Χαρακτηριστικά και λειτουργίες Glucocalyx

Το γλυκοκαλίξ είναι ένα εμπλουτισμένο με υδατάνθρακες στρώμα που καλύπτει το εξωτερικό των διαφόρων τύπων κυττάρων, ιδιαίτερα των βακτηριδίων και των ανθρώπινων κυττάρων. Αυτή η προστατευτική επίστρωση πληροί διάφορες σημαντικές λειτουργίες για το κελί.

Βασικά, η γλυκοκάλιξης αποτελείται από αλυσίδες πολυσακχαριτών (σάκχαρα) σε διάφορα μόρια των πρωτεϊνών και των λιπιδίων, σχηματίζοντας έτσι ενώσεις ονομάζονται γλυκοπρωτεΐνες και γλυκολιπίδια, αντιστοίχως. Το αποτέλεσμα είναι ένα ινώδες και κολλώδες δίκτυο με την ικανότητα να ενυδατώνεται.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, η σύνθεση του glycocalyx μπορεί να είναι ένας παράγοντας που χρησιμοποιείται για την αναγνώριση κυττάρων.

Εν τω μεταξύ, σε βακτηριακά κύτταρα, το γλυκοκάλιξης παρέχει ένα προστατευτικό στρώμα ενάντια παράγοντες του ξενιστή στην πραγματικότητα διαθέτει ένα γλυκοκάλιξης συνδέεται με την ικανότητα των βακτηρίων να καθιερώσει μια μόλυνση.

Στους ανθρώπους, το γλυκοκαλύκιο βρίσκεται στις μεμβράνες των αγγειακών ενδοθηλιακών κυττάρων και των επιθηλιακών κυττάρων του πεπτικού συστήματος.

Από την άλλη πλευρά, το βακτηριακό γλυκοκαλύλαιο μπορεί να περιβάλλει μεμονωμένα κύτταρα ή αποικίες, σχηματίζοντας το λεγόμενο βακτηριακό βιοφίλμ (βιοφίλμ).

Glucocalix σε βακτήρια

Τα δομικά χαρακτηριστικά και η χημική σύνθεση του βακτηριακού γλυκοκάλικου διαφέρουν ανάλογα με το είδος, αλλά γενικά αυτή η πρόσθετη επικάλυψη μπορεί να έρθει σε μία από δύο μορφές:

Limos

Ένα γλυκοκάλιο θεωρείται ένα στρώμα λάσπης όταν τα μόρια της γλυκοπρωτεΐνης είναι χαλαρά συνδεδεμένα με το κυτταρικό τοίχωμα.

Ωστόσο, τα βακτηρίδια που καλύπτονται με αυτόν τον τύπο γλυκοκαλύκη προστατεύονται από την αφυδάτωση και την απώλεια θρεπτικών ουσιών.

Κάψουλες

Το Glycocalix θεωρείται μια κάψουλα όταν οι πολυσακχαρίτες είναι πιο σταθερά συνδεδεμένοι στο κυτταρικό τοίχωμα.

Οι κάψουλες έχουν κολλώδη σύσταση η οποία, εκτός από την προστασία, διευκολύνει επίσης την πρόσφυση σε στερεές επιφάνειες του περιβάλλοντος.

Τα βακτήρια που έχουν ενθυλακωμένα κάψουλες θεωρείται, και γενικά έχουν ένα υψηλότερο παθογένειας (ικανότητα να προκαλέσει ασθένεια), ότι οι κάψουλες προστατεύουν τα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων φαγοκυτταρικά λευκά κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.

Glucocalix στους ανθρώπους

Στον άνθρωπο, το glycocalyx είναι πολύ σημαντικό για την αγγειακή λειτουργία και για το πεπτικό σύστημα.

Glucocalix στο αγγειακό ενδοθήλιο

Τα αιμοφόρα αγγεία είναι στην πραγματικότητα μικρά σωληνάρια κατασκευασμένα από κύτταρα. Τα κύτταρα μέσα στο σωλήνα καλούνται ενδοθηλιακά κύτταρα και πρέπει να αντισταθούν στην πίεση του αίματος που ρέει πάνω τους συνεχώς.

Για να αντισταθεί σε αυτό, τα αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα παράγουν ένα στρώμα με βλεννώδη. Αυτό το γλυκοκάλιο έχει επίσης ένζυμα και πρωτεΐνες που βοηθούν τα κύτταρα που εμπλέκονται στην πήξη του αίματος να προσκολληθούν στα αιμοφόρα αγγεία όταν είναι απαραίτητο.

Η κύρια λειτουργία του glycocalyx στο αγγειακό σύστημα είναι η διατήρηση της ομοιόστασης του ενδοθηλίου.

Η αλλοίωση της δομής των γλυκοκάλιξης σε αγγειακό ενδοθήλιο μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό ενός θρόμβου αίματος μέσα σε ένα αιμοφόρο αγγείο, που εμποδίζουν τη ροή του αίματος μέσω του κυκλοφορικού συστήματος και, επομένως, έχει αρνητικές επιπτώσεις για την υγεία.

