- คุณสมบัติ
- สังเคราะห์
- Heparan sulfate และมะเร็ง
- ความผิดปกติของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง
- กฎข้อบังคับของการตายของเซลล์
- การหลบหนีของระบบภูมิคุ้มกัน
- เพิ่มความแตกต่างของเซลล์
- การย่อยสลายของ heparan sulfate
- ตัวรับไวรัส
- Heparan sulfate และความสัมพันธ์กับโรคอัลไซเมอร์และโรคพาร์คินสัน
- อ้างอิง
ซัลเฟต heparanเป็นเมทริกซ์ proteoglycan นอกจากนี้ยังมีอยู่บนผิวเซลล์ของเซลล์ต่างๆรวมถึงไฟโบรบลาสต์ที่ผิวหนังและผนังของหลอดเลือดแดงใหญ่ เฮปารันซัลเฟตสามารถพบได้ในรูปแบบอิสระหรือโดยการสร้างโปรตีโอไกลแคน (HSPG) ของเฮปารันซัลเฟต
ในบรรดา HSPG ที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่ ที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ (syndecanes) สิ่งที่ยึดกับเยื่อหุ้มเซลล์ (ไกลปิแคน) และที่ประกอบเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ (เพอร์เลแคน, อะกรินและคอลลาเจน XVIII)
โครงสร้างทางเคมีของ heparan sulfate: ที่มา: Roland Mattern
เฮปารันซัลเฟตเช่นเฮปารินเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลไกลโคซามิโนไกลแคน ในความเป็นจริงพวกมันมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันมาก แต่ความแตกต่างเล็กน้อยทำให้มีหน้าที่แตกต่างกัน
ประกอบด้วยหน่วยกรด D-glucuronic ที่มีหน่วยย่อยของ N-acetylglucosamine ซ้ำ ๆ และสลับกัน นอกจากนี้ยังมีสารตกค้าง D-glucosamine ที่สามารถซัลเฟตหรือ acetylated ได้
Heparan sulfate สามารถจับกับโปรตีนบางชนิดได้โดยเฉพาะซึ่งเรียกว่า HSBP สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษ (Heparan Sulfate-Binding Proteins)
HSBP เป็นชุดของโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละชนิดเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกันเช่นระบบภูมิคุ้มกันโปรตีนโครงสร้างของเมทริกซ์นอกเซลล์การมีเพศสัมพันธ์ของเซลล์การแปรสภาพการเผาผลาญไขมันหรือการซ่อมแซมเซลล์เป็นต้น
ในแง่นี้สามารถกล่าวถึงโครงสร้างบางอย่างที่จับกับ heparan sulfate: ไซโตไคน์, เคมี, ปัจจัยการแข็งตัว, ปัจจัยการเจริญเติบโต, โปรตีนเสริม, เส้นใยคอลลาเจน, vitronectin, ไฟโบรเนคติน, ตัวรับทรานส์เมมเบรน (TLR4) หรือโปรตีน การยึดเกาะของเซลล์และอื่น ๆ
คุณสมบัติ
เฮปารันซัลเฟตในเมทริกซ์นอกเซลล์สามารถมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลต่างๆเช่นโปรตีนของเมทริกซ์เองและปัจจัยการเจริญเติบโต
กล่าวกันว่าเฮปารันซัลเฟตทำหน้าที่เป็น 1) รูปแบบอิสระ 2) หรือยึดติดกับ HSBP บนเมทริกซ์นอกเซลล์หรือบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ขึ้นอยู่กับสถานการณ์และความต้องการ
เมื่อมันทำหน้าที่ได้อย่างอิสระชิ้นส่วนจะใช้รูปแบบที่ละลายน้ำได้ Heparan sulfate มีประโยชน์ในการอักเสบหรือในกระบวนการทำลายเนื้อเยื่อเพื่อให้เกิดการซ่อมแซมเนื้อเยื่อภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา
ในระดับเซลล์ dendritic สามารถจับและกระตุ้นตัวรับ TLR4 ได้ สิ่งนี้กระตุ้นให้เซลล์เดนไดรติกเติบโตเต็มที่และทำหน้าที่เป็นเซลล์ที่นำเสนอแอนติเจน
ไฟโบรบลาสต์หัวใจยังมีตัวรับเหล่านี้และในระดับนี้การกระตุ้นของพวกมันจะส่งเสริมการเพิ่มขึ้นของ interleukin -1ß (IL1- ß) และการแสดงออกของตัวรับ ICAM-1 และ VCAM-1 สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่ามันมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อหัวใจ
