GLUCOCALIX: CHARAKTERYSTYKA I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Glikokaliks jest węglowodanem - wzbogacony warstwą pokrywającą zewnętrzną różnych typów komórek, w szczególności bakterii i komórek ludzkich. Ta powłoka ochronna spełnia kilka bardzo ważnych funkcji dla komórki.

Zasadniczo glikokaliks składa się z łańcuchów polisacharydów (cukrów) połączonych z różnymi cząsteczkami białek i lipidów, tworząc w ten sposób asocjacje zwane odpowiednio glikoproteinami i glikolipidami. Rezultatem jest lepka, włóknista wstęga, która ma zdolność nawilżania.

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

Ze swojej strony w komórkach bakteryjnych glikokaliks zapewnia warstwę ochronną przed czynnikami gospodarza, w rzeczywistości posiadanie glikokaliksu jest związane ze zdolnością bakterii do wywołania infekcji.

U ludzi glikokaliks znajduje się na błonach komórek śródbłonka naczyniowego i komórek nabłonka przewodu pokarmowego.

Ze swojej strony bakteryjny glikokaliks może otaczać pojedyncze komórki lub kolonie, tworząc w ten sposób tak zwane biofilmy bakteryjne.

Glucocalyx u bakterii

Charakterystyka strukturalna i skład chemiczny bakteryjnego glikokaliksu różnią się w zależności od gatunku, ale ogólnie ta dodatkowa powłoka może występować w jednej z dwóch postaci:

Slimy

Glikokaliks jest uważany za warstwę szlamu, gdy cząsteczki glikoproteiny luźno wiążą się ze ścianą komórkową.

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

Kapsułki

Glikokaliks jest uważany za kapsułkę, gdy polisacharydy są mocniej przytwierdzone do ściany komórkowej.

Kapsułki mają lepką konsystencję, która oprócz ochrony ułatwia również przyczepność do stałych powierzchni w środowisku.

Bakterie posiadające kapsułki są uważane za otoczkowane i ogólnie mają wyższą patogenność (zdolność do wywoływania choroby), ponieważ kapsułki chronią bakterie, w tym przed fagocytarnymi białymi krwinkami układu odpornościowego.

Glucocalyx u ludzi

U ludzi glukokaliks jest bardzo ważny dla funkcjonowania naczyń i układu pokarmowego.

Glucocalyx w śródbłonku naczyniowym

Naczynia krwionośne to w rzeczywistości małe rurki zbudowane z komórek. Komórki wewnątrz rurki nazywane są komórkami śródbłonka i muszą wytrzymywać ciśnienie krwi, która stale nad nimi przepływa.

Aby temu przeciwdziałać, komórki śródbłonka naczyniowego wytwarzają warstwę śluzową. Ten glikokaliks zawiera również enzymy i białka, które pomagają komórkom biorącym udział w krzepnięciu krwi w przyleganiu do naczyń krwionośnych, gdy jest to konieczne.

Główną funkcją glukokaliksu w układzie naczyniowym jest utrzymanie homeostazy śródbłonka.

Zmiana struktury glikokaliksu w śródbłonku naczyniowym może powodować tworzenie się skrzepów krwi w naczyniu krwionośnym, utrudniając przepływ krwi przez układ krążenia, a tym samym mieć szkodliwy wpływ na zdrowie.

Glucocalyx w przewodzie pokarmowym

Drugim najlepiej opisanym przykładem glukokaliksu u ludzi jest układ pokarmowy. 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 fałdów zwanych mikrokosmkami.

Każda z komórek tworzących mikrokosmki jest pokryta glikokaliksem, który składa się z mukopolisacharydów (długich łańcuchów złożonych cukrów) i glikoprotein.

W ten sposób zapewnia dodatkową powierzchnię do wchłaniania, a także zawiera enzymy wydzielane przez te komórki, które są niezbędne w końcowych etapach trawienia pokarmu.

Za każdym razem, gdy jemy, istnieje ryzyko połknięcia szkodliwego materiału, który może przedostać się przez błonę śluzową jelit.

Dlatego oprócz funkcji trawienia i wchłaniania składników odżywczych, glukokaliks nabłonka jelit musi również spełniać funkcję bariery ochronnej filtrującej szkodliwe produkty.

Inne funkcje glikokaliksu

Glycocalyx spełnia również inne funkcje w obronie przed infekcjami i nowotworami, adhezji komórek, regulacji stanu zapalnego, zapłodnieniu i rozwoju embrionalnym.

Bibliografia:

1. Costerton, JW i Irvin, RT (1981). Glikokaliks bakteryjny w przyrodzie i chorobie. Annual Review of Microbiology, 35, 299–324.
2. Egberts, HJA, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, Mouwen, JMVM, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van i Mouwen, JMVM (1984). Biologiczne i patobiologiczne aspekty glikokaliksu w nabłonku jelita cienkiego. Recenzja. Veterinary Quarterly, 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, GE i Alexiou, TS (2013). Modelowanie pędu i transportu masy w komórkowych mediach biologicznych: od skali molekularnej do tkanki. W SM Becker i AV Kuznetsov (red.), Transport in Biological Media (str. 561). Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, DW i Vink, H. (2007). Glikokaliks śródbłonka: skład, funkcje i wizualizacja. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345–359.
6. Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Regulacja adhezji komórek przez glikokaliks. W zasadach inżynierii komórkowej. Academic Press.
7. Tarbell, JM i Cancel, LM (2016). Glikokaliks i jego znaczenie w medycynie człowieka (przegląd). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, JM i Damiano, ER (2007). Struktura i funkcja śródbłonkowej warstwy glikokaliksu. Annual Review of Biomedical Engineering, 9, 121–167.
9. Wilkie, M. (2014). Glycocalyx: Fuzzy Coat teraz reguluje sygnalizację komórkową. Peritoneal Dialysis International, 34 (6), 574–575.