者表达S-Lex 缺陷。 血小板不表达gpⅡb / Ⅲ a，与凝血障碍疾病有关。

(二) 参与某些疾病的发生发展 与肿瘤逃逸免疫监督以及浸润和转移密切相关。一些粘附分子作为病毒受体参与病毒感染过程，如CD4是HIV包膜蛋白gpl20的受体。参与免疫性疾病(类风湿关节炎、支气管哮喘等)、移植排斥反应等。 利用抗粘附分子抗体或可溶性粘附分子对上述病症有一定治疗效果。

抗粘附分子抗体类生物技术药物的应用 靶分子 开发者 治疗 研究阶段 VLA－4 Antegren 多发性硬化症 II期临床 CD11b Repligen 缺血灌注再损伤 I期 CD11a Genetech 银屑病 上市 CD18 II期 GpIIb/IIIa Glanzmann 急性心肌缺血 　CD3、CD4 Ortho Biotech 移植排斥 CD4 Smithkline 风湿性关节炎 L－Selectin Protein Design Lab 创伤后并发症

可溶性粘附分子类生物技术药物的应用 靶分子 开发者 治疗 研究阶段 CD54 Boehringer ingelheim 感冒，自身免疫病 II期临床 CD21 AVANT 肺移植后再灌损伤 II期 CTLA－4/IgG4 Repligen Co GVHD CD40L Immunex 晚期肾癌 LFA－3/IgG1 Biogen 银屑病 III期

本章复习重点 粘附分子概念及生物学特点 粘附分子的主要免疫学功能