粘连蛋白的作用机制

背景及概述^[1-2]

纤维连接蛋白(粘连蛋白)（FN）主要属于非胶原糖蛋白的一种，因其存在范围较广，常常被生产出作为一种生化试剂，用于新药品的生产。除此之外，FN 还可应用多类疾病的诊断与治疗，其中，在周围神经损伤的修复与再生治疗中效果最为显著。FN 分子量450 000 kD，在体内以两种形式存在。可溶性FN 以二聚体存在于血浆和其他体液中，不溶性FN以二聚体和多聚体形式存在于细胞表面。两种类型之间分子及功能结构相似，可以相互转化，血浆纤维连接蛋白(粘连蛋白)( PFN) 与组织FN 保持动态平衡。成纤维细胞、内皮细胞、软骨细胞、成肌细胞和巨噬细胞能合成FN，另外，肝细胞也可产生FN。FN 功能是广泛参与细胞迁移、黏附、增殖、止血及组织修复等过程，调动单核吞噬细胞系统清除损伤组织处有害物质，具有生长因子作用。我国对FN 的应用研究起步较晚，目前国内FN 主要从国外进口，国内部分生物公司对FN 进行了多年研究，现已取得了显著成效。

分子结构及命名^[2]

纤维连接蛋白(粘连蛋白)是1974 年国外研究并发现的一种高分子糖蛋白物质，其具有较多的生物学功能，并广泛存在于动物组织及组织液中。纤维连接蛋白(粘连蛋白)主要作为一种分子量为450kD 的糖蛋白大分子，其分子结构中含有多种结构域，可选择性地与细胞外基质中多种大分子如胶原、肝素、纤维蛋白及细胞表面受体结合，发挥多种生物学效应如细胞粘附与扩展，细胞运动、生长及分化等。FN 单体聚集物能增强细胞与周围基质之间的粘附作用。FN 单体由3 种不同类型的同源结构组成，包含NHZ 一端肝素结合域、NHZ 一端明胶结合域、中央细胞结合域及C（X）H 一端肝素结合域。

作用机制^[3]

在创伤早期，由于创伤后的局部炎症反应，皮下小血管和毛细血管扩张、通透性增强，而表皮成纤维细胞FN 染色不增强，说明尚未开始合成与分泌FN，故PFN 在皮肤创伤早期起主要作用，而后期创伤性炎症反应减退，PFN 渗透减少，使表皮FN 染色增强，说明组织自身已开始合成与分泌FN，并在创伤修复中占主导地位。所以皮肤创伤愈合修复早期FN 主要来源于血浆，而后期主要来源于细胞(成纤维细胞) 。FN 是机体一种具有重要生物学功能的基质因子。FN 在创伤初期的凝血阶段，从血小板α颗粒中释放出来，通过与血浆转谷酰胺酶与纤维蛋白交联起来，发挥黏附、趋化、调理和吞噬作用。FN 激活中性粒细胞，增强其粘附力，加速其向创区聚集，中性粒细胞清除细菌与活化的巨噬细胞一起吞噬细菌，并产生细胞因子刺激成纤维细胞的增殖，其在创面愈合早期起重要作用； FN 在创伤修复中期是成纤维细重要的趋化因子。当FN 与纤维蛋白交联后粘附于血凝块上，有助于成纤维细胞在其上的移动，并迅速进入伤区。而成纤维细胞是慢性溃疡愈合主要的修复细胞之一，分泌的重要介质之一是细胞外基质( ECM) ，即大量纤维连接蛋白(粘连蛋白)、细胞粘合素，和III 型胶原蛋白，并为细胞增值和迁移提供骨架，同时ECM 在分泌、改造和收缩时，使转化生长因子( TGF-β) 活化显著促进成纤维细胞转化为肌纤维母细胞的纤维化进程。进入伤区的FN 也促进内皮细胞移动，促进新生血管的形成，促进肉芽组织生长和成熟； FN 是创面肉芽组织的重要基质成分，可促使表皮细胞向创面中心呈定向移动，含有纤维蛋白和FN 的基质促使上皮移行并重新上皮化。由此可见，FN 在创伤修复的各个阶段都发挥了重要作用。

