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TUhjnbcbe - 2024/7/30 20:22:00
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01纤连蛋白(FN)是什么?

纤连蛋白,也称纤粘蛋白、纤黏连蛋白、纤维连接蛋白、纤维结合蛋白,英文名称fibronectin,缩写FN;

是一种高分子量的非胶原性糖蛋白,分子含糖量4.5-9.5%;

主要由肝脏及血管内皮细胞生成,广泛存在于血浆、多种细胞表面及细胞基质中,血浆中FN含量约为0.3mg/ml;

是细胞外基质的主要成分之一。

02FN的结构与形式

FN主要以三种形式存在:

血浆纤连蛋白:由肝细胞或内皮细胞生成,可溶,分布于血浆和组织液中;细胞纤连蛋白:由成纤维细胞、早期间充质细胞分泌合成,不溶,分布在细胞表面和胞外基质中;胎儿纤连蛋白:胎盘、羊膜组织中。

FN的分子结构:

由两个亚基通过C末端的二硫键交联形成二聚体,每个亚基的分子量为~kDa,整个分子呈V型,是FN的典型结构和基本结构。

血浆FN:两条多肽链由二硫键交联成二聚体细胞FN:二聚体交联形成多聚体

▲FN的二聚体结构

每条FN肽链约含个氨基酸残基,整个肽链由三种类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的内在序列同源结构重复排列构成。

▲FN的一及结构

◆含特殊的RGD短肽序列,可被FN受体识别

◆RGD序列:与细胞结合的最小单位,ECM蛋白质(LN,FN等)中的可被整合素识别并结合的精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)三肽序列。

◆化学合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。

FN受体

是由a、β两条多肽链非共价结合形成的一个高分子量的跨膜糖蛋白整联蛋白(integrin)家族成员。其功能是介导形成黏着斑,使细胞与ECM黏着和迁移运动。

▲FN与整合素结合

03FN的生物学功能

FN在调控细胞粘附、迁移、生长、增殖和分化中起着非常关键的作用,并参与到伤口愈合、胚胎发育、机体免疫调控等过程中,具有多种生物活性及细胞再生修复的生物学功能:

①、介导细胞粘着

促进细胞与细胞、细胞与基质之间的粘连,保持组织的完整性。

纯化的FN可增强细胞间粘连及细胞与基质间的粘连。FN通过与胶原特异性结合,为胶原的沉积构成基质支架,利于细胞与间质结合,是细胞黏着和移动的基础。

②、促进细胞迁移和铺展

培养细胞在FN作用下铺展快,能促进细胞运动和趋化性,使细胞接触和伸展良好,并维持良好的细胞形态。

细胞移行时某些细胞表面有少量纤连蛋白;停止移行时,细胞表面纤连蛋白增加,形成致密的小纤维基质。因此,根据纤连蛋白的浓度,FN通过改变细胞与细胞、细胞与基质之间粘着力的平衡关系来调节细胞的运动和粘附。

③、具有非特异性调理素作用

FN是组织损伤后机体调动网状内皮系统功能、清除凝胶样组织碎片的必需因素。FN通过介导巨噬细胞与吞噬细胞的结合,促进吞噬作用。

④、参与止血和血液凝固

FN促进血小板附着于血管受损部位,加速血凝过程。

⑤、具有生长因子作用

FN可促进成纤维细胞增殖,还可诱导表皮细胞通过肉芽组织,并促进表皮下基底膜再建和正常角化过程。

⑥、促进细胞分化

FN对各种器官的形态发生均具有重要作用,它参与胚胎发生和神经再生中的细胞分化过程。在骨髓幼稚细胞成熟分化过程中也有重要作用。

⑦、阻止肿瘤细胞的转移

研究发现,体外恶变细胞的表面FN显著减少,细胞发生转移时,细胞间FN和胶原消失;在培养基中加入FN可部分阻止细胞的转移。

▲FN介导细胞与ECM结合

FN的组装:

细胞表面及细胞外基质中的FN分子间通过二硫键相互交联,组装成纤维。FN不能自发组装,通过细胞表面受体指导下进行,只存在于某些细胞(如成纤维细胞)表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的FN减少或缺失,因细胞表面的FN受体异常所致。

04FN的作用机理

①、作为趋化因子诱导外周血中的单核细胞及其它吞噬细胞、上皮细胞,成纤维细胞向伤口处运动。

②、作为一种非特异性调理素调动吞噬系统清除病菌及组织碎片、净化伤口,为伤口的修复提供良好的细胞外环境,缩短伤口愈合时间,减轻伤口斑痕。

③、形成细胞运动及定位的基质,可介导成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞、单核/巨噬细胞与各种细胞外基质结合,起着使细胞迁移并定位的作用。

