8.细胞黏附分子
细胞与细胞黏附的关系与功能
细胞与细胞黏附的关系与功能细胞是生命的基本单位，构成了各种生物体的组织与器官。
细胞间的黏附作用在维持组织结构和功能方面起着重要的作用。
本文将探讨细胞与细胞黏附的关系以及黏附的功能。
1. 细胞黏附的概念细胞黏附指的是细胞与周围细胞或外界环境之间通过一个结构的物质黏附在一起的现象。
细胞黏附可以通过细胞间的黏附蛋白、黏附分子等介导，这些黏附分子能够使细胞与细胞之间产生相互作用。
2. 细胞黏附的类型细胞黏附可以分为两种类型：细胞与细胞之间的黏附和细胞与基质之间的黏附。
2.1 细胞与细胞之间的黏附细胞与细胞之间的黏附是通过细胞间的黏附蛋白介导的。
黏附蛋白包括细胞间粘附分子（CAMs）、整合素等。
细胞间粘附分子是细胞表面的蛋白质，能够使细胞黏附在一起。
例如，在组织形成和发育过程中，胚胎细胞通过细胞间粘附分子相互作用，形成不同的组织和器官。
整合素是一类跨膜蛋白，能够将细胞与外界基质结合在一起。
细胞与细胞之间的黏附通过上述黏附蛋白的相互作用来实现。
2.2 细胞与基质之间的黏附细胞与基质之间的黏附是通过细胞表面的整合素与基质中的黏附分子相互作用而实现的。
黏附分子包括纤维蛋白、胶原蛋白、透明质酸等。
细胞与基质之间的黏附对维持生物体的结构和功能起着重要的作用。
例如，在组织维持和修复过程中，细胞通过与基质的黏附来定位和定向迁移，从而参与组织的再生和修复。
3. 细胞黏附的功能细胞黏附在生物体中具有多种重要功能。
3.1 维持组织结构细胞与细胞之间的黏附可以使细胞形成紧密的结构，构成各种组织和器官。
通过细胞间的紧密黏附，细胞能够协同工作，形成特定的结构和功能。
例如，在上皮组织中，细胞与细胞之间的黏附使细胞形成连续的层状结构，起到防止外界物质侵入的作用。
3.2 调控信号传导细胞与细胞之间的黏附能够通过黏附蛋白介导的信号传导来调节细胞的生理和病理状态。
例如，细胞间粘附分子可以通过黏附蛋白和细胞内信号分子的相互作用，传导细胞增殖、迁移和分化等信号，影响细胞的行为。
细胞粘附分子细胞粘附分子的概念
Mac-1 (CD11b/CD18)
P150/95 (CD11c/CD18) 分别是CR3、CR4型补体受体，参与吞噬 调理作用
（三）血小板糖蛋白组（β3）
IIb／b3主要分布于血小板，介导血小板与 ECM中的FB、FN、VIII因子结合，促进血 小板的粘附和凝集。
v／b3分子分布广泛，可促进白细胞向组 织间质移行
IGSF粘附分子的主要成员、分布及配体
IGSF粘附分子 CD2（LFA-2） CD58（LFA-3）
CD4／CD8 MHCII／I类分子 ICAM-1／2／3
NCAM－1 VCAM－1 B7.1/B7.2
CD28 CTLA－4
分布 T、NK Leu, RBC,EC,EP,F
T APC/有核细胞 DC,EC,EP,M,B,T 神经细胞,NK,T APC,基质细胞,EC APC,活化B细胞
T 活化T细胞
配体 LFA-3 CD2 MHCII／I类分子 CD4／CD8 LFA-1 NCAM－1 VLA－4 CD28,CTLA-4 B7.1/B7.2 B7.1/B7.2
（一）CD4／CD8
CD4为55KD的单链跨膜糖蛋白，胞外有4 个Ig样区，近N端的两个功能区与MHC II 类分子的抗原结合槽区域结合。
三、 Ig超家族(Ig superfamily，IGSF)
该家族成员的胞外区均含有1个以上Ig样结 构域，多为细胞表面成分，也有可溶性分 子，分布广泛，有些是互为受体、配体， 或与其它类别中CAM互为受体、配体，还 有的为受体与配体相同。
它们主要介导细胞间的粘附并传递细胞内 信号，与细胞分化、炎症反应、免疫应答 和淋巴细胞再循环等密切相关。
LFA－1
– 表达： 淋巴细胞、粒细胞、单核细胞（除Mφ外），以CTL的 表达量最丰富。
细胞粘附分子的功能和临床意义
细胞粘附分子的功能和临床意义作者：奇云来源：《卷宗》2011年第07期摘要：细胞粘附分子是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的一类膜表面糖蛋白分子。
粘附分子以受体—配体结合的形式发挥作用，使细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞—基质—细胞间发生粘附，参与细胞的识别、信号转导、活化增殖与分化，以及细胞的伸展与转移，是免疫应答、肿瘤转移等一系列重要生理和病理过程的分子基础。
本文概述了细胞粘附分子的基本概念，探讨了细胞粘附分子的临床意义。
关键词：细胞粘附分子；功能；特点；临床1 细胞粘附分子的分类和功能[1]1.1 细胞粘附分子的分类同一类型的细胞通过识别而粘附（Adhesion），不易分开，这种现象早在1907就被Wilson注意到。
20世纪的60、70年代，人们致力于发展研究粘附现象的方法和明确有特异性和选择性的分子存在。
直到20世纪70年代末，人们才借助免疫识别的方法，初步确定细胞粘附分子（cell adhesion molecule，CAM）的存在。
细胞粘附分子是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的一类膜表面糖蛋白分子。