纤维连接蛋白(粘连蛋白)生理功能

1. 参与细胞与细胞、细胞与基质之间的粘连

纤维连接蛋白(粘连蛋白)作为细胞间及细胞和系统细胞外结构分子之间的一种桥蛋白，可直接作为细胞间及细胞- 基质之间的吸附因子，同时，纤维连接蛋白(粘连蛋白)本身作为一种结构分子，可称为细胞外基质的一部分，因而可有效参与到细胞与细胞、细胞与基质之间的粘连。分析FN 分子结构，其分子上存在细胞、胶原等结合位点，而多数细胞的细胞膜上均存在FN 受体，上述结果直接满足了细胞与细胞以及细胞与基质之间的条件。

2. 维持细胞正常形态

近年来有相关研究证明，在体外对各类细胞进行培养后加入FN，细胞通常表现出整齐的微丝束；若在对各类细胞进行体外培养过程中加入了蛋白酶、抗FN 类物质后，细胞通常会变圆，且整齐的微丝束同样也会消失。同时，我们在上述实验的基础上还发现了加入FN 的细胞外纤丝与细胞内微丝束的排列基本相同，该项发现表明细胞外基质与细胞内细胞骨架的稳定性有重要联系，FN 可维持细胞的接触与伸展性，并使细胞可长时间维持较好的形态[5]。

3. 促进细胞分化、组织肿瘤细胞转移

结合国内外相关研究发现，FN 对多种器官形态的改变均具有一定作用，且该物质还能参与到神经再生中的细胞分化过程中。FN 可通过增加淋巴因子与巨噬细胞的结合以及巨噬细胞上相关受体的表达，来促进骨髓幼稚细胞的分化成熟。通过有关学者发现，通常机体内病变细胞其细胞表面的FN 会大幅度降低，甚至出现完全缺失的情况[6]。

4. FN 的综合调理作用

FN 在血液中主要作为一种非特异性调理素，通过对FN分子结构的分析，我们发现，FN 既存在于巨噬细胞的结合位点，同时也存在于纤维蛋白、胶原以及细菌的结合位点。因而FN 可直接通过巨噬细胞表面的FN 受体，促进巨噬细胞与吞噬物结合，充分发挥吞噬作用[7]。在患者机体出现各类损伤情况后，FN 均可促进单核细胞以及巨噬细胞的吞噬碎片功能对伤口进行一定程度的自我处理。如患者在出现严重烧伤或创伤时，因疾病原因，患者机体内网状内皮系统出现阻滞，FN 的含量也因此大幅度降低，机体对外界干扰的抵抗能力也随之降低。我们针对此类患者采用了FN 替代疗法，以改善患者疾病症状、败血症患者的多项器官功能以及患者的存活状态，但长期的临床研究表示，该治疗方式所取得的效果并不显著[8]。推测可能因为，用于治疗的FN 来源于血浆，在经冷冻、沉淀、浓缩提纯后已经成为了一种不溶性或微溶性物质，该物质不能与巨噬细胞以及中性白细胞互相作用，因而临床中针对FN 替代疗法仍需进一步研究。

纤维连接蛋白(粘连蛋白)与相关疾病

1. 癌症的诊断与治疗

现今，大量临床研究已证实，患者机体内FN 的含量与具体分布情况与肿瘤的发生及发展具有较大程度的联系。同时，目前FN 与肿瘤病变、转移之间的关系也被越来越多的人所熟知，随着临床医学研究的不断深入，对用于肿瘤诊断与治疗的FN 物质的开发与研究也在不断进行。