ในทางกลับกัน heparan sulfate ช่วยปกป้องความสมบูรณ์ของ endothelium ของหลอดเลือด การกระทำที่โดดเด่นที่สุดในระดับนี้ ได้แก่ ควบคุมปริมาณไขมันในเยื่อบุผนังหลอดเลือดเก็บปัจจัยการเจริญเติบโตและมีส่วนร่วมในการจับกับเอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสบนเยื่อบุผนังหลอดเลือด (การต้านอนุมูลอิสระ)
ฟังก์ชั่นทั้งหมดนี้ป้องกันการแพร่กระจายของโปรตีนเข้าไปในช่องว่างภายนอก
สังเคราะห์
เฮปารันซัลเฟตถูกสังเคราะห์โดยเซลล์ส่วนใหญ่โดยเฉพาะไฟโบรบลาสต์
อย่างไรก็ตามเชื่อกันว่าเซลล์บุผนังหลอดเลือดของผนังหลอดเลือดมีบทบาทพื้นฐานในการควบคุมกระบวนการแข็งตัวและการเกิดลิ่มเลือด
จะเห็นได้ว่าการกระทำหลายอย่างเกี่ยวข้องกับการยับยั้งการรวมตัวของเกล็ดเลือดและการกระตุ้นและการสลายตัวของก้อนโดยการกระตุ้นของพลาสมิโนเจน
ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าเซลล์เหล่านี้สังเคราะห์ heparan sulfate อย่างน้อย 5 ชนิดและบางชนิดจับกับปัจจัยการแข็งตัวของเลือดบางชนิด ในบรรดาเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ heparan sulfate ได้แก่ glycosyltransferases, sulfotransferases และ epimerase
Heparan sulfate และมะเร็ง
ทั้ง heparan sulfate และ heparan sulfate proteoglycans (HSPG) มีส่วนเกี่ยวข้องกับกลไกต่างๆที่ส่งเสริมโรคมะเร็งบางชนิด
นอกจากนี้ยังพบว่ามีการแสดงออกของ HSPG มากเกินไปในเซลล์ของเต้านมตับอ่อนหรือมะเร็งลำไส้และอื่น ๆ
ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ความผิดปกติในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ heparan sulfate และ HSGP การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลทั้งสองการแทรกแซงในการควบคุมการตายของเซลล์การกระตุ้นการหลีกเลี่ยงของระบบภูมิคุ้มกันการสังเคราะห์ heparanases ที่เพิ่มขึ้น
ความผิดปกติของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง
เป็นที่เชื่อกันว่าความผิดปกติในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ heparan sulfate หรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างใน HSPGs อาจมีผลต่อการพัฒนาและการลุกลามของเนื้องอกบางชนิดและเนื้องอกที่เป็นของแข็ง
หนึ่งในกลไกของการเหนี่ยวนำให้เกิดมะเร็งคือการกระตุ้นตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์มากเกินไปโดยการปรับเปลี่ยน HSPG; ดังนั้นการเพิ่มความสามารถในการสร้างไมโทซิสและการสังเคราะห์ดีเอ็นเอของเซลล์มะเร็ง (การสร้างเนื้องอกในหลอดเลือด)
ในทำนองเดียวกันมันทำหน้าที่กระตุ้นตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตที่ได้รับเกล็ดเลือดซึ่งมีผลที่คล้ายกัน
กฎข้อบังคับของการตายของเซลล์
นอกจากนี้ยังพบว่า Heparan sulfate และ HSPG มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการตายของเซลล์เช่นเดียวกับการชราของเซลล์ (อายุ)
การหลบหนีของระบบภูมิคุ้มกัน
อีกกลไกหนึ่งที่เกี่ยวข้องคือความสามารถในการยับยั้งการตอบสนองของเซลล์ซึ่งสนับสนุนการลุกลามของเนื้องอกเนื่องจากการหลีกเลี่ยงของระบบภูมิคุ้มกัน
นอกจากนี้โปรตีโอไกลแคนของ heparan sulfate ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการปรากฏตัวของมะเร็งและสามารถใช้เป็นเป้าหมายสำหรับการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันด้วยแอนติบอดีเฉพาะหรือยาอื่น ๆ
นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลต่อภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่าเซลล์ NK นั้นถูกกระตุ้นให้ต่อต้านเซลล์มะเร็งเมื่อพวกมันจับกับ HSGPs ผ่านการรับรู้ของลิแกนด์โดยตัวรับพิษตามธรรมชาติ (NCR)
อย่างไรก็ตามเซลล์มะเร็งส่งเสริมการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์เฮปาราเนสส่งผลให้ปฏิสัมพันธ์ของตัวรับเซลล์นักฆ่า NK กับ HSGP (NCR-HSPG) ลดลง