以受体—配体结合的形式发挥作用，使细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞—基质—细胞间发生粘附，参与细胞的识别、信号转导、活化增殖与分化，以及细胞的伸展与转移，是免疫应答、肿瘤转移等一系列重要生理和病理过程的分子基础。
可大致分为五类：钙粘素（cadherin）、选择素（selectin）、免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）、整合素（integrin）及透明质酸粘素（hyaladherin）。
1.2 细胞粘附分子的功能细胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由胞外区、跨膜区和胞质区三部分组成：胞外区为肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别；跨膜区多为一次跨膜；胞质区为肽链的C 端部分，一般较小，或与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号转导途径。
粘附分子的功能
粘附分子的功能第三节粘附分子的功能在体内，一种细胞可能同时表达多种粘附分子，一种粘附分子也可以表达于多种不同的组织细胞，而细胞间的相互粘附作用又可能由多对粘附分子受体/配体共同参与，单从某一对粘附分子的作用难于了解细胞粘附作用的全过程。
本节着重从粘附分子参与的体内某些生理或病理过程来介绍粘附分子的功能，并简述其分子基础。
一、炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的粘附炎症过程的一个重要特征就是白细胞粘附、穿越血管内皮细胞，向炎症部位渗出。
这一过程一个重要的分子基础是白细胞与血管内皮细胞粘附分子的相互作用，表2-7例举了参与这一过程的粘附分子。
不同白细胞的渗出过程或渗出过程的不同阶段所涉及的粘附分子不尽相同。
1.不同粘附分子在粘附过程不同阶段所起的作用在体内由于血液处于不断流动状态，白细胞与血管内皮细胞的粘附作用是在血液流动产生的切力作用下进行的，因此白细胞与血管内皮细胞的相互粘附作用有其特殊性。
体内白细胞与血管内皮细胞的粘附作用包括白细胞沿血管壁流动的最初粘附作用，以及随后的加强粘附和穿越内皮细胞的过程。
为了模拟体内血液流动状态，在体外研究白细胞与血管内皮细胞的粘附作用时，采用了特殊的实验装置，使培养液中的中性粒细胞不断流动通过培养状态的单层内皮细胞。
实验表明，在流体产生的切力作用下，CD11/CD18与其配体ICAM-1对于中性粒细胞与血管内皮细胞的最初粘附几乎不起作用。
相比之下，L-seletin分子与其配体E-se lectin的结合则发挥重要的作用，抗L-selectin分子的单克隆抗体可明显阻断这种最初的粘附作用。
在随后发生的中性粒细胞与血管内皮细胞加强粘附并穿越血管内皮细胞的过程中，L-selectin分子与其配体的结合则几乎不起任何作用，而CD11/CD18与其配体的相互作用上升到关键地位。
已经粘附于血管内皮细胞的中性粒细胞L-selcetin分子表达水平显著下降，在趋化因子（如膜结合IL-8）的诱导下，CD11/CD18表达水平则明显升高。
黏附分子
整合素的配体可分为两类： ①一类是细胞外基质成分，整合素识别这类配体上特 定氨基酸序列；
②另一类配体属于免疫球蛋白家族的黏附分子如 ICAM、VCAM，它们参与细胞与细胞间的黏附。
一些整合素只是在特定时间、特定部位、特定条件 下被激活，活化的整合素能与配体结合并转导不同的信 号。
黏附斑（focal adhesion,FA）为细胞与细胞外基质通过整 合素介导黏附的一种结构。该结构以整合素为中心，整合素 的细胞外区与细胞外基质结合，其β亚基的胞内区直接通过α辅肌动蛋白和踝蛋白与肌动蛋白细丝相连。α-辅肌动蛋白和 踝蛋白能与黏附斑蛋白结合，黏附斑蛋白结合也与肌动蛋白 细丝结合。这样，通过整合素就把细胞外基质与细胞骨架蛋 白偶联起来。 黏附斑在细胞与细胞外基质的黏附和细胞的游走中发挥作 用。当整合素α亚基的胞外区与细胞外基质结合后，整合素发 生聚集，导致整合素β亚基的胞内区直接或间接相连的黏附斑 激酶（focal adhesion kinase,FAK）的激活，该酶是整合素信 号转导通路中的关键酶，激活后又可进一步激活多条细胞内 的信号转导途径，使细胞骨架蛋白重排。整合素除介导细胞 与细胞外基质及细胞间的相互识别和作用外，还是一类广泛 存在于各种细胞表面的能转导信号的受体。它们所介导的信 号转导通路控制细胞的黏附识别和运动性，决定了组织器官 的结构形成和空间定位，与细胞分化和停泊依赖性生长也有
3．细胞表面的寡糖 有些粘附分子如选择素家族 的配体是细胞膜上的寡糖分子。 4．血浆中的可溶性蛋白 如血浆中的纤维蛋白原 和无活性的补体。纤维蛋白原的表面有多个RGD序 列，它可作为连接分子，与多个血小板膜上的整合 素结合，介导血小板之间的粘附反应。细胞表面的 粘附分子通过与一个可溶性的配体结合介导细胞间 的粘附，是细胞间粘附的又一方式
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘附分子