2. 血液系统和心脑血管系统疾病

研究证明，向血液系统和心脑血管系统疾病血液中补充血浆FN 可有效改善血小板的聚集作用，从而缓解患者病情。同时，FN 可直接或间接的参与动脉粥样硬化，临床研究已证实，患者血管硬化程度与FN 含量水平有直接关系，及血管硬化程度增加，FN 含量水平下降。若血浆FN 含量表现为严重缺乏的状态，微血管完整性的破损及通透性就会升高，从而出现血浆大量外渗等严重症状，继而患者血液浓度将不断升高，引起粘稠度升高，且微循环的血量会不断减少，血浆与组织液的动态平衡将会被打破，从而引发患者出现休克，或并发出血情况。

3. 糖尿病及其他疾病

参考国外近年来的报道，糖尿病患者患病后，患者成纤维细胞外基质蛋白的合成将发生较大程度的改变，胶原存在于细胞中的对应比例升高，而FN 相应降低，我国解放军第304 医院的实验结果也证实了这一观点，即糖尿病并发的溃疡创面FN 含量减少是造成慢性难愈合创面长期不愈的原因之一。除此之外，近年来多项相关研究也不断证实了FN 与多种肝脏疾病均存在不同程度的联系。因FN 分布较广，可存在于患者正常肝组织的肝血管、淋巴管、胆管的基底膜以及神经轴突周围和肝窦中。患者在出现脂肪肝、肝炎以及肝硬化等疾病时，其血浆中的FN 含量将上升为正常人血浆中的2 倍。

4. 纤维连接蛋白(粘连蛋白)与周围神经再生修复

周围神经损伤后的再生与修复问题始终是困扰临床外科医师的一大难题，周围神经损伤后成功修复与否主要取决于周围神经是够存在其正常再生的微环境。结合文献我们发现，神经组织的组成成分较为复杂，主要分为纤维结缔组织、血管、神经外膜、内膜、束膜、雪旺氏细胞以及轴突，上述各个组成部分均在神经正常功能中担任不同的作用。他们对神经出现损伤后各自的反应也各不相同。而周围神经损伤后其首要再生条件为保障细胞体结构和功能的正常，防止其发生不可变性，在组织因各类原因出现损伤后，细胞分泌的FN 可作为暂时性基质，加强细胞的运动能力。FN 作为暂时性基质存在时可产生聚集作用，在形成FN 纤丝网后，神经支架的愈合过程开始。再生修复过程中，形成的FN- 纤维蛋白基质会取得因各类损伤消失的基底膜，以便于表皮细胞向内生长和角化胞粘附。大量研究表示，纤维连接蛋白(粘连蛋白)是神经系统中另一种主要的细胞外基质，其可有效促进细胞的延伸及髓鞘的生成，并可影响神经细胞的活动，包括增殖、迁移、靶标识别、轴突生成及中心轴突分化等。若患者周围神经出现损伤后，构成神经中的血旺细胞可分泌大量FN 从而使损伤的细胞骨架重新构建，因而现阶段FN 也逐渐被应用于神经组织的修复中，且取得的效果也较为显著。FN 修复属于一种组织工程，使用该方式来提高周围神经损伤的修复效果已经成为当前神经修复领域的研究趋势。该组织工程主要通过对轴突起到的引导作用，从而促使血旺细胞有序的分布，分泌神经营养因子等来发挥神经营养作用，并表达细胞粘附分子、分泌细胞外基质，支持并引导轴突再生。研究表明，患者细胞外基质中具有丰富的Ⅰ型胶原、Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白(粘连蛋白)以及层粘连蛋白等多种天然的神经外基质组成部分，由此为周围神经再生修复奠定了基础。

主要参考资料

[1] 临床肝病实验诊断学

[2] 纤维连接蛋白(粘连蛋白)（FN）在周围神经再生修复中的研究进展

[3] 纤维连接蛋白(粘连蛋白)在糖尿病足溃疡中的研究进展