Гликозаминогликаны и протеогликаны межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)

Гликозаминогликаны и протеогликаны межклеточного вещества (внеклеточного матрикса)

Гликозаминогликаны состоят из длинных повторяющихся полимеров из определенных дисахаридов. За исключением гиалуронана, гликозаминогликаны связываются с коровым белком и образуют молекулы, называемые протеогликанами. Протеогликаны очень разнообразны. В большинстве участков ВКМ может содержать несколько разных коровых белков, связанных с различными гликозаминогликанами.

Протеогликаны были описаны как компоненты основного вещества или мукополисахариды, главная функция которых заключалась в организации ВКМ, но в настоящее время признается, что протеогликаны выполняют различные функции регулирования структуры и проницаемости соединительной ткани. Протеогликаны могут быть интегральными мембранными белками и путем связывания с другими белками и активации факторов роста и хемокинов выступать регуляторами воспаления, иммунного ответа, роста клеток и дифференцировки.

Существует четыре структурно различных семейства гликозаминогликанов: гепарансульфаты, хондроитин/дерматансулъфаты, кератансульфаты и гиалуронан. Члены первых трех семейств, как и протеогликаны, синтезируются и собираются в аппарате Гольджи и шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Гиалуронан, напротив, образуется на плазматической мембране с помощью ферментов, называемых гиалуронансинтазами, и не связан с белковой основой.

Гиалуронан — полисахарид семейства гликозаминогликанов, находящийся в ВКМ многих тканей, и особенно в клапанах сердца, коже и скелетной ткани, синовиальной жидкости, стекловидном теле глаза и пуповине. Он представляет собой гигантскую молекулу, состоящую из множества повторяющихся простых дисахаридов, расположенных конец к концу.

Такая молекула связывает большое количество воды (примерно в 1000 раз больше собственной массы), образуя вязкий гидратированный гель, который дает возможность соединительной ткани противостоять силе сжатия. Гель также придает плотность различным типам соединительной ткани и является смазкой поверхностных структур, особенно хрящей суставов. Концентрация геля увеличивается при воспалительных заболеваниях, таких как ревматоидный артрит, склеродермия, псориаз и остеоартрит.

Фермент гиалуронидаза фрагментирует гиалуронан до молекул с более низкой молекулярной массой, которые выполняют функции, отличные от таковых у исходных молекул. Низкомолекулярный гиалуронан, продуцируемый эндотелиальными клетками, связывается с рецепторами CD44 на лейкоцитах, способствуя мобилизации этих клеток в очаги воспаления. Кроме того, молекулы низкомолекулярного гиалуронана стимулируют выработку воспалительных цитокинов и хемокинов лейкоцитами, мигрировавшими в места повреждения.

Процессы миграции лейкоцитов и продукции провоспалительных цитокинов с участием низкомолекулярного гиалуронана строго регулируются. Такой механизм действия полезен только в течение короткого времени, но в течение продолжительного времени он способствует развитию длительного воспаления.

Протеогликаны, гликозаминогликаны и гиалуронан:
(А) Регуляция активности FGF-2 компонентами ВКМ и клеточными протеогликанами. Гепарансульфат связывается со свободным FGF-2, секретируемым в ВКМ.
Синдекан — это протеогликан клеточной поверхности, состоящий из трансмембранного корового белка, внеклеточных боковых цепей гликозаминогликанов, которые могут связывать FGF-2,
и цитоплазматического хвоста, соединенного с актиновым цитоскелетом. Синдекановые боковые цепи связываются с FGF-2 поврежденных клеток в ВКМ и облегчают взаимодействие с рецепторами клеточной поверхности.
(Б) Синтез гиалуронана на внутренней поверхности плазматической мембраны. Молекула растет в межклеточное пространство, оставаясь связанной с гиалуронансинтазой.
(В) В межклеточном пространстве цепи гиалуронана связаны с плазматической мембраной через рецепторы CD44. В ВКМ с цепями гиалуронана могут быть связаны несколько протеогликанов.
FGF — фактор роста фибробластов; FGF-2 — основной фактор роста фибробластов.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Этапы заживления ткани путем репарации"

Оглавление темы "Патофизиология заживления тканей":