④、作为细胞外基质形成的基础,对基质的产生和组装起重要作用。

⑤、FN在伤口处与胶原结合形成FN防护层,既有利于上皮细胞的迁移和增殖来修复伤口,又防止病菌的入侵。

⑥、皮肤损伤后的瘢痕形成,是皮肤组织无序性修复的结果。FN可以在组织细胞的构建中,利用组织细胞的外介质,模拟非细胞支架,引导或促进肌肤组织的有序性或有方向性再生。

05FN与细胞的关系

06FN的应用

(一)FN与细胞培养:

纤连蛋白(FN)作为细胞培养的基质,可提高多种细胞的贴壁率、汇合率,缩短细胞汇合时间,使细胞形态结构良好,代谢率增强,DNA、RNA及蛋白质合成速度显著提高;细胞的集落率升高,原代培养成活率提高。

将FN涂到微球载体上作为细胞大量生产的介质,可以节省空间、原料,成为应用规模细胞培养技术生产新药品的基础物质。

(二)FN与创伤修复

FN参与创面修复全过程,尤其对创伤愈合早期起着重要作用。

▲FN参与创面修复过程

在创伤初期,外源性补充FN可加速止血过程、增强吞噬作用、净化创面环境。纤维蛋白网状结构与血液中FN结合,形成更坚固的血凝块。FN从血小板中释放出来,通过与血浆转谷酰胺酶与纤维蛋白交联,发挥黏附、趋化、调理和吞噬作用。FN激活中性粒细胞,增强其黏附力,加速其向创区聚集。FN对肉芽组织基质的形成尤其在创伤愈合早期起着重要作用。FN可作为趋化因子,无论是完整的FN分子,还是FN片段,对单核细胞、中性白细胞和纤维母细胞都具有化学趋化作用,刺激细胞向创面部位迁移。FN的粘附功能能粘附纤维母细胞、单核巨噬细胞于各种间质中。FN的调理素作用可促进对坏死组织的吞噬,为创伤愈合提供必要的细胞外环境。

组织损伤时,成纤维细胞及免疫系统细胞(包括巨噬细胞)移行至损伤部位,此过程需要FN分子参与。在创伤修复中期,FN是成纤维细胞的重要趋化因子。当FN与纤维蛋白交联后黏附于血凝块上,有助于成纤维细胞在其上的移动,并迅速进入伤区。进入伤区的成纤维细胞可大量分泌纤连蛋白(FN),并与Ⅲ型胶原共同沉积在细胞间质中。

在肉芽组织形成并逐渐成熟的过程中,成纤维细胞和角质细胞对FN包裹的胶原或组织碎片有吞噬作用。在伤口边缘和肉芽组织中都有FN附着的成纤维细胞。在此过程中外源性补充FN后可以提高整合素的表达,促进肉芽组织增生及成熟,从而加快损伤组织修复。

上皮化过程中,角化上皮细胞移行进入FN、玻连蛋白、键生蛋白和I型胶原共同构成的支架中。在正常皮肤重建时,FN和上皮的基底膜对维持皮肤基底角化细胞层的增生非常重要,FN可促进成纤维细胞、内皮细胞增生,加快再上皮化。

简而言之,FN具有促进细胞黏附、迁移、增殖、分化的作用,进而能促进成纤维细胞、内皮细胞生长,促进创面肉芽组织形成和生长,同时调动吞噬细胞对异物进行吞噬,在创面修复中具有关键性的作用。

FN对创面的高效修复作用,使FN可被广泛应用于新鲜创面、烧烫伤创面、术后不愈合创面、顽固性溃疡创面(褥疮、糖尿病足、老烂腿等)等创口的临床治疗。

同理,FN还可应用于整形美容、微创等领域。

(三)FN与美容

随着消费者对化妆品功效和成分越来越重视,消费者对护肤的诉求也一直在变化,从安全、基础性变为“针对性”和“有效果”。

CTFA(美国化妆品香料香精协会)和中国香化学会版的《国标化妆品原料标准中文名称目录》将纤连蛋白纳入目录,国家食品药品监督管理总局《关于已使用化妆品原料名称目录的公告》(IECIC、版)中明确纤连蛋白(FN)为化妆品原料。

得益于FN强大的再生修复功能,其在美容护肤方面的应用及作用也同样非常强大,既可用于日常护肤,亦可应用于医美、轻医美等;有效解决多种肌肤问题如:痘痘、痤疮、激素脸、敏感薄弱、干燥脱皮、晒后损伤、医美术后损伤等问题性肌肤的修复,粗糙、暗沉、细纹、松弛倦怠等亚健康肌肤的修护。

FN解决肌肤问题的四大途径:

