凝集素（从动植物中提纯的糖蛋白）
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更新时间：2023-05-19
简介
凝集素是动物细胞和植物细胞都能够合成和分泌的、能与糖结木菠萝凝集素合的蛋白质,在细胞识别和粘着反应中起重要作用,主要是促进细胞间的粘着。凝集素具有一个以上同糖结合的位点，因此能够参与细胞的识别和粘着,将不同的细胞联系起来。
其常见种类见表6-1。常用的为植物凝集素（Phytoagglutin, PNA），通常以其被提取的植物命名，如刀豆素A（Conconvalina,ConA）、麦胚素（Wheat germ agglutinin, WGA）、花生凝集素（Peanut agglutinin, PNA）和大豆凝集素（Soybean agglutinin, SBA）等，凝集素是它们的总称。凝集素不是来源或参与免疫反应的产物，凝集素具有的某些“亲合”特性，能被免疫细胞化学技术方法所应用。因此，Ponder（1983）提出应称“凝集素组织化学”而不能称为“凝集素免疫组织化学”。
虽然人们认为在植物中凝集素的功能是结合细胞表面上的糖蛋白，然而在动物中它的功能也包括结合可溶性的细胞外或细胞内糖蛋白。举例来说，有一种凝集素被发现在哺乳类动物肝细胞的表面上，能够专一性的识别乳糖残基。人们相信这些细胞表面上的接受器是负责将循环系统中的特定糖蛋白移除。另一个例子是甘露糖-6-磷酸接受器能够识别含有此种残基的水解酵素，随后标定这些蛋白将其送至溶小体。它们提供许多不同的生物功能——从细胞附着的调控，到糖蛋白合成，以及血液中蛋白质的浓度。凝集素也能够借由识别仅在病原中发现或是无法进入宿主细胞的的糖类而在免疫系统中扮演重要的角色。
植物凝集素
植物凝集素是来源于植物的一类能凝集细胞和沉淀单糖或多糖复合物的非免疫来源的非酶蛋白质。由于其对于单糖或糖复合物特异性结合的能力，使得其在如信号转导、免疫反应、植物防御等诸多信号过程中均具有重要作用。同时植物凝集素具有细胞凝集、抗病毒、抗真菌及诱导细胞凋亡或自噬等多种能力，因此在生命科学、医学及农业方面均有较好的研究价值和应用前景。
凝集素是指非免疫来源的糖结合蛋白或糖蛋白，并应有使细胞凝集或糖复合物沉淀的能力。此定义包含三个要点：(1)凝集素是蛋白质或糖蛋白；(2) 凝集素必须有专一的与糖基结合的特性，但是排除了免疫来源的针对糖基的抗体；(3) 因为规定了能使细胞凝集或是糖复合物沉淀的特性，所以凝集素分子必须具有两个或更多糖结合位点，这样把一些虽有糖结合能力但是糖结合位点仅有一个的酶、转运蛋白、激素、毒素等排除在外。凝集素可以识别糖蛋白和糖脂中复杂的碳水化合物结构，也识别细胞膜表面的糖基，因此，凝集素可以作为研究细胞膜结构的有利工具。此外，凝集素由于具有多价结合能力，能与荧光素、酶、生物素、铁蛋白及胶体金等结合而不影响其生物活性，因此，凝集素也可用于免疫细胞化学的研究，以及肿瘤的诊断评价等。凝集素蛋白至少包含一个可以结合碳水化合物的结构域，基于此，凝集素可以被分成主要的四类，部分凝集素(merolectins)、全凝集素 (hololectins)、超凝集素 (superlectin)以及嵌合凝集素 (chimerolectins)。
纯化的凝集素对于临床应用非常重要，因为它能够用来鉴定血型。有些存在人类红血球上的糖脂质以及糖蛋白能够经通过凝集素来鉴定。一种来自于双花扁豆（Dolichos biflorus）的凝集素，经鉴定后发现可识别A1血型。来自于植物Ulex europaeus（重瓣刺金雀/荆豆/乌乐树）的凝集素，经鉴定后发现可识别H血型抗原，而来自于植物Vicia gramineae（野豌豆属禾本科）的凝集素则可识别N血型抗原。
凝集素在植物中的真正功能还有待研究，而是否仅具细胞附着功能依然还有疑问。凝集素在种子中大量表现（通常自种子中纯化），并且随着植物生长而减少，这显示其在植物发芽或种子自我生存中扮演了重要角色。
凝集素被视为免疫系统中的直接演化前身，而且它们至今依然在此扮演重要角色 - 凝集素补体激活途径、甘露糖结合凝集素、S、P、E凝集素,等等。
应用
