Гликокаликс - Glycocalyx - Wikipedia

Гликокаликс
Bacillus subtilis.jpg
ТЕМ микрофотография из Б. subtilis бактерия, с видимым волосовидным гликокаликсом, окружающим клеточную мембрану (масштабная полоса = 200 нм)
Идентификаторы
MeSHD019276
THH1.00.01.1.00002
FMA66838
Анатомические термины микроанатомии

В гликокаликс, также известный как перицеллюлярный матрикс, представляет собой гликопротеин и гликолипид покрытие, которое окружает клеточные мембраны некоторых бактерии, эпителий, и другие ячейки. В 1970 году Мартинес и Паломо открыли клеточную оболочку в клетках животных, известную как гликокаликс.

Большинство животных эпителиальные клетки имеют пушистое покрытие на внешней поверхности их плазматические мембраны. Это покрытие состоит из нескольких углеводов. части мембраны гликолипиды и гликопротеины, которые служат в качестве опорных молекул скелета. Как правило, углевод часть гликолипидов, обнаруженных на поверхности плазматических мембран, помогает этим молекулам способствовать клетка-клеточное распознавание, коммуникация и межклеточная адгезия.[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 эндотелиальный сосудистая ткань, включая модуляцию эритроцит объем в капилляры.[3]

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

В эндотелиальной ткани сосудов

Гликокаликс расположен на апикальный поверхность эндотелиальных клеток сосудов, выстилающих просвет. Когда сосуды окрашены катионными красителями, такими как Альциановое синее пятно, коробка передач электронная микроскопия показывает небольшой слой неправильной формы, простирающийся примерно на 50–100 нм в просвет кровеносного сосуда. Другое исследование использовало криопросвечивающая электронная микроскопия и показали, что эндотелиальный гликокаликс может иметь толщину до 11 мкм.[4] Он присутствует во многих микрососудистых руслах (капиллярах) и макрососудах (артериях и венах). Гликокаликс также состоит из широкого спектра ферментов и белков, регулирующих лейкоциты и тромбоцит приверженности, поскольку его основная роль в сосудистой сети заключается в поддержании гомеостаза плазмы и стенок сосудов. Эти ферменты и белки включают:

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 микрососудистой ткани гликокаликс служит барьером для проницаемости сосудов, ингибируя коагуляцию и адгезию лейкоцитов. Лейкоциты не должны прилипать к стенке сосудов, потому что они являются важными компонентами иммунная система который должен 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 тканевая жидкость из капилляров в интерстициальное пространство.[6]

Гликокаликс, расположенный на апикальный поверхность эндотелиальный ячеек, состоит из отрицательно заряженной сети протеогликаны, гликопротеины и гликолипиды.[7]

Разрушение и болезнь

Поскольку гликокаликс настолько заметен во всей сердечно-сосудистой системе, нарушение этой структуры имеет пагубные последствия, которые могут вызвать заболевание. Определенные раздражители, вызывающие атерома может привести к повышенной чувствительности сосудов. Первоначальная дисфункция гликокаликса может быть вызвана гипергликемией или окисленными липопротеинами низкой плотности (ЛПНП ), что затем вызывает атеротромбоз. В микроциркуляторном русле дисфункция гликокаликса приводит к дисбалансу внутренней жидкости и потенциально отек. 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 участка сосудистого барьера, и была предпринята попытка вызвать индуцированное инсультом выделение гликокаликса, чтобы установить причинно-следственную связь между выделением гликокаликса и проницаемостью сосудов. Гипоксический перфузия гликокаликса считалась достаточной для запуска механизма деградации эндотелиального барьера. Исследование показало, что поток кислорода по кровеносным сосудам не обязательно должен отсутствовать полностью (ишемический гипоксия), но это минимальное[требуется разъяснение ] 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 раздражитель, выделение гликокаликса приводит к резкому[требуется разъяснение ] повышение проницаемости сосудов. Проницаемость стенок сосудов является недостатком, поскольку это может позволить прохождение некоторых макромолекул или других вредных антигенов.[9]

