牙组织的纤维粘连蛋白 胎儿纤维粘连蛋白

　　摘要：纤维粘连蛋白是细胞外结构糖蛋白，在核糖体和高尔基复合体内合成，具有两个亚单位，每个亚单位有六个结构功能区，各功能区可与不同的物质结合，从而促使细胞的分化、增殖、迁移、纤维与细胞或组织的粘连。在牙组织中，该物质主要分布于牙髓血管与神经周围，成牙本质细胞层、前期牙本质等处。
　　关键词：纤维粘连蛋白；结构糖蛋白；牙；牙组织
　　中图分类号：R780.2 文献标识码：A
　　
　　纤维粘连蛋白（Fibronectin，FN）于1948年在血浆中发现，以后陆续见于其他组织中。它是典型的细胞外结构糖蛋白，可分为可溶性和不可溶性两种。可溶性FN存在于血浆和组织液中，不可溶性FN存在于细胞表面和细胞间质，后者广泛存在于牙组织中。近些年来许多学者从牙医学角度探讨了FN的合成、分泌、分布与作用，显示了在牙医学中的广阔应用前景。
　　
　　1 FN的结构与生物活性
　　
　　FN 是典型的细胞外结构糖蛋白，分子量为440000D，pH5.5～6.3，是一个不对称的二聚体分子，呈线状，为β螺旋。FN分子的一端或者两端常常可以见到叉样结构，这可能是末端扭曲的结构，亦或是真正的第三级结构。它的最大伸展长度为160nm，[1] 最小为120 nm，其粗细决定于分子的伸展状态。
　　FN由两个亚单位构成，每个亚单位分子量为220000，羧基端有1～2个硫氨基，两个亚单位在羧基端由二硫键连接在一起。从氨基端到羧基端，一般可分为六个功能结构区。[2]
　　第一功能结构区与纤维蛋白、细菌、XIIIa因子、肝素和肌动蛋白连接；第二功能结构区约30～40K道尔顿，可与胶原和明胶结合，能被胰凝乳蛋白酶（Chymo-tzypsin）、枯草杆菌蛋白酶（Subtilism）、嗜热菌蛋白酶hermolysin）等从FN分子上消化下来，该区不能调节细胞间的作用；第三功能结构区以何种物质结合，目前还不清楚；第四功能区可与细胞结合，又称细胞结合区，该区含有108个氨基酸，靠近羧基端1/4的30个氨基酸与细胞附着有关，其中的四个肽精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸（ARG-GLY-ASP-SER）在分子表面形成一个亲水环，有利于与细胞的结合；第五功能结构区可与肝素（Hepara sulfate）结合，这种结合对于巨噬细胞的吞噬 功能发挥了重要作用，也参与了细胞外基质的构成；第六功能结构区能与纤维蛋白II结合，这对伤口的早期愈合具有重要意义。DNA也能连接在FN的许多部位，但连接较弱，可随钙浓度的提高被抑制。六个功能结构区之间由多肽环连接，多肽环可被蛋白酶水解，引起各功能结构区分离。一般情况下，FN高度折叠，水解部位被掩盖，从而保持了结构的稳定性。
　　FN以蛋白质为主，糖仅占5％，包括1.8％己糖、1.2％唾液酸、2.1％氨基己糖。FN的每条肽链上有4～6个糖的结构位点，[3]该位点集中于FN分子结合胶原和细胞的片段上。糖对FN的活性影响不大，但糖的存在可防止蛋白酶水解。
　　
　　2 FN的合成
　　
　　FN属于糖蛋白，包括肽链和寡糖两部分。肽链在核糖体内形成，寡糖必须在寡糖转移酶的作用下先与磷酸多萜醇形成磷酸多萜醇寡糖后，才能转移到新生的多肽链上[4]。这一过程分为四个阶段。[5]第一阶段在核糖体内合成多萜醇链寡糖，该糖的合成首先通过N-乙酰氨基葡糖基转移酶，生成N-乙酰氨基葡糖基焦磷酸多萜醇，然后依次通过各自相应的特异性转移酶，以各自的核苷酸衍生物直接转移到相应的N-乙酰氨基葡糖残基，甘露糖残基，葡萄糖残基上形成多萜醇键寡糖，该糖一般含有1～3个葡萄糖，9个甘露糖，2个N-乙酰氨基葡糖残基。第二阶段是在核糖体内进行蛋白质糖基化，第一阶段形成的多萜醇键寡糖，通过寡糖转移酶转移到新生多肽链的天冬酰氨残基上，该过程要求蛋白质必须包含N-甲基化作用需要的三肽顺序Asn-x-Ser（Thr） （天冬酰氨-x-丝/苏氨酸），而且蛋白质不能折迭，因为折迭可引起结合部位的掩盖。第三阶段是在高尔基体内进行糖蛋白的加工与修饰，一般糖蛋白不含葡萄糖，只有较少的甘露糖残基，多糖转移到肽链上后，多余的葡萄糖残基和甘露糖残基被相应的加工酶切掉。第四阶段是糖链的延长，这是通过机体内专一性转移酶增加N-乙酰氨基葡糖、半乳糖、岩藻糖和唾液酸，链的进一步延长是通过半乳糖基和唾液酸基转移酶进行的，唾液酸与半乳糖之间主要是α-2，3和α-2，6 键连接的。
　　FN合成后，在高尔基复合体内形成分泌颗粒，然后移至质膜，再分泌至胞外。Dzamba[6]通过免疫组化观察发现，细胞外的FN与I型胶原纤维存在某种联系。
　　
　　3 FN在牙组织中的分布
