Структура различных классов гликозаминогликанов

Класс гликозаминогликанов	Компоненты, входящие в состав дисахаридных единиц	Структура гликозаминогликанов
Гиалуроновая кислота	1.D-глюкуроновая кислота 2. N-ацетил-D-глюко-замин	D-глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилглюкозамин (β1→4) D‑глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилглюкозамин (β1→4)
Хондроитин-4-сульфат (хондроитин-сульфат А)	1.D-глюкуроновая кислота 2.N-ацетил-D-галак-тозамин-4-сульфат	D-глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-4-сульфат β1→4) D-глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-4-сульфат β1→4)
Хондроитин-6-сульфат (хондроитин-сульфат С)	1.D-глюкуроновая кислота 2.N-ацетил-D-галак-тозамин-6-сульфат	D-глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-6-сульфат β1→4) D-глюкуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-6-сульфат β1→4)
Дерматансульфат 1	1.L-идуроновая кислота 2.N-ацетил-D-галак-тозамин-4-сульфат	L-идуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-4-сульфат β1→4) L‑идуроновая кислота (β1→3) N‑ацетилгалактозамин-4-сульфат β1→4)
Кератансульфат	1.D-галактоза 2.N-ацетил-D-глюко-замин-6-сульфат	D-галактоза (β1→4) N‑ацетилглюкозамин‑6‑сульфат (β1→3) D‑галактоза (β1→4) N‑ацетилглюкозамин‑6‑сульфат (β1→3).
Гепаринсульфат-2 и гепарин	1.D-глюкуронат-2-сульфат 2.N-ацетил-D-глюко-замин-6-сульфат	D-rлюкypoнaт-2-cyльфaт (α1→4) N‑ацетилглюкозамин-6-сульфат (α1→4) D‑глюкуронат-2-сульфат (β1→4) N‑ацетилглюкозамин-б-сульфат (αl→4)

 

1. В состав дисахаридной единицы может входить D-глюкуроновая кислота.

2. Может содержать N-сульфопроизводное глюкозамина вместо N-ацетилглюкозамина и различное количество идуроновой и глюкуроновой кислот.

 

Хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат построены по одному плану. Отличие между ними заключается в локализации сульфатной группы. Несмотря на минимальные различия в химической структуре, физико-химические свойства хондроитин-4-сульфата и хондроитин-6-сульфата, существенно отличные; последние различаются также распределением среди разных видов соединительной ткани

Преимущественная локализация различных гликозаминогликанов в тканях

 

Ткань	Гиалуро-новая кислота	Хондротин-4-сульфат	Хондротин-6-сульфат	Дермтан-сульфат	Кератан-сульфат	Гепарин
Кожа	+		+
Хрящ	+	+		+	+
Сухожилие			+	+
Связки			+
Пупочный канатик	+		+	+
Стекловидное тело	+
Синовальная жидкость	+
Сердечные клапаны	+		+
Спинальные диски				+	+
Печень						+
Кость	+	+			+
Легкое						+
Сосудистая стенка						+
Хрящ эбриона	+	+		+
Роговица глаза		+			+

 

 

Дерматансульфат особенно характерен для дермы (кожи). Дерматансульфат резистентен к действию гиалуронидаз (тестикулярной и бактериальной). В этом одно из его отличий от хондроитинсульфатов. Кроме того, в состав дисахаридной единицы дерматансульфата входит L-идуроновая, а не D-глюкуроновая кислота (в малом количестве D-глюкуроновую кислоту можно обнаружить в повторяющихся единицах дерматансульфата):

 

 

 

О биологической роли дерматансульфата почти ничего неизвестно. Роль этого гликозаминогликана не может быть сведена только к стабилизации коллагеновых пучков, так как дерматансульфат обнаруживается и в тканях эктодермального происхождения, не содержащих коллагена, например в слизистой оболочке желудка.

