Гликозамингликаны и протеогликаны. Строение и функция. Роль гиалуроновой кислоты в организации межклеточного матрикса

Гликозаминогликаны — линейные отрицатель­но заряженные гетерополисахариды. Раньше их называли мукополисахаридами, так как они об­наруживались в слизистых секретах (мукоза) и придавали этим секретам вязкие, смазочные свой­ства. Эти свойства обусловлены тем, что гликоза­миногликаны могут связывать большие количе­ства воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер.

Протеогликаны — высокомолекулярные соеди­нения, состоящие из белка (5—10%) и гликозаминогликанов (90—95%). Они образуют основное вещество межклеточного матрикса соединитель­ной ткани и могут составлять до 30% сухой мас­сы ткани.

Белки в протеогликанах представлены одной полипептидной цепью разной молекулярной мас­сы. Полисахаридные компоненты у разных протеогликанов разные. Протеогликаны отличаются от большой группы белков, которые называют гликощютеинами. Эти белки тоже содержат олигосахаридные цепи разной длины, ковалентно присоединённые к полипептидной основе. Угле­водный компонент гликопротеинов гораздо мень­ше по массе, чем у протеогликанов, и составляет не более 40% от общей массы. Гликопротеины выполняют в организме человека разные функ­ции и присутствуют во всех классах белков — ферментах, гормонах, транспортных, структурных белках и др. Представители гликопротеинов — коллаген и эластин, иммуноглобулины, ангиотензиноген, трансферрин, церулоплазмин, внутрен­ний фактор Касла, тиреотропный гормон.

Гликозаминогликаны и протеогликаны, яв­ляясь обязательными компонентами межклеточ­ного матрикса, играют важную роль в межкле­точных взаимодействиях, формировании и поддержании формы клеток и органов, образо­вании каркаса при формировании тканей.

Благодаря особенностям своей структуры и физико-химическим свойствам, протеогликаны и гликозаминогликаны могут выполнять в орга­низме человека следующие функции:

• они являются структурными компонентами межклеточного матрикса;

• протеогликаны и гликозаминогликаны спе­цифически взаимодействуют с коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином и другими белками межклеточного матрикса;

• все протеогликаны и гликозаминогликаны, являясь полианионами, могут присоединять, кроме воды, большие количества катионов (Na⁺, K⁺, Са²⁺) и таким образом участвовать в формировании тургора различных тканей;

• протеогликаны и гликозаминогликаны иг­рают роль молекулярного сита в межклеточ­ном матриксе, они препятствуют распрост­ранению патогенных микроорганизмов;

• гиалуроновая кислота и протеогликаны вы­полняют рессорную функцию в суставных хрящах;

• гепарансульфатсодержащие протеогликаны способствуют созданию фильтрационного барьера в почках;

• кератансульфаты и дерматансульфаты обес­печивают прозрачность роговицы;

•  гепарин — антикоагулянт;

• гепарансульфаты — компоненты плазма­тических мембран клеток, где они могут функционировать как рецепторы и участво­вать в клеточной адгезии и межклеточных взаимодействиях. Они также выступают компонентами синаптических и других пу­зырьков.

Гликозаминогликаны представляют собой длинные неразветвлённые цепи гетерополиса-харидов. Они построены из повторяющихся дисахаридных единиц. Одним мономером это­го дисахарида является гексуроновая кислота (D-глюкуроновая кислота или L-идуроновая), вторым мономером — производное аминосаха-ра (глюкоз- или галактозамина). NH₂-гpyппа аминосахаров обычно ацетилирована, что при­водит к исчезновению присущего им положи­тельного заряда. Кроме гиалуроновой кислоты, все гликозаминогликаны содержат сульфатные группы в виде О-эфиров или N-сульфата.

Гиалуроновая кислота находится во многих органах и тканях. В хряще она связана с белком и участвует в образовании протеогликановых агрегатов, в некоторых органах (стекловидное тело глаза, пупочный канатик, суставная жид­кость) встречается и в свободном виде. Пред­полагается, что в суставной жидкости гиалуро­новая кислота выполняет роль смазочного вещества, уменьшая трение между суставными поверхностями.

Гиалуроновая кислота содержит несколько тысяч дисахаридных единиц, молекулярная мас­са её достигает 10⁵—10⁷ Д.