接触抑制
一、定义与解释
接触抑制是指正常的贴壁细胞在体外培养过程中,当细胞生长相互接触汇合成单层后,细胞膜表面的接触信号会通过胞内信号通路传导至细胞核,触发细胞周期停滞,从而使细胞停止分裂和移动的现象。简言之,这种独特的生长调控机制使细胞在铺满培养皿表面后,会自动停止增殖,通常仅形成单层细胞。
当细胞发生癌变或恶性转化时,这一调控机制通常会失效或出现异常。转化细胞的生长不再受细胞间接触的抑制,会继续无序增殖并相互堆积,形成多层生长的“癌巢”样结构。因此,接触抑制是否丧失是体外判断细胞是否发生癌变的重要参考指标之一。
二、接触抑制的两种类型
根据细胞受抑制的行为不同,接触抑制可分为两个方面:
(一)运动接触抑制
指细胞运动由于与其他细胞接触而受到限制的现象。正常成纤维细胞的运动受到细胞间接触的限制,呈现具有一定方向性的排列;而转化(癌变)的成纤维细胞失去了这一限制,呈现多方向性的互相堆积,形成十字排列。
(二)增殖接触抑制
指当细胞进行单层培养时,随着细胞密度增加、细胞间相互接触,细胞增殖受到抑制的现象。正常细胞在形成单层后停止生长,而转化细胞对密度依赖性生长抑制失去敏感性,会在单层细胞片上形成多层细胞团。
三、形成机制
(一)早期研究认识
细胞膜上的糖蛋白(糖被)在细胞识别中起关键作用。当细胞增殖到一定程度、互相接触时,糖蛋白识别接触信号,使细胞停止增殖。早期研究认为细胞接触后产生的弹性张力是抑制细胞运动的重要原因。
(二)Hippo-YAP/TAZ信号通路
现代分子生物学研究揭示了接触抑制的详细分子机制。当细胞密度增高、细胞间紧密接触时,Hippo信号通路被激活,导致转录共激活因子YAP和TAZ被磷酸化并从细胞核中排出(核排斥),使其无法激活促进细胞增殖的靶基因。
Hippo通路机制图解:
(1)高细胞密度(单层中部):Hippo通路激活 → YAP/TAZ核排斥 → 增殖受抑制
(2)低细胞密度(培养边缘):Hippo通路失活 → YAP/TAZ入核 → 增殖活跃
(三)接触抑制与癌变
癌细胞的特征之一是接触抑制丧失。癌细胞在相同培养条件下不会在形成单层时停止生长,而是相互堆积形成多层生长的聚集体,这体现了恶性细胞生长和分裂已失去调控。具体表现为:
(1)癌细胞迁移不受接触限制,可跨过邻近细胞
(2)失去密度依赖性生长抑制
(3)YAP/TAZ在癌细胞中常异常激活
四、经典实验证据
1.Abercrombie的对向培养实验
艾伯克龙比和希斯曼将正常组织与正常组织对向培养时,两种组织的细胞在相遇后停止移动;而将正常组织与小鼠肉瘤组织对向培养时,肉瘤细胞可继续移动,并跨越正常细胞。这一实验首次证实了癌细胞对接触抑制不敏感。
2.密度依赖抑制实验
1967年,《Nature》杂志发表了密度依赖抑制的系统研究,证实细胞在相互接触后增殖活动受到显著抑制。