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
三、化学突触 synapse
• 存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传 导兴奋。
• 由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。 • 突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。 • 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
二、锚定连接
• （一）粘着带与粘着斑 • 粘着带（adhesion belt） ：
– 呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。 – 相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。 – 连接的细胞骨架成分为actin。
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
Adhesion belt or
Adherens junction
• 半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基面 与基膜之间，连接蛋白为整合素。连接的细胞内 骨架成分为角蛋白。
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
Structure of the Skin
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
三、通讯连接
• （一）间隙连接 gap junction • 连接处有2~4nm的缝隙。 • 基本单位称连接子，由6个相同或相似的跨
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
一、封闭连接
• （一）紧密连接 • 存在于脊椎动物的上皮细胞间。 • 连接区域CAM构成焊接线，也称嵴线。相
邻质膜紧密结合，没有缝隙。 • 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止
溶液渗入，构成脑血屏障和睾血屏障。
细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘 附分子
Tight Junction between two type I pneumocytes
第八章黏附分子
二、黏附分子的分类
❖ 整合素家族（integrin family） ❖ 选择素家族（selectin family) ❖ 免疫球蛋白超家族( Ig superfamily) ❖ 钙黏蛋白家族(cadherin family) ❖ 未归类的黏附分子
（一）整合素家族
❖ 由αβ两条链经非共价键连接组成的异二聚体， 是一组位于细胞表面的糖蛋白受体
❖ 至少16 种α亚单位和8种β亚单位，以β亚单位 可将整合素家族分为8个组。
❖ 一种整合素可分布于多种细胞，同一种细胞 也往往有多种整合素的表达。表达水平可随 细胞分化和生长状态发生改变。
举例：LFA-1（lymphocyte function associated antigen-1)
❖ 分子组成： ❖ 分布：thymocyte, T cell, macrophage ❖ 配体：ICAM-1、2、3（表达于APC） ❖ 功能：参与T细胞与APC或靶细胞的相互作用
❖ 趋化与粘附
黏附分子的命名
❖ 以功能命名：如细胞间黏附分子(ICAM),血管 细胞黏附分子（VCAM），TCR，LFA-1等
❖ 以CD命名：统称为CD抗原/分子
CD：cluster of differentiation
❖ CD： 应用以单克隆抗体鉴定为主的方法， 将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同 一分化抗原称CD
（二）选择素家族
❖ 家族各成员胞膜外结构域相似，均由C型凝 集素（CL）结构域、EGF结构域和补体调控 蛋白结构域组成。其中CL结构域是选择素结 合配体部位。
❖ 包括L、P和E选择素三个成员。 ❖ L-选择素是淋巴细胞归巢受体 ❖ P、E-选择素介导中性粒细胞的移动
淋巴细胞定向迁移，分布于淋巴器官和组织的不同部位
粘附分子
中 性 粒 细 胞 的 渗 出 过 程A 毛细血管内皮细源自 侵入细菌附壁粘着
游出
B
C
EC
EC Department of Pathogenic Microbiology and Immunology, Medical School of Xi'an Jiaotong University
(3)识别的配体 )
具有唾液酸化的路易斯寡糖或类似结构的分子. 具有唾液酸化的路易斯寡糖或类似结构的分子.配 体分布广泛,白细胞,血管内皮细胞, 体分布广泛,白细胞,血管内皮细胞,肿瘤及血清中 糖蛋白分子上都存在有选择素分子的配体. 糖蛋白分子上都存在有选择素分子的配体.