Напряжение сдвига жидкости также является потенциальной проблемой, если гликокаликс по какой-либо причине деградирует. 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 капиллярность. 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

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, что буквально означает «сахарная оболочка» (гликис = сладкий, Каликс = шелуха), представляет собой сеть полисахариды которые выступают из ячеистых поверхностей бактерии, что классифицирует его как универсальный поверхностный компонент бактериальной клетки, находящийся сразу за стенкой бактериальной клетки. Отчетливый студенистый гликокаликс называется капсула, а нерегулярный диффузный слой называется слизистый слой. Это пальто очень увлажнено и покрывается пятнами. рутений красный.

Бактерии, растущие в природных экосистемах, таких как почва, кишечник крупного рогатого скота или мочевыводящие пути человека, окружены каким-то гликокаликсом. микроколония.[11] Он служит для защиты бактерий от вредных фагоциты создавая капсулы или позволяя бактериям прикрепляться к инертным поверхностям, таким как зубы или камни, через биопленки (например. Пневмококк прикрепляется к клеткам легких, прокариоты, или другие бактерии, которые могут объединять свои гликокалики, чтобы обволакивать колонию).

В пищеварительном тракте

Гликокаликс также можно найти на апикальной части микроворсинки в пределах пищеварительный тракт, особенно в тонком кишечнике. Он создает сетку толщиной 0,3 мкм и состоит из кислых мукополисахаридов и гликопротеинов, выходящих из апикальный плазматическая мембрана эпителиальных абсорбирующих клеток. Обеспечивает дополнительную поверхность для адсорбция и включает ферменты секретируется абсорбирующими клетками, которые необходимы на последних этапах переваривания белков и сахаров.

Другие обобщенные функции

  • Защита: смягчает плазматическая мембрана и защищает от химического повреждения
  • Иммунитет к инфекции: позволяет иммунной системе распознавать и выборочно атаковать чужеродные организмы.
  • Защита от рака: изменения гликокаликса раковый клетки позволяют иммунной системе распознавать и уничтожать их.
  • Совместимость трансплантата: формирует основу для совместимости переливание крови, тканевые трансплантаты, и трансплантация органов
  • Адгезия клеток: связывает клетки вместе, чтобы ткани не распадались.
  • Регулирование воспаления: покрытие гликокаликсом на эндотелиальных стенках кровеносных сосудов предотвращает лейкоциты от перекатывания / связывания в здоровом состоянии.[12]
  • Удобрение: позволяет сперма распознать и привязать к яйцам[13]
  • Эмбриональное развитие: руководства эмбриональные клетки по назначению в теле

Рекомендации

  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 с быстрым замораживанием / замещением замораживания». Артериосклероз, тромбоз и биология сосудов. 31 (8): 1908–1915. Дои:10.1161 / ATVBAHA.111.225268. ЧВК  3141106. PMID  21474821.
  5. ^ Ван де Берг, Бернард М., Макс Ньивдорп, Эрик С.Г. Струс, Ханс 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 лекарственная 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. Струс, Ханс 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 лекарственная 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. «Отказ коронарного эндотелиального гликокаликса: эффекты гипоксии / реоксигенации против ишемии / реперфузии». Британский журнал анестезии, 2011. 107 (5): 679–86.
  10. ^ Гувернер, Мирелла. 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 поверхностный слой эндотелия в венулах in vivo - Smith et al. 85 (1): 637 - Биофизический журнал В архиве 2008-12-03 на Wayback Machine
  13. ^ Шротер, Сабина; Остерхофф, Кэролайн; Макардл, Венди; Айвелл, Ричард (1999). «Гликокаликс поверхности спермы». Обновление репродукции человека. 5 (4): 302–313. Дои:10.1093 / humupd / 5.4.302. PMID  10465522.

внешняя ссылка