一般认为细胞膜上特定的糖基可用以区别细胞的类型和反映细胞在分化、成熟和肿瘤细胞性变中的变化。仅在某些特殊的例子，其细胞结合凝集素的性能可以预先估计，如双花扁豆素之于血型A物质的特异性，荆豆凝集素之于血型O物质2—L—岩藻糖的特异性，然而在绝大多数情况下，关于由凝集素所识别的碳水化合物决定簇的种类，关于携带决定簇的分子的性质和机能，完全凭实验经验去发现。
细胞分化标志：
作为细胞分化和成熟的标记 应用凝集素作为细胞分化的标志，在这方面的应用报告最多，而且研究比较集中于血细胞，特别是淋巴细胞的分群。如Rose（1980）等发现在小鼠胸腺皮质内不成熟的T淋巴细胞呈PNA阳性反应，在小鼠小肠集合淋巴小结的生发中心也发现有20%左右的PNA阳性反应细胞，后者是否属于不成熟的T淋巴细胞，是值得进一步研究的问题。Newman等（1979）以荧光素标记凝集素PNA，发现在大鼠乳腺上皮的不同分化时期显示不同的荧光强度。在不成熟的大鼠乳腺上皮细胞，荧光弱或无，随着性成熟期到妊娠期乳腺上皮荧光程度逐渐加强，而泌乳期荧光强度达最高峰。在皮肤角质细胞自基底向表层分化、成熟的过程中，细胞表面的碳水化合物的分布和性质都在改变。Brabed等（1981）应用新生大鼠皮肤的实验表明，皮肤各层细胞分别与不同的凝集素相结合。麦芽素与角质化细胞相结合，蓖麻素与棘细胞和基底细胞相结合，而荆豆凝集素标记在棘细胞的表面。在成肌细胞（myeoblast）的分化与成熟过程中，Winaod 和Luzzati（1975）注意到类似的皮肤的改变。
细胞特殊类型标记：
凝集素
管内皮细胞上，电镜观察显示DBA结合在内皮细胞的表面，在趣的是在RIII品系小鼠某些组织的内皮细胞显示肯定的DBA阴性反应，说明同一种属动物的血管内皮细胞也存在有组织特异性的差别。Streit和Kreutzberg（1987）发现Griffonia Simplicifolia凝集素特异性标记面神经节内的小胶质细胞，其它类型的胶质细胞如星状胶质细胞（astrocyte）等都显示阴性反应。在切断面神经后，增殖的小胶质细胞对Griffonia Simplicifolia凝集素的反应加强，免疫电镜观察表明，凝集素主要沉积在细胞膜或小胶质细胞突起的轴膜表面，特异性结合糖基是α—D—半乳糖。上海医科大学附属肿瘤医院免疫病理室应用12种凝集素（表6-1）对人胚胎及各种正常组织进行了系统的凝集素受体的定位研究，结果表明，凝集素受体的分布并无即定规律可寻。如胃粘膜主细胞为PNA受体，而壁细胞为BSL受体，双花扁豆受体（DBA）主要出现在大肠部份。
伴有细胞膜的改变：
化学应用
凝集素可为荧光素、酶和生物素等所标记，分别进行下列染色法：
直接法
标记物直接标记在凝集素上，使之直接与切片中的相应糖蛋白或糖脂相结合。
（1）切片脱蜡至水。
（2）凝集素标记物（100μg/ml），室温，30min。
（3）TBS洗3次，每次2min。
（4）如为荧光素标记物，封片用荧光显微镜观察。如为酶标记物，则应依次进行呈色、脱水、透明和封固后在光学显微下观察。
直接法的优点是简便，商品用的凝集素药盒已能购得。但灵敏性不够高。
间接法
凝集素受体表达
抗体上。
（1）脱蜡至水。
（3）凝集素稀释液（100μg/ml）孵育30min。
（4）TBS洗3次，每次2min。
（5）用标记了的抗凝集素抗体（1：100）孵育30min。
（6）TBS洗3次，每次2min。
（7）呈色、脱水、透明、封片。
（8）观察。
间接法染色还可进一步改良为：①三步法：即在凝集素孵育后，接着用抗凝集素抗体孵育，再用标记了的抗-抗凝集素抗体孵育，层层放大，进一步提高其敏感性，PAP复合物也可作为标记物标记在抗-抗凝集素抗体上。②抗生物素—生物素凝集素法：用结合了生物素的凝集素孵育切片后，TBS洗后再以抗生物素—标记物与之结合。间接法较直接法和直接法敏感性高5～10倍或更多一些，但必须购买或自制抗凝集素抗体。
糖—凝集素—糖法：
本法是利用过量的凝集素与组织切片中特定的糖基相结合。经冲洗后，凝集素上还存在未被占用的结合部位，将这些部位与有过氧化物酶标记的特异性糖基相结合，形成一个三明治样的糖—凝集素—糖的结合物。
（1）脱蜡至水。
（2）用含3%的H2O2的甲醇阻断内源性过氧化物酶10min。
（3）用100μg/ml的凝集素孵育30min。
（4）TBS洗3次，每次3min。
（6）TBS洗3次，每次3min。
（7）DAB呈色、脱水、透明、封固。