Department of Pathogenic Microbiology and Immunology, Medical School of Xi'an Jiaotong University
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(3)分布 : ) ①分布广泛,一种整合素可表达于多种组织 . 分布广泛, ②多细胞可同时表达数种不同整合素. 多细胞可同时表达数种不同整合素. ③不同类型细胞表达整合素种类不同. 不同类型细胞表达整合素种类不同. ④有显著的细胞类型特异性. 有显著的细胞类型特异性.
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• 趋化与粘附
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（三）免疫球蛋白超家族
• 具有与Ig相似的结构特征，即具有1个或多个 IgV样或C样结构域。 • 包括抗原特异性受体、MHC分子、CD2、 CD3、CD4、CD28、CD80、CD86、ICAM、 VCAM等 • 许多参与抗原识别或细胞间相互作用的分子
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（四）钙粘蛋白家族
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黏附分子的命名
• 以功能命名：如细胞间黏附分子(ICAM), 以功能命名：如细胞间黏附分子 血管细胞黏附分子（ ），TCR， 血管细胞黏附分子（VCAM）， ）， ， LFA-1等 等 • 以CD命名：统称为 抗原 分子 命名： 抗原/分子 命名 统称为CD抗原
9
黏附分子和CD的概念范畴 黏附分子和 的概念范畴
7
二、黏附分子
（cell-adhesion molecules，CAM） ， ） 概念： 概念： 是众多介导细胞间或细胞与细胞外基质间 相互接触和结合分子的总称。 相互接触和结合分子的总称。 • 以受体-配体结合的形式发挥作用 配体结合的形式发挥作用， 以受体 配体结合的形式发挥作用， • 参与细胞识别、活化和信号转导， 参与细胞识别、活化和信号转导，细胞的 增殖与分化，细胞的伸展与移动， 增殖与分化，细胞的伸展与移动， • 是免疫应答、炎症发生、凝血、 是免疫应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移 以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的 分子基础。 分子基础。
耐 受
多 样 性
MHC 限 制 性
免 疫 应 答 场 所
30 免疫应答的调节
11
1.整合素家族（integrin family） 整合素家族 ）
（1）整合素分子的基本结构 ） 由α、β亚单位 组成的异二聚体
跨膜分子
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（2）整合素分子的分布 ）
• 分布十分广泛，一种整合素可分布于多 分布十分广泛， 种细胞， 种细胞，同一种细胞也往往有多种整合 素的表达。 素的表达。 • 整合素的表达水平可随细胞分化和生长 状态发生改变。 状态发生改变。
细胞表面 功能分子
黏附分子 已编号的CD分子 已编号的 分子 10
二、黏附分子的分类
• • • • • 整合素家族（ 整合素家族（integrin family） ） 选择素家族（ 选择素家族（selectin family) 免疫球蛋白超家族( 免疫球蛋白超家族 Ig superfamily) 钙黏蛋白家族(cadherin family) 钙黏蛋白家族 黏蛋白样家族（ 黏蛋白样家族（mucin-like family） ）
• （1）参与免疫细胞相互作用（识别中的 ）参与免疫细胞相互作用（ 辅助受体和协同刺激或抑制信号） 辅助受体和协同刺激或抑制信号） • （2）参与炎症反应（白细胞与血管内皮 ）参与炎症反应（ 细胞黏附） 细胞黏附） • （3）淋巴细胞归巢与再循环 ）
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（1）免疫细胞识别中的辅助受体和协同刺激信号 ）
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（2）炎症过程中白细胞与 ） 血管内皮细胞黏附
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（3）淋巴细胞归巢 ） (lymphocyte homing)
• 包括成熟淋巴细胞向外周淋巴器官归巢， 包括成熟淋巴细胞向外周淋巴器官归巢， 淋巴细胞再循环， 淋巴细胞再循环，以及淋巴细胞向炎症 部位迁移。 部位迁移。 • 分子基础：淋巴细胞表面LHR 分子基础：淋巴细胞表面 （lymphocyte homing receptor）与内皮 ） 细胞上的血管地址素(vescular addressin) 细胞上的血管地址素 相互作用糖蛋白（多数） 跨膜蛋白或糖蛋白（多数） • 由GPI锚定在细胞膜上（部分） 锚定在细胞膜上（ 锚定在细胞膜上 部分） • 碳水化合物（少数） 碳水化合物（少数）
