细胞外基质

1. 基本定义：细胞外基质是指存在于细胞与细胞之间的、由细胞合成和分泌的复杂网络结构。它不是惰性的“填充物”，而是一个动态的、功能活跃的组成部分，对于维持组织的结构完整性、提供机械支持和调节细胞行为（如粘附、迁移、增殖、分化和存活）至关重要。

2. 主要组成成分：ECM的组成非常复杂，主要可以分为两大类：

   • 纤维性结构蛋白：
     • 胶原蛋白：是ECM中最主要的纤维蛋白，提供抗张强度（即抵抗拉力）。目前已发现20多种类型，例如I型胶原常见于皮肤、肌腱和骨骼；II型胶原是软骨的主要成分；IV型胶原则构成基底膜的网状支架。
     • 弹性蛋白：与微原纤维（如原纤维蛋白）共同构成弹性纤维，赋予组织弹性（即拉伸后回缩的能力），如大动脉、肺和皮肤。
   • 无定形基质（凝胶样成分）：
     • 蛋白多糖和糖胺聚糖：蛋白多糖是由核心蛋白共价连接大量糖胺聚糖链构成的大分子。它们形成高度水化的凝胶，能抵抗压力（使组织抗压），是细胞间的分子筛和储水池，并能结合生长因子。
     • 粘连糖蛋白：充当细胞与ECM其他成分之间的“粘合剂”和“通讯官”。最重要的代表是纤维连接蛋白（促进细胞粘附、迁移）和层粘连蛋白（是基底膜的主要成分，介导上皮细胞和内皮细胞的粘附）。

3. 结构层次——基底膜：这是ECM的一种特殊、高度组织化的形式。它是由IV型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、硫酸肝素蛋白多糖等构成的薄层致密网状结构。基底膜不仅作为支撑上皮细胞和内皮细胞的“垫子”，还是重要的分子滤过屏障（如在肾脏肾小球），并参与细胞信号传导和组织再生。

4. 合成与降解的动态平衡：ECM处于不断的合成和重塑过程中。细胞（如成纤维细胞、成骨细胞、软骨细胞）合成并分泌ECM成分。同时，ECM的降解主要依赖于一个酶家族——基质金属蛋白酶。MMPs能降解各种ECM成分，其活性受到严格调控（如其组织抑制物TIMPs）。这种合成与降解的动态平衡对胚胎发育、伤口愈合等生理过程至关重要。

5. 病理学意义：ECM的异常是许多疾病的核心病理基础。

   • 纤维化：是ECM（尤其是胶原蛋白）过度沉积和异常积聚的结果，导致器官结构破坏和功能丧失，如肝纤维化/肝硬化、肺纤维化、肾小球硬化。
   • 肿瘤侵袭与转移：癌细胞通过分泌过量的MMPs等酶来降解基底膜和周围ECM，从而为自身侵袭和转移开辟道路。肿瘤相关成纤维细胞也会重塑肿瘤的ECM，形成促进肿瘤生长的微环境。
   • 遗传性疾病：例如，埃勒斯-当洛斯综合征与胶原蛋白合成或组装缺陷有关，导致皮肤和关节过度伸展、血管脆弱。马凡综合征与原纤维蛋白-1基因缺陷相关，影响弹性纤维，导致主动脉瘤等。
   • 动脉粥样硬化：血管壁ECM成分（胶原、弹性蛋白）的代谢紊乱，包括过度降解和异常沉积，是斑块形成、稳定和破裂的关键因素。