เพิ่มความแตกต่างของเซลล์
ในที่สุดโครงสร้างของ heparan sulfate และ HSPG ที่ได้รับการแก้ไขจะเกี่ยวข้องกับสถานะของความแตกต่างของเซลล์ เซลล์ที่มีการปรับเปลี่ยนโมเลกุลของ heparan sulfate มากเกินไปเป็นที่ทราบกันดีว่าลดความสามารถในการแยกความแตกต่างและเพิ่มความสามารถในการแพร่กระจาย
การย่อยสลายของ heparan sulfate
การสังเคราะห์เอนไซม์บางชนิดที่เพิ่มขึ้นเช่น heparanases metalloproteinases ตลอดจนการทำงานของสายพันธุ์ออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยาและเม็ดเลือดขาวโดยการย่อยสลายทั้ง heparan sulfate และ HSPG
heparanas ที่เพิ่มขึ้นจะทำลายความสมบูรณ์ของ endothelium และเพิ่มโอกาสในการแพร่กระจายของมะเร็ง
ตัวรับไวรัส
เชื่อกันว่า peptidoglycan heparan sulfate อาจมีส่วนเกี่ยวข้องกับการจับไวรัส HPV กับผิวเซลล์ อย่างไรก็ตามยังคงมีข้อถกเถียงมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้
ในกรณีของ herpesvirus ภาพจะชัดเจนกว่ามาก Herpesvirus มีโปรตีนพื้นผิวที่เรียกว่า VP7 และ VP8 ซึ่งจับกับ heparan sulfate ที่ตกค้างบนผิวเซลล์ ต่อจากนั้นการหลอมรวมจะเกิดขึ้น
ในทางกลับกันในการติดเชื้อไข้เลือดออกความผูกพันของไวรัสกับเซลล์นั้นได้รับการสนับสนุนจากประจุลบที่ heparan sulfate มีอยู่ซึ่งดึงดูดไวรัส
สิ่งนี้ถูกใช้เป็นตัวรับหลักซึ่งอำนวยความสะดวกในการเข้าใกล้ของไวรัสไปยังผิวเซลล์เพื่อจับกับตัวรับที่อนุญาตให้ไวรัสเข้าสู่เซลล์ (endocytosis) ในภายหลัง
กลไกที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในกรณีของไวรัสซินไซตีระบบทางเดินหายใจเนื่องจากโปรตีน G ที่ผิวของไวรัสจับกับเฮปารันซัลเฟตจากนั้นจะจับกับตัวรับเคมีโมไคน์ (CX3CR1) นี่คือวิธีที่ไวรัสจัดการเพื่อเข้าสู่เซลล์โฮสต์
Heparan sulfate และความสัมพันธ์กับโรคอัลไซเมอร์และโรคพาร์คินสัน
ในการศึกษาโรคเหล่านี้นักวิจัยพบว่ามีการย่อยสลายภายในเซลล์หรือการเปลี่ยนแปลงของ fibrils ของโปรตีน Tau เมื่อพวกมันจับกับ heparan sulfate peptidoglycans
กลไกนี้ดูเหมือนจะคล้ายกับการย่อยสลายที่เกิดจากพรีออน สิ่งนี้ทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาทที่เรียกว่า tauopathies และ synucleopathies เช่น Alzheimer's, Pick's disease, Parkinson's หรือ Huntington's disease เป็นต้น
อ้างอิง
- เฮปารันซัลเฟต Wikipedia สารานุกรมเสรี 8 เม.ย. 2019, 14:35 UTC. 5 ส.ค. 2019, 03:27 น. wikipedia.org.
- Nagarajan A, Malvi P, Wajapeyee N. Heparan Sulfate และ Heparan Sulfate Proteoglycans ในการเริ่มต้นและการลุกลามของมะเร็ง Front Endocrinol (โลซาน) 2018; 9: 483. มีให้จาก: ncbi.nlm
- Kovensky, J. Heparan sulfates: การศึกษาโครงสร้างและการดัดแปลงทางเคมี 2535 วิทยานิพนธ์เสนอให้ได้รับปริญญาวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตจากมหาวิทยาลัยบัวโนสไอเรส มีจำหน่ายที่: ห้องสมุดดิจิทัล
- García F. ความรู้พื้นฐานด้านภูมิคุ้มกันวิทยา. 2540. พิมพ์ครั้งแรก. มหาวิทยาลัยอิสระแห่งชาติเม็กซิโก มีจำหน่ายที่: books.google.co.ve
- "Tauopathy." Wikipedia สารานุกรมเสรี 7 พ.ย. 2018, 09:37 น. UTC. 9 ส.ค. 2019, 14:45 น. en.wikipedia.org.
- Velandia M, Castellanos J. ไวรัสเดงกี: โครงสร้างและวัฏจักรของไวรัส. การติดเชื้อ ปี 2011 15 (1): 33-43. มีจำหน่ายที่: scielo.org
- García A, Tirado R, Ambrosio J. การก่อโรคของไวรัสซินไซเทียระบบทางเดินหายใจของมนุษย์เป็นปัจจัยเสี่ยงต่อการเกิดโรคหอบหืดในวัยเด็กหรือไม่? วารสารคณะแพทยศาสตร์ UNAM. 2018; 61 (3): 17-30. มีจำหน่ายที่: medigraphic.com