① 、清除肌肤沉积毒素

具有非特异性调理素的作用,调动吞噬细胞(巨噬细胞、中性粒细胞)吞噬肌肤“毒素”:细菌、免疫复合物、衰老细胞、其他颗粒性异物、组织损伤后产生的胶原组织和组织碎片、肌肤残留的重金属及其他有害物质,创造良好的肌肤修复微环境。

② 、改善肌肤细胞代谢

加速肌肤细胞代谢,快速排出肌肤代谢废物,修护血管内皮细胞,恢复末梢血管弹性,改善肌肤微循环,促进肌肤微循环系统正常有序进行,让肌肤始终处于健康、通透的状态。

③ 、刺激肌肤细胞分泌

具有信号对接作用,可以通过独有的生物蛋白协同作用完成细胞和细胞间、细胞和细胞外基质间的信号对接,刺激肌肤细胞(角质形成细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等)分泌神经酰胺、内源性层粘连蛋白(LN)和纤连蛋白(FN)、胶原纤维、弹性纤维、透明质酸等肌肤必需的各类营养物质,达到滋养肌肤的效果。

④ 、再生修复肌肤各层细胞

具有皮肤再生作用,它可以作为趋化因子诱导皮肤细胞(上皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等)向受损部位迁移,同时可以调控受损部位各类细胞的增殖、生长和分化,从而诱导肌肤组织有序生长,达到无瘢痕、无色素沉淀的完美修复效果。

简单来讲,FN在美容护肤方面可以发挥以下作用:

刺激人体自身细胞产生保湿因子(透明质酸、神经酰胺);调动吞噬系统清除新陈代谢废物及多余的黑色素,活跃面部微循环;再生修复表皮、真皮、纤维、神经、血管、色素等细胞,增强细胞活力,为修复各类肌肤问题提供坚实的基础。激细胞分泌胶原纤维、弹性蛋白、网状纤维等,减少皱纹形成。刺激细胞分泌超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶,清除体内过多的自由基,延缓衰老。此外,FN还可以再生修复毛囊细胞,刺激生发。

(四)FN与生物组织材料

由苏州市莱美恩生物技术有限公司研制的生物蛋白液体敷料,分别从血浆及胎盘中提取纤连蛋白(FN)、层粘连蛋白、小分子活性肽,在创口愈合,以及人体降解吸收均优于传统的可降解材料。

使用于创面观察14~17d后成纤维细胞大量增殖并分泌胶原、纤连蛋白(FN)、层粘连蛋白(LN)、蛋白多糖、生长因子等,形成由成纤维细胞、细胞外基质构成的类皮肤膜。生物蛋白液体敷料既可用于微损伤创面、术后创面、烧伤创面,又可用于皮肤慢性溃疡创面。研究表明,含此类细胞外基质成分的生物蛋白液体敷料能有效加快创面收缩,促进创面组织细胞黏附和生长,缩短创面愈合时间,同时能够抑制色素沉着及瘢痕形成。

(五)FN与临床诊断

癌症诊断:纤连蛋白作为细胞外基质,与喉癌、膀胱癌及胃癌等的发生、发展及预后有密切关系。喉鳞状细胞癌组织间质的变化主要受间质纤连蛋白的影响。纤连蛋白、ColⅠ和ColⅣ的检测对于预测颈淋巴结转移情况、确定选择性颈清扫术的时机、确定原发灶的手术范围,以及估计患者预后均有一定意义。尿纤连蛋白和尿纤连蛋白/CR可作为膀胱癌患者预后评估的有效指标。基底膜纤连蛋白及间质纤连蛋白改变的程度与肿瘤的发展及恶性程度密切相关,因而胃癌组织内纤连蛋白表达的改变可作为判断预后的指标之一,更为纤连蛋白作为肿瘤治疗的新目标提供了理论依据。

早产预测:作为细胞外基质蛋白,胎儿纤连蛋白(fetalfibronectin,FFN)介导胎膜与子宫蜕膜间的相互作用。在孕早期,FFN出现于宫颈阴道分泌物中,但孕20周后,FFN阳性提示胎盘与子宫蜕膜的黏附受到破坏。

随着精细化工、生物科学、材料科学的飞速发展,生物技术热潮席卷全球,以生物技术为主导的功能性生物活性物质在医疗、护肤、食品保健的应用已成为热门研究方向。苏州市莱美恩生物技术有限公司一直致力于层粘连蛋白(LN)、纤连蛋白(FN)、血清蛋白、胎盘蛋白、SOD、胚胎提取物、活性肽等功能性蛋白的研发及应用,无论是单个蛋白成分,或是复合蛋白,充分结合每种活性蛋白的特性和功效,研发出高活性、高功效、高稳定性的护肤产品、医药产品、生物试剂、保健食品等系列生物蛋白产品,未来莱美恩生物会继续致力于探索与研究以天然生物蛋白与前沿科技结合,持续不断开发高效能的产品,引领生物科技潮流。

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