115年:放射基礎(2)

下列何種結構能傳遞細胞之間的訊息?

A緊密連接(tight junction)
B間隙連接(gap junction)
C橋粒(desmosome)
D彈性纖維(elastic fiber)

詳細解析

本題觀念:

細胞連接(cell junction)不只有把細胞固定在一起的功能,有些連接還能讓相鄰細胞直接交換訊息。間隙連接(gap junction)由相鄰細胞的 connexon 對接成細胞間通道,讓離子、第二訊使與小分子代謝物快速通過,因此可使一個細胞的電氣或代謝狀態影響鄰近細胞。判斷本題的關鍵,是把「直接通訊」和「封閉屏障」或「機械性黏附」分開。

選項分析

A 緊密連接(tight junction):不正確。緊密連接位在相鄰細胞的側面,主要由 claudin、occludin 等跨膜蛋白形成封閉帶,降低細胞間隙的旁細胞通透性。它可維持上皮細胞的極性、阻止腔內物質任意穿過細胞間隙,也能協助分隔頂端與基底側膜蛋白;但它的核心作用是建立屏障,不是讓兩個細胞的胞質直接連通。

B 間隙連接(gap junction):正確,為本題答案。每個細胞膜上的 connexon 通常由六個 connexin 組成,兩個相鄰 connexon 對接後,形成跨越細胞間隙的低阻力通道。通道開啟時,無機離子可通過,細胞內的第二訊使與小代謝物也可在鄰近細胞間傳遞。心肌細胞利用這類連接進行電氣耦合,部分平滑肌與上皮細胞則可藉此協調收縮或代謝反應;所以「傳遞細胞之間的訊息」正好描述其生理功能。

C 橋粒(desmosome):不正確。橋粒是細胞對細胞的強力黏附結構,透過 desmoglein、desmocollin 等 cadherin 類蛋白,將相鄰細胞的中間絲連到細胞膜內側。這種排列能把拉力分散到整個組織,對皮膚與心肌特別重要;但是橋粒沒有供離子或第二訊使通過的胞質通道,主要任務是抵抗機械壓力、維持組織完整性。

D 彈性纖維(elastic fiber):不正確。彈性纖維是細胞外基質中的結締組織成分,主要由 elastin 與 fibrillin 相關結構形成,能在組織被拉伸後幫助回復原來形狀。它不是細胞膜上的細胞連接,也不會把兩個相鄰細胞的胞質連通,因此與細胞間訊息的直接傳遞無關。

答案解析

本題依公告答案選 B。細胞連接可依功能快速整理為三類:緊密連接負責封閉旁細胞路徑,橋粒與其他黏附連接負責機械固定,間隙連接則提供相鄰細胞之間的直接通訊通道。看到「傳遞細胞之間的訊息」時,應優先聯想到 gap junction,而不是只要能把細胞接在一起就算是通訊結構。

進一步比較,間隙連接傳遞的是小型、可溶性訊息,並非把大型蛋白質或整個胞器送到另一個細胞。它也不同於接受細胞外配體後啟動訊號傳遞的受體:gap junction 是讓訊息分子直接跨過細胞膜與細胞間隙,形成細胞與細胞之間的快速耦合。這種特性可解釋心肌為何能同步去極化,也能說明某些組織為何需要鄰近細胞共享代謝訊息。

核心知識點

  1. Gap junction 的基本組成是 connexin 組成 connexon,兩個 connexon 對接形成 intercellular channel。
  2. 可通過的內容以離子、第二訊使和小型代謝物為主,功能是直接細胞間通訊與電氣耦合。
  3. Tight junction 是屏障;desmosome 是強力黏附;elastic fiber 是細胞外基質的彈性支架。
  4. 細胞連接的辨識可以用「封閉、固定、通訊」三個關鍵字整理,但仍要配合其蛋白質組成與所在位置理解。
  5. 臨床或生理題若提到心肌同步、平滑肌協調或細胞間第二訊使擴散,應回想到間隙連接的低阻力通道。

參考資料

  1. Connexins, connexons, and intercellular communication(PMID: 8811187)
  2. Cell-Cell Interactions - The Cell
  3. Cell Junctions - Molecular Biology of the Cell
  4. Gap junction