Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гликокаликса , также известная как околоклеточная матрица, является гликопротеином и гликолипид покрытия , которое окружает клеточные мембраны некоторых бактерий , эпителии и другие клетки. В 1970 году Мартинес и Паломо открыли клеточную оболочку в клетках животных, известную как гликокаликс.

Большинство эпителиальных клеток животных имеют пушистое покрытие на внешней поверхности плазматических мембран . Это покрытие состоит из нескольких углеводных фрагментов мембранных гликолипидов и гликопротеинов , которые служат в качестве опорных молекул основы. Как правило, углеводная часть гликолипидов, обнаруживаемая на поверхности плазматических мембран, помогает этим молекулам вносить свой вклад в распознавание клеток , коммуникацию и межклеточную адгезию. [1]

Гликокаликс - это тип идентификатора, который организм использует, чтобы различать свои собственные здоровые клетки и пересаженные ткани, больные клетки или вторгшиеся организмы. В гликокаликс входят молекулы клеточной адгезии, которые позволяют клеткам прилипать друг к другу и направлять движение клеток во время эмбрионального развития. [2] Гликокаликс играет важную роль в регуляции эндотелиальной сосудистой ткани , включая модуляцию объема красных кровяных телец в капиллярах . [3]

Слизь на внешней стороне рыбы - это пример гликокаликса. Этот термин первоначально применялся к полисахаридной матрице, покрывающей эпителиальные клетки, но было обнаружено, что его функции выходят далеко за рамки этого.

В эндотелиальной ткани сосудов [ править ]

Гликокаликс расположен на апикальной поверхности эндотелиальных клеток сосудов, выстилающих просвет . Когда сосуды окрашиваются катионными красителями, такими как краситель альцианового синего , просвечивающая электронная микроскопия показывает небольшой слой неправильной формы, простирающийся примерно на 50–100 нм в просвет кровеносного сосуда. В другом исследовании использовалась крио- трансмиссионная электронная микроскопия и было показано, что толщина эндотелиального гликокаликса может достигать 11 мкм. [4] Он присутствует во множестве микрососудов (капилляры) и макрососудов (артерии и вены). Гликокаликс также состоит из широкого спектра ферментов и белков, которые регулируют лейкоциты иадгезия тромбоцитов , поскольку их основная роль в сосудистой сети состоит в поддержании гомеостаза плазмы и сосудистой стенки. Эти ферменты и белки включают:

  • Эндотелиальная синтаза оксида азота ( эндотелиальная БДУ )
  • Внеклеточная супероксиддисмутаза ( SOD3 )
  • Фермент, превращающий ангиотензин
  • Антитромбин- III
  • Липопротеин липаза
  • Аполипопротеины
  • Факторы роста
  • Хемокины

Перечисленные выше ферменты и белки служат для усиления гликокаликсного барьера против сосудистых и других заболеваний. Другая основная функция гликокаликса в эндотелии сосудов состоит в том, что он защищает стенки сосудов от прямого воздействия кровотока, одновременно выступая в качестве барьера для проницаемости сосудов. [5] Его защитные функции универсальны для всей сосудистой системы, но его относительная важность варьируется в зависимости от его точного расположения в сосудистой сети. В микроваскулярной ткани гликокаликс служит барьером для проницаемости сосудов, подавляя коагуляцию и адгезию лейкоцитов. Лейкоциты не должны прилипать к стенке сосудов, поскольку они являются важными компонентами иммунной системы.которые должны иметь возможность перемещаться в конкретную область тела при необходимости. В ткани артериальных сосудов гликокаликс также ингибирует коагуляцию и адгезию лейкоцитов, но через посредство высвобождения оксида азота, вызванного напряжением сдвига. Другой защитной функцией сердечно-сосудистой системы является ее способность влиять на фильтрацию межклеточной жидкости из капилляров в межклеточное пространство. [6]

Гликокаликс, расположенный на апикальной поверхности эндотелиальных клеток, состоит из отрицательно заряженной сети протеогликанов , гликопротеинов и гликолипидов. [7]

Разрушение и болезнь [ править ]

Поскольку гликокаликс настолько заметен во всей сердечно-сосудистой системе, нарушение этой структуры имеет пагубные последствия, которые могут вызвать заболевание. Определенные стимулы, вызывающие атерому, могут привести к повышенной чувствительности сосудистой сети. Первоначальная дисфункция гликокаликса может быть вызвана гипергликемией или окисленными липопротеинами низкой плотности ( ЛПНП ), которые затем вызывают атеротромбоз . В микроциркуляторном русле дисфункция гликокаликса приводит к дисбалансу внутренней жидкости и, возможно, отеку . В ткани артериальных сосудов нарушение гликокаликса вызывает воспаление и атеротромбоз. [8]

