Глава 3.3. Гликозаминогликаны и протеогликаны

Гликозаминогликаны являются линейными отрицательно заряженными гетерополисахаридами, ранее называемыми мукополисахаридами. Это название объясняется тем, что мукополисахариды были обнаружены в мукозе (слизистом секрете) и, связывая большое количество воды, приобретали желеобразный характер.

Протеогликаны  высокомолекулярные соединения, состоящие из белка (510 %) и гликозаминогликанов (9095 %). Это основное вещество межклеточного матрикса соединительной ткани. Белковая часть в протеогликанах различается молекулярной массой. Полисахаридные компоненты также различны в разных протеогликанах.

Гликозаминогликаны и протеогликаны играют важную роль в межклеточных взаимодействиях, формировании и поддержании формы клеток и органов, образовании каркаса при формировании тканей. Они выполняют в организме следующие функции:

1) являются структурными компонентами межклеточного матрикса;

2) специфически взаимодействуют с белками межклеточного матрикса (коллагеном, эластином);

3) являясь полианионами, присоединяют воду и катионы, участвуют в формировании тургора клеток;

4) препятствуют проникновению патогенных микроорганизмов через соединительные покровы;

5) выполняют рессорную функцию в суставных хрящах;

6) способствуют созданию фильтрационного барьера в почках;

7) обеспечивают прозрачность роговицы;

8) являются компонентами плазматических мембран клеток, участвуя в клеточной адгезии и межклеточных взаимодействиях.

Различные типы клеток синтезируют протеогликаны со структурно различными гликозаминогликанами. Структура гликозаминогликанов изменяется при патологии, в результате развития и дифференцировки клеток, при различной внеклеточной сигнализации.

3.3.1. Строение и классы гликозаминогликанов. Известно семь классов гликозаминогликанов: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты, гепарин, гепарансульфат, дерматансульфат. Все они имеют сходное строение и состоят из повторяющихся дисахаридных компонентов, одним из которых является остаток уроновой кислоты (глюкуроновой или идуроновой), а вторым  остаток гексозамина. Исключение составляет кератансульфат, лишенный уроновой кислоты. Все гликозаминогликаны, кроме гиалуроновой кислоты, содержат сульфированные сахара. Указанные полисахариды различаются по составу входящих мономеров, гликозидным связям, по количеству и локализации сульфатных заместителей. Все гликозаминогликаны являются полианионами, так как в их структуре присутствуют кислые сульфатные группы и карбоксильные группы уроновых кислот, что и определяет в основном их функциональные свойства. Структуры гликозаминогликанов приведены в таблице, за исключением сульфатных заместителей, места локализации которых выделены красным прямоугольником (вместо находящихся в прямоугольнике групп должна стоять SO₃H).

Гиалуроновая кислота содержится в стекловидном теле глаза, в пупочном канатике, в суставной жидкости. Она представляет собой неразветвленную цепь из повторяющихся дисахаридных единиц, состоящих из остатка D-глюкуроновой кислоты и остатка N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных внутри дисахаридной единицы 13 гликозидной связью, а между дисахаридными единицами 14 гликозидной связью. Гиалуроновая кислота может содержать несколько тысяч дисахаридных единиц, ее молекулярная масса достигает 10⁵10⁷ D.

Хондроитинсульфаты содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговице глаза. Дисахаридная единица, лежащая в основе хондроитинсульфатов, сходна с дисахаридной единицей гиалуроновой кислоты, за тем исключением, что гексозаминный компонент представлен N-ацетил-D-галактозамином, а не N-ацетил-D-глюкозамином как в гиалуроновой кислоте. Положения связей, аномерные конфигурации, уроновая кислота у них одни и те же. В организме человека встречается два вида хондроитинсульфатов в зависимости от локализации сульфатной группы в молекуле N-ацетил-D-галактозамина: хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат. Оба заместителя, как правило, присутствуют в одной и той же молекуле, но при разных моносахаридных остатках. На дисахаридную единицу приходится в среднем одна сульфатная группа. Молекула содержит до сорока дисахаридных единиц и имеет молекулярную массу около 20 000 D. Хондроитинсульфаты в соедините-

Таблица