Кератансульфат впервые был выделен из роговой оболочки глаза быка, отсюда и название этого гликозаминогликана. В противоположность всем остальным гликозаминогликанам - кератансульфат не содержит ни D-глюкуроновой, ни L-идуроновой кислоты. Установлено, что кератансульфат, выделенный из роговицы глаза (кератансульфат I), и кератансульфат, полученный из хрящевой ткани (кератансульфат II), отличаются по степени сульфатированности и строению связи между кератансульфатом и пептидной частью протеогликана.

Гепарин известен прежде всего как антикоагулянт. Однако его следует относить к гликозаминогликанам, так как он синтезируется тучными клетками, которые являются разновидностью клеточных элементов соединительной ткани.

Гепаринсульфат в отличие от гепарина в дисахаридных единицах чаще содержит N-ацетильные группы, чем N-сульфатные. Кроме того, степень О-сульфатирования гепаринсульфата ниже, чем гепарина.

Биосинтез гликозаминогликанов. Показано, что синтез глюкозамина и глюкуроновой кислоты, входящих в состав гиалуроновой кислоты, происходит из D-глюкозы. Непосредственным же предшественником гиалуроновой кислоты служат нуклеотидные (уридиндифосфонуклеотидные) производные N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты.

При помощи радиоактивных изотопов была установлена высокая скорость обмена протеогликанов.

В-гиалуронидаза - относится к лизосомальным ферментам. В-гиалуронидаза млекопитающих гидролизует (3-1,4-гликозидную связь) между дисахаридными единицами гиалуроновой кислоты. В результате образуется дисахарид — глюкуроновая кислота (β1→3) и N-ацетилглюкозамин, который дальше гидролизуется под влиянием лизосомальной 3-гликозидазы. Хондроитинсульфаты также способны расщепляться под влиянием β-гиалуронидазы.

К факторам, оказывающим регулирующее действие на метаболизм соединительной ткани, следует, прежде всего, отнести ферменты, гормоны и витамины. Действие глюкокортикоидных гормонов на соединительную ткань нельзя сводить только к угнетению биосинтетической активности фибробластов. Предполагают, что под их влиянием происходит активация ферментного катаболизма коллагена.

Минералокортикоидные гормоны (альдостерон, дезоксикортикостерон) надпочечников, напротив, стимулируют пролиферацию фибробластов с одновременным усилением биосинтеза «основного вещества» соединительной ткани.

Известно также, что тироксин вызывает усиленную деполимеризацию гиалуроновой кислоты, а соматотропный гормон передней доли гипофиза стимулирует включение пролина в полипептидную цепь тропоколлагена.

Биохимические изменения соединительной ткани при старении и некоторых патологических процессах

Общим возрастным изменением, которое свойственно всем видам соединительной ткани, является - уменьшение содержания воды и соотношения: основное вещество/ волокна. Уменьшение этого соотношения происходит, как за счет нарастания содержания коллагена, так и в результате снижения концентрации гликозаминогликанов. В первую очередь значительно уменьшается содержание гиалуроновой кислоты. Однако не только уменьшается общее количество кислых гликозаминогликанов, но изменяются и количественные соотношения между отдельными гликанами. Одновременно происходит, также, изменение физико-химических свойств коллагена (увеличение числа и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей, снижение эластичности и способности к набуханию, развитие резистентности к коллагеназе и т. д.), повышается структурная стабильность коллагеновых волокон (прогрессирование процесса «созревания» фибриллярных структур соединительной ткани). Старение коллагена in vivo не равнозначно износу. Старение является своеобразным итогом протекающих в организме метаболических процессов, влияющих на молекулярную структуру коллагена.

 

Хрящевые ткани

Хрящевая ткань выполняет опорную, амортизационную функцию и игра­ет важную роль в обеспечении роста костей.

Хрящевая ткань состоит из клеток- хондробластов, хондроцитов и коллагеновых воло­кон, склеенных аморфным веществом.

Для всех видов хрящевых тканей характерно высокое (до 85%) содер­жание воды в межклеточном веществе.