Были проведены эксперименты, чтобы точно проверить, как гликокаликс может быть изменен или поврежден. В одном конкретном исследовании использовалась модель изолированного перфузированного сердца, предназначенная для облегчения определения состояния части сосудистого барьера, и была предпринята попытка вызвать индуцированное инсультом выделение гликокаликса, чтобы установить причинно-следственную связь между выделением гликокаликса и проницаемостью сосудов. Гипоксическая перфузия гликокаликса считалась достаточной для запуска механизма деградации эндотелиального барьера. Исследование показало, что поток кислорода по кровеносным сосудам не обязательно должен отсутствовать полностью ( ишемическая гипоксия), но это минимально [ требуется уточнение ]уровни кислорода были достаточными, чтобы вызвать разложение. Выделение гликокаликса может быть вызвано воспалительными стимулами, такими как фактор некроза опухоли альфа . Однако каким бы ни был стимул, выделение гликокаликса приводит к резкому [ необходимо уточнение ] увеличению проницаемости сосудов. Проницаемость стенок сосудов является недостатком, поскольку это может позволить прохождение некоторых макромолекул или других вредных антигенов. [9]

Напряжение сдвига жидкости также представляет собой потенциальную проблему, если гликокаликс по какой-либо причине разрушается. Этот тип напряжения трения вызван движением вязкой жидкости (например, крови) вдоль границы просвета. Другой подобный эксперимент был проведен, чтобы определить, какие виды стимулов вызывают напряжение сдвига жидкости. Первоначальное измерение было выполнено с помощью прижизненной микроскопии, которая показала медленно движущийся слой плазмы, гликокаликс, толщиной 1 мкм. Светлый краситель минимально повредил гликокаликс, но это небольшое изменение увеличило капиллярный гематокрит . Таким образом, флуоресцентную световую микроскопию не следует использовать для изучения гликокаликса, потому что в этом конкретном методе используется краситель. Толщина гликокаликса также может уменьшаться при обработке окисленным ЛПНП. [10]Эти стимулы, наряду со многими другими факторами, могут вызвать повреждение нежного гликокаликса. Эти исследования свидетельствуют о том, что гликокаликс играет решающую роль в здоровье сердечно-сосудистой системы.

В бактериях и природе [ править ]

Гликокаликс существует у бактерий либо в виде капсулы, либо в виде слоя слизи. Пункт 6 указывает на гликокаликс. Разница между капсулой и слоем слизи заключается в том, что в ней полисахариды прочно прикреплены к клеточной стенке, тогда как в слое слизи гликопротеины слабо прикреплены к клеточной стенке.

Гликокаликс, буквально означающий «сахарный покров» ( glykys = сладкий, kalyx = шелуха), представляет собой сеть полисахаридов, которые исходят из клеточных поверхностей бактерий , что классифицирует его как универсальный поверхностный компонент бактериальной клетки, находящийся за пределами бактериальной клетки. клеточная стенка. Отдельный студенистый гликокаликс называется капсулой , а неравномерный диффузный слой - слоем слизи . Эта шерсть очень гидратирована и окрашивается в красный цвет рутением .

Бактерии, растущие в естественных экосистемах, таких как почва, кишечник крупного рогатого скота или мочевыводящие пути человека, окружены своего рода микроколониями, заключенными в гликокаликс . [11] Он служит для защиты бактерии от вредных фагоцитов , создавая капсулы или позволяя бактерии прикрепляться к инертным поверхностям, таким как зубы или камни, через биопленки (например, Streptococcus pneumoniae прикрепляется к клеткам легких, прокариотам или другим бактериям. которые могут объединять свои гликокалисы, чтобы обволакивать колонию).

В пищеварительном тракте [ править ]

Гликокаликс также можно найти на апикальной части микроворсинок в пищеварительном тракте , особенно в тонком кишечнике. Он создает сетку толщиной 0,3 мкм и состоит из кислых мукополисахаридов и гликопротеинов, которые выступают из апикальной плазматической мембраны эпителиальных абсорбирующих клеток. Он обеспечивает дополнительную поверхность для адсорбции и включает ферменты, секретируемые абсорбирующими клетками, которые необходимы для заключительных этапов переваривания белков и сахаров.

