Charakterystyka i funkcje Glucocalyx

The glukocalix jest to warstwa wzbogacona w węglowodany, która pokrywa zewnętrzną powierzchnię różnych typów komórek, szczególnie bakterii i komórek ludzkich. Ta powłoka ochronna spełnia kilka ważnych funkcji komórki.

Zasadniczo glikokaliks składa się z łańcuchów polisacharydowych (cukrów) połączonych z różnymi cząsteczkami białkowymi i lipidowymi, tworząc w ten sposób skojarzenia, odpowiednio, glikoproteiny i glikolipidy. Rezultatem jest włóknista i lepka sieć z możliwością uwodnienia.

W komórkach eukariotycznych skład glikokaliksu może być czynnikiem wykorzystywanym do rozpoznawania komórek.

Z drugiej strony, w komórkach bakteryjnych glikokaliks zapewnia warstwę ochronną przeciwko czynnikom gospodarza, w rzeczywistości posiadanie glikokaliksu wiąże się ze zdolnością bakterii do ustanowienia infekcji.

U ludzi glikokaliks znajduje się na błonach naczyniowych komórek śródbłonka i komórkach nabłonkowych przewodu pokarmowego.

Z drugiej strony, glikokaliks bakteryjny może otaczać pojedyncze komórki lub kolonie, tworząc tzw. Bakteryjny biofilm (biofilm).

Glucocalix u bakterii

Cechy strukturalne i skład chemiczny bakteryjnej glikokaliksu różnią się w zależności od gatunku, ale ogólnie ta dodatkowa powłoka może przybrać jedną z dwóch postaci:

Limuzyny

Glikokaliks jest uważany za warstwę szlamu, gdy cząsteczki glikoproteiny są luźno związane ze ścianą komórkową.

Jednak bakterie pokryte tym typem glikokaliksu są chronione przed odwodnieniem i utratą składników odżywczych.

Kapsułki

Glycocalix jest uważany za kapsułkę, gdy polisacharydy są mocniej związane ze ścianą komórkową.

Kapsułki mają lepką konsystencję, która oprócz ochrony ułatwia również przyleganie do stałych powierzchni środowiska.

Bakterie zawierające kapsułki są uważane za zamknięte w kapsułkach i generalnie mają wyższą patogenność (zdolność do wywoływania choroby), ponieważ kapsułki chronią bakterie, w tym fagocytujące białe krwinki układu odpornościowego.

Glucocalix u ludzi

U ludzi glikokaliks jest bardzo ważny dla funkcji naczyniowych i układu pokarmowego.

Glucocalix w śródbłonku naczyń

Naczynia krwionośne są w rzeczywistości małymi rurkami wykonanymi z komórek. Komórki wewnątrz rurki nazywane są komórkami śródbłonka i muszą oprzeć się ciśnieniu krwi, które nieustannie przez nie przepływa.

Aby temu zapobiec, komórki śródbłonka naczyniowego wytwarzają warstwę śluzowatą. Ten glikokaliks zawiera również enzymy i białka, które pomagają komórkom uczestniczącym w krzepnięciu krwi przylegać do naczyń krwionośnych, gdy jest to konieczne.

Główną funkcją glikokaliksu w układzie naczyniowym jest utrzymanie homeostazy śródbłonka.

Zmiana struktury glikokaliksu w śródbłonku naczyniowym może spowodować tworzenie się skrzepu krwi w naczyniu krwionośnym, utrudniając przepływ krwi przez układ krążenia iw ten sposób wywierając szkodliwy wpływ na zdrowie.

Glucocalix w przewodzie pokarmowym

Drugi najlepiej opisany przykład glikokaliksu u ludzi znajduje się w układzie pokarmowym. Jelito cienkie jest odpowiedzialne za wchłanianie wszystkich składników odżywczych pochodzących z pożywienia, które spożywamy.

Komórki jelita cienkiego odpowiedzialne za wchłanianie składników odżywczych mają wiele małych fałd zwanych mikrokosmkami.

Każda z komórek tworzących mikrokosmki jest pokryta glikokaliksem, który tworzą mukopolisacharydy (długie łańcuchy złożonych cukrów) i glikoproteiny.

Zatem zapewnia dodatkową powierzchnię do absorpcji, a także obejmuje enzymy wydzielane przez te komórki, które są niezbędne dla końcowych etapów trawienia żywności.

Za każdym razem, gdy jemy, istnieje ryzyko spożycia szkodliwego materiału, który może przejść przez wyściółkę jelitową.

Dlatego, oprócz funkcji trawienia i wchłaniania składników odżywczych, glikokaliks nabłonka jelitowego musi również służyć jako bariera ochronna do odfiltrowywania szkodliwych produktów.

Inne funkcje glikokaliksu

Glycocalix spełnia również inne funkcje w obronie przed zakażeniami i rakiem, adhezją komórek, regulacją stanu zapalnego, zapłodnieniem i rozwojem embrionalnym.

Referencje:

1. Costerton, J. W. i Irvin, R. T. (1981). Bakteryjny glikokaliks w przyrodzie i chorobie. Roczny przegląd mikrobiologii, 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). Biologiczne i patobiologiczne aspekty glikokaliksu nabłonka jelita cienkiego. Recenzja. Kwartalnik weterynaryjny, 6(4), 186-199.
3. Johansson, M., Sjövall, H., i Hansson, G. (2013). Układ śluzowy przewodu pokarmowego w zdrowiu i chorobie. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10(6), 352-361.
4. Kapellos, G. E. i Alexiou, T. S. (2013). Modelowanie pędu i transportu masy w komórkowych podłożach biologicznych: od skali molekularnej do tkanki. In S. M. Becker i A. V. Kuznetsov (red.), Transport w mediach biologicznych (str. 561) Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, D. W., i Vink, H. (2007). Śródbłonkowy glikokaliks: skład, funkcje i wizualizacja. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345-359.
6. Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., i Bongrand, P. (2006). Regulacja przylegania komórek do glikokaliksu. W Zasady inżynierii komórkowej. Academic Press.
7. Tarbell, J. M., & Cancel, L. M. (2016). Glikokaliks i jego znaczenie w medycynie ludzkiej (przegląd). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, J. M., i Damiano, E. R. (2007). Struktura i funkcja warstwy śródbłonkowej glikokaliksu. Doroczny przegląd inżynierii biomedycznej, 9, 121-167.
9. Wilkie, M. (2014). Glycocalyx: Fuzzy Coat Now reguluje sygnalizację komórkową. Peritoneal Dialysis International, 34(6), 574-575.