6
（2）CD的概念 ） 的概念
• 应用以单克隆抗体鉴定为主的方法， 应用以单克隆抗体鉴定为主的方法，将 来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同 一分化抗原称为CD 一分化抗原称为 （cluster of differentiation）。 ）。 的编号目前已从CD1命名到 命名到CD350。 人CD的编号目前已从 的编号目前已从 命名到 。
26
27
28
三、黏附分子的临床应用
一、黏附分子与遗传病 二、黏附分子与炎症 三、黏附分子与肿瘤 四、黏附分子与移植排斥反应
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免疫应答
免疫系统
免疫细胞 免疫分子 器官组织
淋巴 细胞
抗 原
识 别
固有免疫 细胞
获得
中枢 器官
外周 器官
抗 补 体 体
外 因
细 胞 因 子
MHC 分 子 内 因
CD 分 子
（1）选择素分子的基本结构 ）
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选择素家族
• （2）选择素家族的组成 ） • L-选择素（Leukocyte）：参与炎症、淋巴 选择素（ ）：参与炎症 选择素 ）：参与炎症、 细胞归巢 • P -选择素（Platelet）：白细胞与内皮细胞 选择素（ ）：白细胞与内皮细胞 选择素 ）： 和血小板黏附 • E -选择素（Endodermis）：白细胞与内皮细胞 选择素（ ）：白细胞与内皮细胞 选择素 ）： 黏附， 黏附，向炎症部位游走 肿瘤细胞转移
PRR）、 受体、C受体、NK细胞受体及 ）、CK受体 受体、 受体 受体、 细胞受体及 ）、 IgFc受体、DR 受体、 受体
• MHC分子：MHCⅠ类分子、MHCⅡ类分子 MHC分子 MHCⅠ类分子 MHCⅡ类分子 类分子、 • 协同刺激分子 • 黏附分子（CAM） CAM）
4
2.人白细胞分化抗原的概念 人白细胞分化抗原的概念
• （1）白细胞分化抗原 ）
（leukocyte differentiation antigen） ） 是指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化 是指血细胞在分化成熟为不同谱系、 不同谱系 不同阶段及细胞活化过程中 出现或消失的细 过程中， 不同阶段及细胞活化过程中，出现或消失的细 胞表面分子。 胞表面分子。白细胞分化抗原除表达在白细胞 还表达在红系和巨核细胞/血小板谱系 血小板谱系， 外，还表达在红系和巨核细胞 血小板谱系，及 非造血细胞的血管内皮细胞、成纤维细胞、上 非造血细胞的血管内皮细胞、成纤维细胞、 皮细胞、神经内分泌细胞等。 皮细胞、神经内分泌细胞等。
细胞黏附分子
（cell-adhesion molucules） ）
免疫与病原生物学教研室
1
本章基本内容
• 一、免疫细胞表面功能分子和人白细胞 分化抗原 • 二、黏附分子的特性与功能 • 三、黏附分子的生物学作用 • 四、黏附分子的临床应用
2
一、免疫细胞表面功能分子和 人白细胞分化抗原
• 1.免疫细胞表面功能分子 免疫细胞表面功能分子
• 是一类钙离子依赖的黏附分子家族。在 维持实体组织形成以及在生长发育过程 中细胞选择性相互聚集、重排有重要作 用。 • 与免疫应答无关
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（五）黏蛋白样家族
• • • • 外周淋巴结地址素（Gly-CAM1） 皮肤淋巴细胞相关抗原（PSGL-1） CD34 一组富含丝氨酸和苏氨酸的糖蛋白
21
3.黏附分子的功能 黏附分子的功能
免疫细胞 表面的功 能分子
免疫细胞 相互识别
免疫细胞 相互作用
免疫应答
marker） 通常也叫细胞表面标志（cell surface marker）
3
免疫细胞表面功能分子分类
• 受体：特异性 识别受体（TCR、BCR）、 受体：特异性Ag识别受体 TCR、BCR）
模式识别受体（pattern-recognition receptor ，
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举例：LFA-1（lymphocyte function associated antigen-1)
• • • • 分子组成： 分布：thymocyte, T cell, macrophage 配体：ICAM-1、2、3（表达于APC） 功能：参与T细胞与APC或靶细胞的相互 作用
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2.选择素家族（selectin family） 选择素家族 ）