细胞生物学/细胞微环境的组成

细胞微环境及其与细胞的相互作用 - 细胞微环境的组成 - 细胞外基质的主要组成成分 - 细胞微环境与细胞间的相互作用 - 细胞微环境异常与疾病
在哺乳动物和人体组织中，任何一个细胞都不是孤立存在的，细胞与细胞微环境相互作用并发挥功能。细胞微环境主要由不同类型的细胞成分、细胞外基质、细胞外调节分子和液体物质组成。细胞微环境中的各种成分不仅对细胞起支持、保护、连结和营养作用，而且与细胞的增殖、分化、黏着与迁移、代谢等基本生命活动密切相关。细胞与这些相邻结构和成分之间的信息沟通失衡，在疾病发生过程中起重要作用。

微环境的细胞成分

细胞生存的微环境中的细胞成分在不同类型的细胞中有所不同。在干细胞微环境中主要是干细胞龛(stem cell niche)(支持细胞，support cells)。有些组织中的未分化前体细胞（如干细胞），其相邻的微小血管也是细胞微环境的主要组分之一。在肿瘤细胞微环境中存在大量的间质细胞(mesenchymal cell)，包括炎性细胞、内皮细胞、脂肪细胞、肿瘤相关成纤维细胞等。间质细胞与肿瘤细胞相互作用，在促进肿瘤细胞生长、转移的同时，也为肿瘤细胞逃避机体免疫系统的攻击提供了必要的条件。部分间质细胞的功能出现异常后可以促进肿瘤的转移和定植，部分可起到抗原呈递作用，该过程需要间质细胞分泌的多种细胞因子参与。

细胞外基质

细胞外基质(extracellular matrix, ECM)是细胞微环境的核心组分，也是目前研究较清楚的细胞微环境成分。细胞外基质由细胞合成并分泌到细胞外空间，是一个由许多大分子，主要是一些蛋白和多糖或蛋白聚糖构成的精密有序的三维网状结构。ECM的存在形式有二类：一是存在于细胞之间称之为间质性基质；二是存在于内皮细胞和上皮细胞的基底部，称基膜或基底膜。
ECM位于细胞周围，是细胞赖以生存的微环境。细胞通过细胞外基质行使多种功能，两者之间相互依存，使细胞与细胞、细胞与基膜之间紧密联系，构成了各种组织与器官，使之成为一个完整有机整体。研究证实，细胞外基质不仅对组织细胞起支持、保护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、黏着、迁移等基本生命活动密切相关。首先，ECM 中的生物大分子所构成的三维网状结构，为细胞和组织提供结构支持。其次，ECM 还可以通过黏附受体进行信号传导，并可以结合、储存、释放生长因子和其他生物活性分子。例如，在血管组织，ECM不仅仅作为结构物质支持血管的形成，也是血管生成促进因子和抑制因子的储存场所。ECM中的生物活性分子在蛋白酶的作用下激活或释放，作用于内皮细胞或微环境中的其他细胞。
细胞外基质的结构和功能异常，与许多病理过程有关，如组织器官纤维化、肿瘤恶变浸润以及组织创伤修复等。

细胞外调节因子

信号分子和细胞因子是细胞微环境中重要的细胞外调节分子。信号分子是指生物体内的某些化学分子与相应的细胞受体相结合，在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质、生长因子等。根据信号分子的溶解性可分为亲水性和亲脂性两类。细胞因子是一类特殊的信号分子，是由免疫细胞（如单核、巨噬细胞、T细胞、B 细胞、NK 细胞等）和某些非免疫细胞（内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞等）分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，它们通过与相应的受体结合而发挥对细胞行为（如免疫反应、血管生成、损伤修复等）的调节作用。在肿瘤微环境中，细胞因子与其相应配体特异性结合后可导致肿瘤的发生、发展及转移。
细胞微环境中的因子，除了有生物化学的多样性和特异性之外，还具有生物物理学的多样性，包括分子结构的力学特性，微环境剪切流(shear flow)等。