　　
　　FN广泛存在于牙髓组织中，呈网状分布，一般在牙髓中央区的血管、神经周围FN密度较高[7]，造牙本质细胞层FN免疫组化染色强阳性，阳性物位于造牙本质细胞表面，呈细纤维束状，跨越相邻两细胞体，[8]这与嗜银纤维和Vonkorff纤维的走行基本一致。[9]
　　FN的分布与I、III型胶原有关，与III型胶原的结合能力比I型胶原强，可能是III型胶原比I型胶原更细的缘故。[6]但Takita[10]实验证实FN周围无I型和III型胶原，推测可能是FN和其它蛋白多糖掩盖了这些胶原的缘故。
　　FN在牙本质中的分布仍存在争议，大多数实验证明[10][11]，FN存在前期牙本质，以前期牙本质与造牙本质细胞之间较多，而钙化的牙本质中仅在牙本质小管壁与造牙本质细胞突之间存在FN，这种分布具有调节矿化的功能。Lukinmma等在前期牙本质中未发现FN，这可能与样品的选择及实验操作有关。
　　牙骨质有否FN目前有两种不同看法，Lukinmma在实验中发现，[12]前期牙骨质与造牙骨质细胞之间存在FN，Connor等在实验中没有观察到FN，这可能与样品的不同有关，前者来自牙骨质的发育时期，后者是发育成熟的骨质，说明FN只出现于牙骨质的发育阶段。
　　 Connor等1984年扳导牙釉质中不存在FN[13]，以后的一些实验也证实了这一观点。
　　
　　4 FN的作用
　　
　　4.1FN的粘附作用与细胞迁移控制
　　FN与细胞的粘附早在70年代初期就已发现，Chadha观察到FN在造牙本质细胞和前期牙本质之间的黏附作用，[14]这种黏附作用可能是FN分子存在结合肌动蛋白的部位， 肌动蛋白是微丝联系的主要成分，细胞外FN通过质膜与胞内微丝联系，有人已观察到细胞与细胞之间、细胞与培养基之间的粘连部位存在微丝和FN[15]。
　　当细胞黏附性发生改变时，动力蛋白与微管蛋白、肌动蛋白的相互作用发生改变，如此这样来影响细胞的迁移。Pitura对狗早期牙周损伤的研究表明[16]，FN可使结合上皮向根尖迁移速度明显减慢，进一步证实了FN在细胞迁移中的作用。
　　
　　4.2FN诱导细胞分化与促使细胞增殖
　　在发生发育期间，当牙乳头细胞分化为造牙本质时，基底膜和上皮与间质之间的FN含量增多，这表明FN可能与牙乳头细胞分化时有关[17]，参与了牙乳头细胞向造牙本质细胞分化时调节过程。另有实验表明[18]，FN可诱导牙髓细胞分化为造牙本质细胞，而且与其浓度有关，1mg/m1FN可使分化的造牙本质细胞出现牙本质基质，而2mg/m1FN则无法诱导牙髓细胞分化为造牙本质细胞。
　　
　　4.3FN的修复功能
　　组织损伤后.修复过程一般分为炎症期、肉芽组织形成期、基质沉积至组织成形期。FN在以上几个阶段均发挥了重要作用[19][20]。炎症期时，FN使血管中的单核细胞向损伤处移动，对碎屑发挥非特异性的吞噬素作用；在肉芽组织形成阶段，FN作为细胞迁移的碎屑发挥了非特异性吞噬素作用；上皮和成纤维细胞通过吞噬FN包裹的物质来源清除碎屑，这样使迁移顺利进行。FN是基质沉积的支架，并在组织修复期间作为生长因子发挥了重要作用。
　　
　　4.4FN与细胞恶变
　　无论体外转化的恶性细胞或体内生长的肿瘤细胞，细胞表面的FN一般显著减少，破坏了细胞的外环境，使胶原等细胞外大分子不能被此有效地交联形成网状结构，限制细胞的任意漂移，导致恶变细胞自由度增加，引起肿瘤的转移。肾上腺皮质激素类药、丁酸盐、干扰素等可增加FN的合成速度，有助于恢复细胞表面的FN，起到治疗的作用。
　　
　　4.5FN的调理功能
　　FN本身并没有直接的调理功能，而是通过提高其它系统的吞噬活性，间接的起到调理作用[21]因此它是一个非特异性的吞噬素。有人在实验中发现加入FN后巨噬细胞吞噬颗粒数较未加入FN的明显增多，说明FN增强了巨噬细胞的吞噬作用[22]。
　　
　　参考文献
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　　[2]Hynes RO，et al. J Cell Biol，1982，95:369.
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　　[4]张增明译.生化学精华 Peterkalso（德）. 北京：人民卫生出版社， 1984.
　　[5]生物化学译丛（第六辑）.糖蛋白专辑（上海第一医学院生化教研室），1987.
　　[6]Dzamba BJ ，et al .J Cell Biol ，1993，121:1165.
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