Glucocalix στην πεπτική οδό

Το δεύτερο καλύτερα περιγραφόμενο παράδειγμα γλυκοκαλύκης στους ανθρώπους βρίσκεται στο πεπτικό σύστημα. Το λεπτό έντερο είναι υπεύθυνο για την απορρόφηση όλων των θρεπτικών ουσιών που προέρχονται από τα τρόφιμα που τρώμε.

Τα κύτταρα του λεπτού εντέρου που είναι υπεύθυνα για την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών έχουν πολλές μικρές πτυχές που ονομάζονται microvilli.

Κάθε ένα από τα κύτταρα που συνθέτουν το microvilli καλύπτεται με glycocalyx, το οποίο σχηματίζεται από βλεννοπολυσακχαρίτες (μακριές αλυσίδες πολύπλοκων σακχάρων) και γλυκοπρωτεΐνες.

Έτσι, παρέχει μια επιπλέον επιφάνεια για απορρόφηση και περιλαμβάνει επίσης ένζυμα που εκκρίνονται από αυτά τα κύτταρα τα οποία είναι απαραίτητα για τα τελικά στάδια της πέψης των τροφίμων.

Κάθε φορά που τρώμε υπάρχει κίνδυνος κατάποσης επιβλαβούς υλικού που μπορεί να διασχίσει την εντερική επένδυση.

Ως εκ τούτου, εκτός από τη λειτουργία της πέψης και της απορρόφησης των θρεπτικών συστατικών, τα εντερικά επιθηλιακά γλυκοκάλιξης πρέπει επίσης να πληρούν τη λειτουργία προστατευτικό φράγμα για το φιλτράρισμα επιβλαβή προϊόντα.

Άλλες λειτουργίες του glycocalyx

Το Glycocalix εκπληρώνει επίσης και άλλες λειτουργίες στην άμυνα κατά των λοιμώξεων και του καρκίνου, της κυτταρικής προσκόλλησης, της ρύθμισης της φλεγμονής, της γονιμοποίησης και της εμβρυϊκής ανάπτυξης.

Παραπομπές:

1. Costerton, J.W., & Irvin, R.T. (1981). Το βακτηριακό glycocalyx στη φύση και τη νόσο. Ετήσια επισκόπηση της μικροβιολογίας, 35, 299-324.
2. Egberts, H. J. Α, Koninkx, J. F. J. G., Dijk, J. Ε Van, Mouwen, J. Μ V. Μ, Koninkx, J. F. J. G., Dijk, J. Ε Van, & Mouwen, J. Μ V. Μ (1984). Βιολογικές και παθοβιολογικές πτυχές του γλυκοκάλικου του επιθηλίου του λεπτού εντέρου. Μια ανασκόπηση. Κτηνιατρική Τριμηνιαία, 6(4), 186-199.
3. Johansson, Μ., Sjövall, Η., & Hansson, G. (2013). Το γαστρεντερικό σύστημα βλέννας στην υγεία και τις ασθένειες. Γαστρεντερολογία & Ηπατολογία, 10(6), 352-361.
4. Καπέλλος, Γ. Ε. & Αλεξίου, Τ. (2013). Μοντελοποίηση της ορμής και της μαζικής μεταφοράς σε κυτταρικά βιολογικά μέσα: Από τη μοριακή έως την ιστική κλίμακα. Στο S. Μ. Becker & Α. V. Kuznetsov (Eds.), Μεταφορά σε βιολογικά μέσα (ρ 561) Ακαδημαϊκός Τύπος (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, D. W., & Vink, Η. (2007). Το ενδοθηλιακό γλυκοκαλύλλιο: σύνθεση, λειτουργίες και οπτικοποίηση. Pflügers Archiv - Ευρωπαϊκή Εφημερίδα της Φυσιολογίας, 454, 345-359.
6. Robert, Ρ., Limozin, L., Benoliel, Α.-Μ., Pierres, Α., & Bongrand, Ρ. (2006). Glycocalyx ρύθμιση της κυτταρικής προσκόλλησης. Στο Αρχές Κυτταρικής Μηχανικής. Academic Press.
7. Tarbell, J. Μ., & Αηάοη, L. Μ. (2016). Το glycocalyx και η σημασία του στην ιατρική (ανασκόπηση). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, J. Μ., & Damiano, Ε. R. (2007). Η δομή και η λειτουργία της στρώσης του ενδοθηλιακού γλυκοκαλύκη. Ετήσια επισκόπηση της Βιοϊατρικής Μηχανικής, 9, 121-167.
9. Wilkie, Μ. (2014). Glycocalyx: Η ασαφής επίστρωση ρυθμίζει τώρα την κυτταρική σηματοδότηση. Διεθνής Περιτοναϊκή Αιμοκάθαρση, 34(6), 574-575.