细胞表型实验——细胞侵袭

一、核心概念：什么是细胞侵袭？

         细胞侵袭 指的是细胞（通常是癌细胞）通过细胞外基质和基底膜的屏障，从原发部位向周围组织主动迁移和侵犯的能力。

二、细胞侵袭的基本步骤（侵袭级联）

细胞侵袭过程通常遵循一个相对固定的“侵袭级联”反应，主要包括以下几个关键步骤：

1. 上皮-间质转化

这是侵袭的启动步骤，也是最关键的一步。

● 特征： 原本紧密连接、极性固定、不具有运动性的上皮细胞，通过特定信号（如TGF-β）的诱导，转化为具有运动能力的间质细胞。

● 变化：

           ● 失去极性： 细胞不再有顶底之分。

           ● 失去细胞连接： E-钙黏蛋白等粘附蛋白表达下调，细胞间连接松开。

           ● 细胞骨架重组： 获得更强的变形和运动能力。

           ● 表达间质标志物： 如N-钙黏蛋白、波形蛋白等。

● 结果： 细胞从上皮组织中“解离”出来，为迁移和侵袭做好了准备。

2.  附着与降解

侵袭细胞需要附着在细胞外基质上，并为其开辟道路。

● 附着： 细胞通过表面的整合素等粘附分子，与ECM中的成分（如胶原蛋白、纤连蛋白）特异性结合，形成“临时锚定点”。

● 降解： 细胞分泌多种蛋白水解酶，在附着点局部降解ECM。这些酶包括：

          ● 基质金属蛋白酶（MMPs）： 最重要的一类，能降解几乎所有ECM成分。

          ● 丝氨酸蛋白酶（如尿激酶型纤溶酶原激活物，uPA）： 激活纤溶酶，进而降解ECM并激活其他蛋白酶（如MMPs）。

          ● 组织蛋白酶： 在酸性环境下（如溶酶体）发挥作用。

● 局部化： 这些酶的活性通常被集中在细胞膜表面的特殊结构（如侵袭伪足、 invadopodia）上，确保局部、定向的降解，避免“滥杀无辜”。

3. 迁移与运动

在降解出通道后，细胞通过细胞骨架的动态变化进行移动。

● 细胞骨架重组： 肌动蛋白聚合形成片状伪足、丝状伪足和侵袭伪足，为细胞提供向前推进的动力。

● 收缩： 肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，产生收缩力，拉动细胞体向前。

● 整合素循环： 细胞前端的整合素与新的ECM结合形成新的附着点，而后端的整合素与ECM解离，使细胞能够“放下旧的，抓住新的”，持续向前移动。

4. 血管内渗

这是侵袭的延伸，标志着转移的开始。侵袭细胞穿过血管壁（基底膜和内皮细胞层）进入血液循环。

三、驱动细胞侵袭的关键分子与结构

1.细胞外基质（ECM）： 不仅是物理屏障，其成分（如胶原、层粘连蛋白）和硬度也提供关键的化学和机械信号，引导细胞侵袭的方向。

2. 整合素： 连接细胞内骨架与细胞外基质的桥梁，是细胞的“手和脚”，传递“附着”信号。

3. 基质金属蛋白酶（MMPs）： 主要的“分子剪刀”。其活性受到严格的调控，过度表达是恶性肿瘤的标志。

4. Rho GTP酶家族（如RhoA， Rac1， Cdc42）： 细胞运动的“分子开关”，精确调控肌动蛋白细胞骨架的重组，决定细胞如何伸出伪足和收缩。

5. 侵袭伪足/Invadopodia： 癌细胞特有的富含肌动蛋白的膜突起，是降解ECM的“特洛伊木马”，上面富集了MMPs、整合素等多种分子机器。

四、细胞侵袭的生理与病理意义

●  生理情况：

          ● 胚胎发育（如神经嵴细胞的迁移）。

          ● 伤口愈合（成纤维细胞和免疫细胞向伤口处迁移）。

          ● 免疫监视（白细胞穿过血管壁到达感染部位）。

          ● 在这些情况下，侵袭过程是受控的、暂时的。

●  病理情况（主要是癌症）：

         ● 肿瘤转移： 这是细胞侵袭最著名的病理意义。原发肿瘤细胞的侵袭能力是其获得转移潜能、导致患者死亡的主要原因。

         ● 炎症性疾病： 如类风湿性关节炎中，炎性细胞侵袭并破坏关节软骨。

         ● 子宫内膜异位症： 子宫内膜细胞侵袭到子宫外部位。

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