Глюкокаликс Характеристики и функции



гликокаликса это обогащенный углеводами слой, который покрывает различные типы клеток, особенно бактерий и клеток человека. Это защитное покрытие выполняет несколько важных функций для клетки.

По сути, гликокаликс состоит из полисахаридных цепей (сахаров), связанных с различными молекулами белков и липидов, образуя, таким образом, ассоциации, называемые гликопротеинами и гликолипидами, соответственно. В результате получается волокнистая и липкая сеть с возможностью увлажнения.

В эукариотических клетках композиция гликокаликса может быть фактором, используемым для распознавания клеток.

С другой стороны, в бактериальных клетках гликокаликс обеспечивает защитный слой против факторов хозяина, фактически обладание гликокаликсом связано со способностью бактерий устанавливать инфекцию.

У человека гликокаликс обнаружен на мембранах эндотелиальных клеток сосудов и эпителиальных клеток пищеварительного тракта..

С другой стороны, бактериальный гликокаликс может окружать отдельные клетки или колонии, образуя так называемую бактериальную биопленку (биопленку)..

Glucocalix в бактериях

Структурные характеристики и химический состав бактериального гликокаликса различаются в зависимости от вида, но в целом это дополнительное покрытие может иметь одну из двух форм:

илы

Гликокаликс считается слоем слизи, когда молекулы гликопротеина свободно связаны с клеточной стенкой.

Однако бактерии, которые покрыты этим типом гликокаликса, защищены от обезвоживания и потери питательных веществ..

капсулы

Glycocalix считается капсулой, когда полисахариды более прочно прикреплены к клеточной стенке.

Капсулы имеют липкую консистенцию, которая, помимо защиты, также способствует адгезии к твердым поверхностям окружающей среды..

Бактерии, имеющие капсулы, считаются инкапсулированными и, как правило, обладают более высокой патогенностью (способностью вызывать заболевание), поскольку капсулы защищают бактерии, в том числе фагоцитарные лейкоциты иммунной системы..

Glucocalix у людей

У людей гликокаликс очень важен для сосудистой функции и для пищеварительной системы..

Glucocalix в сосудистом эндотелии

Кровеносные сосуды на самом деле представляют собой маленькие трубки из клеток. Клетки внутри трубки называются эндотелиальными клетками и должны противостоять давлению крови, которая постоянно течет по ним..

Чтобы противостоять этому, эндотелиальные клетки сосудов образуют слизистый слой. Этот гликокаликс также содержит ферменты и белки, которые помогают клеткам, участвующим в свертывании крови, при необходимости прилипать к кровеносным сосудам..

Основной функцией гликокаликса в сосудистой системе является поддержание гомеостаза эндотелия.

Изменение структуры гликокаликса в эндотелии сосудов может привести к образованию сгустка крови внутри кровеносного сосуда, препятствуя кровотоку через систему кровообращения и, таким образом, оказывать вредное воздействие на здоровье.

Glucocalix в пищеварительном тракте

Второй наиболее описанный пример гликокаликса у человека обнаружен в пищеварительной системе. Тонкая кишка ответственна за поглощение всех питательных веществ, которые поступают из пищи, которую мы едим.

Клетки тонкой кишки, ответственные за поглощение питательных веществ, имеют множество мелких складок, называемых микроворсинками..

Каждая из клеток, составляющих микроворсинки, покрыта гликокаликсом, который образован мукополисахаридами (длинные цепи сложных сахаров) и гликопротеинами.

Таким образом, он обеспечивает дополнительную поверхность для поглощения, а также включает ферменты, выделяемые этими клетками, которые необходимы для заключительных этапов переваривания пищи..

Каждый раз, когда мы едим, существует риск проглатывания вредных веществ, которые могут пересечь кишечную слизистую оболочку..

Следовательно, в дополнение к функции переваривания и усвоения питательных веществ гликокаликс кишечного эпителия также должен служить защитным барьером для фильтрации вредных продуктов..

Другие функции гликокаликса

Glycocalix также выполняет другие функции в защите от инфекций и рака, клеточной адгезии, регуляции воспаления, оплодотворения и эмбрионального развития..

ссылки:

  1. Costerton, J. W. & Irvin, R. T. (1981). Бактериальный гликокаликс в природе и заболевании. Ежегодный обзор микробиологии, 35, 299-324.
  2. Egberts, H.J.A., Koninkx, J.F.J.G., Dijk, J.E. Van, Mouwen, J.M. V.V., Koninkx, J.F.J.G., Dijk, J.E. Van, & Mouwen, J. M.V.M. (1984). Биологические и патобиологические аспекты гликокаликса тонкого кишечного эпителия. Обзор. Ветеринарный Ежеквартально, 6(4), 186-199.
  3. Johansson, M., Sjövall, H. & Hansson, G. (2013). Желудочно-кишечная слизистая система в норме и патологии. Nature Reviews Гастроэнтерология и Гепатология, 10(6), 352-361.
  4. Kapellos, G.E., & Alexiou, T.S. (2013). Моделирование импульса и массопереноса в клеточных биологических средах: от молекулярной до тканевой шкалы. В С. М. Беккере и А. В. Кузнецове (ред.), Транспорт в биологических средах (с 561) Академическая пресса (Elsevier).
  5. Reitsma S., Slaaf D. W. & Vink H. (2007). Эндотелиальный гликокаликс: состав, функции и визуализация. Архив Пфлюгерса - Европейский физиологический журнал, 454, 345-359.
  6. Robert P., Limozin L., Benoliel A.-M., Pierres A. & Bongrand P. (2006). Гликокаликс регуляция клеточной адгезии. в Принципы клеточной инженерии. Академическая пресса.
  7. Tarbell, J.M. & Cancel, L.M. (2016). Гликокаликс и его значение в медицине человека (обзор). Журнал внутренней медицины, 280, 97-113.
  8. Вайнбаум, С., Тарбелл, Дж. М. и Дамиано, Э. Р. (2007). Структура и функция эндотелиального гликокаликсного слоя. Ежегодный обзор биомедицинской инженерии, 9, 121-167.
  9. Уилки М. (2014). Glycocalyx: Fuzzy Coat теперь регулирует клеточную сигнализацию. Международный перитонеальный диализ, 34(6), 574-575.