Другие обобщенные функции [ править ]

  • Защита: амортизирует плазматическую мембрану и защищает ее от химических повреждений
  • Иммунитет к инфекции: позволяет иммунной системе распознавать и выборочно атаковать чужеродные организмы.
  • Защита от рака: изменения гликокаликса раковых клеток позволяют иммунной системе распознавать и уничтожать их.
  • Совместимость трансплантата: формирует основу для совместимости переливаний крови , трансплантатов тканей и трансплантатов органов.
  • Адгезия клеток: связывает клетки вместе, чтобы ткани не распадались.
  • Регулирование воспаления: покрытие гликокаликсом на эндотелиальных стенках кровеносных сосудов предотвращает скатывание / связывание лейкоцитов в здоровом состоянии. [12]
  • Оплодотворение: позволяет сперматозоидам распознавать яйцеклетки и связываться с ними [13]
  • Эмбриональное развитие: направляет эмбриональные клетки к месту их назначения в организме.

Ссылки [ править ]

  1. ^ МакКинли, М. и В. Д. О'Лафлин. Анатомия человека. Макгроу-Хилл, 2012. 3-е изд. п. 30-31.
  2. ^ Саладин, Кеннет. «Анатомия и физиология: единство формы и функции». Макгроу Хилл. 5-е издание. 2010. с. 94-95
  3. ^ Reitsma, Sietze. «Эндотелиальный гликокаликс: состав, функции и визуализация». Европейский журнал физиологии. 2007. Vol. 454. Num. 3. п. 345-359
  4. ^ Эбонг, Ино; Macaluso FP; Спрей DC; Тарбелл Дж. М. (август 2011 г.). «Визуализация эндотелиального гликокаликса in vitro с помощью просвечивающей электронной микроскопии быстрого замораживания / замены замораживания» . Артериосклероз, тромбоз и биология сосудов . 31 (8): 1908–1915. DOI : 10.1161 / ATVBAHA.111.225268 . PMC  3141106 . PMID  21474821 .
  5. ^ Ван де Берг, Бернард М., Макс Ньивдорп, Эрик С.Г. Строес, Ганс Винк. «Гликокаликс и эндотелиальная (дис) функция: от мышей к человеку». Фармакологические отчеты, 2006, 57: 75-80.
  6. ^ Дрейк-Холланд, Анджела и Марк Ноубл. «Важная новая мишень в сердечно-сосудистой медицине - сосудистый гликокаликс». Сердечно-сосудистые и гематологические расстройства - мишени для лекарств, 2009, 9, с. 118-123
  7. ^ Ван де Берг, Бернард М., Макс Ньивдорп, Эрик С.Г. Строес, Ганс Винк. Гликокаликс и эндотелиальная (дис) функция: от мышей к человеку. Фармакологические отчеты, 2006, 57: 75-80.
  8. ^ Дрейк-Холланд, Анджела и Марк Ноубл. «Важная новая мишень в сердечно-сосудистой медицине - сосудистый гликокаликс». Сердечно-сосудистые и гематологические расстройства - мишени для лекарств, 2009, 9, с. 118–123
  9. ^ Аннеке, Т. и др. «Отторжение коронарного эндотелиального гликокаликса: эффекты гипоксии / реоксигенации против ишемии / реперфузии». Британский журнал анестезии, 2011. 107 (5): 679–86.
  10. Gouverneur, Mirella. Диссертация. «Жидкое напряжение сдвига напрямую стимулирует синтез эндотелиального гликокаликса: нарушение гипергликемии». 2006. Амстердамский университет. п. 115–153
  11. ^ Костертон и Ирвин. Бактериальный гликокаликс в природе и болезнях. Ежегодные обзоры микробиологии, 1981. Vol. 35: стр. 299-324
  12. ^ Пристенный {микро} -PIV выявляет гидродинамически релевантный эндотелиальный поверхностный слой в венулах in vivo - Smith et al. 85 (1): 637 - биофизический журнал архивации 2008-12-03 в Wayback Machine
  13. ^ Шротер, Сабина; Остерхофф, Кэролайн; Макардл, Венди; Айвелл, Ричард (1999). «Гликокаликс поверхности спермы» . Обновление репродукции человека . 5 (4): 302–313. DOI : 10.1093 / humupd / 5.4.302 . PMID 10465522 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Интеллектуальная химия углеводов как средство понимания биологии гликокаликса - Видео группы Lindhorst на Beilstein TV