细胞外基质的组成

细胞外基质（ECM）是结缔组织和大多数其他组织细胞周围的非细胞网络。它主要由两大类成分组成：赋予基质机械性能的纤维蛋白，以及填充剩余空间的由蛋白聚糖和糖蛋白组成的含水基质。这些成分共同决定了基质的强度、弹性和分子扩散的方式，使其组成成为结缔组织多样性的核心变量。

Definition

细胞外基质是细胞间隙中由细胞分泌的大分子网络，包括纤维蛋白（特别是胶原蛋白和弹性蛋白）、形成水合基质的蛋白聚糖和糖胺聚糖，以及介导细胞-基质附着的粘附糖蛋白，如纤连蛋白和层粘连蛋白。

Scope

本主题描述了细胞外基质的构成——包括纤维蛋白、由蛋白聚糖和糖胺聚糖组成的基质，以及连接细胞与基质的粘附糖蛋白——以及这些成分的组织方式和周转过程。关于单个纤维类型的详细处理请参见胶原和弹性纤维主题。本主题为结构性参考，不提供临床指导。

Core questions

• 构成细胞外基质的主要分子类别有哪些？
• 基质与纤维成分在结构和功能上有何不同？
• 基质是如何持续合成、重塑和降解的？

Key concepts

• 纤维蛋白（胶原蛋白、弹性蛋白）
• 基质
• 蛋白聚糖和糖胺聚糖（GAGs）
• 水合作用和膨胀/水结合特性
• 粘附糖蛋白（纤连蛋白、层粘连蛋白）
• 基质金属蛋白酶和重塑
• 基质组（基质分子的完整清单）

Mechanisms

基质由细胞分泌到周围空间中的分子构成。纤维蛋白——主要是胶原蛋白，在需要回弹的地方还有弹性蛋白——提供抗拉强度和弹性。填充纤维之间空间的是基质，它是一种由蛋白聚糖（带有长链、高度带负电荷的糖胺聚糖链，如透明质酸、硫酸软骨素和硫酸乙酰肝素的核心蛋白）形成的凝胶。固定的负电荷吸引水和阳离子，因此基质高度水合，能够抵抗压缩，同时允许营养物质、气体和信号分子的扩散。粘附糖蛋白，如纤连蛋白和层粘连蛋白，通过结合基质成分和细胞表面整合素，将细胞与基质连接起来，整合机械和化学信号。基质并非静态：它在生长、修复和周转过程中不断合成和降解，由基质金属蛋白酶等酶进行重塑。

Clinical relevance

基质组成决定了组织如何承受负荷、传递信号以及在修复过程中进行重塑，因此细胞外基质的改变是纤维化、伤口愈合和组织老化的常见主题。此处描述的纤维、蛋白聚糖和粘附糖蛋白的正常组成是解释健康科学中此类变化的参考点。本条目为描述性内容，不作为诊断或治疗的依据。

History

组织学家在了解结缔组织“基质”的化学成分之前，就对其进行了长期描述。20世纪的生物化学确定了负责其水合凝胶状行为的蛋白聚糖和糖胺聚糖，以及锚定细胞的粘附糖蛋白，如纤连蛋白。最近，基质被全面编目为“基质组”（matrisome），这是一个包含构成或与细胞外基质相关的数百种蛋白质的清单。

Seminal works

• frantz-2010
• hynes-2011
• theocharis-2016

Frequently asked questions

基质的基质与纤维有什么区别？

纤维（胶原蛋白、弹性蛋白）是不溶性结构蛋白，赋予基质强度和弹性，而基质是填充纤维和细胞之间空间并允许物质扩散的由蛋白聚糖和糖蛋白组成的含水凝胶。

为什么基质能 удерживать如此多的水分？

其糖胺聚糖链带有许多固定的负电荷，这些电荷吸引阳离子，并随之吸引水，从而产生一种抵抗压缩并允许营养物质和信号扩散的水合凝胶。