GLUCOCALIX: VLASTNOSTI A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Glykokalyx je sacharid - obohacená vrstva pokrývající vnější různých typů buněk, zvláště bakterií a lidských buňkách. Tento ochranný povlak plní několik velmi důležitých funkcí pro buňku.

V zásadě je glykokalyx tvořen řetězci polysacharidů (cukrů) připojených k různým proteinovým a lipidovým molekulám, čímž se vytvářejí asociace nazývané glykoproteiny a glykolipidy. Výsledkem je lepkavá vláknitá struktura se schopností hydratovat.

V eukaryotických buňkách může být složení glykalyxu faktorem použitým pro rozpoznávání buňky.

Glykokaly v bakteriálních buňkách poskytují ochrannou vrstvu před hostitelskými faktory, ve skutečnosti je držení glykokalyxu spojeno se schopností bakterií vytvořit infekci.

U lidí se glykalyx nachází na membránách vaskulárních endoteliálních buněk a epiteliálních buňkách trávicího traktu.

Bakteriální glykalyx může obklopovat jednotlivé buňky nebo kolonie, a tak vytvářet tzv. Bakteriální biofilmy.

Glukokaly v bakteriích

Strukturální vlastnosti a chemické složení bakteriálního glykokalyxu se liší podle druhu, ale obecně se tento další povlak může vyskytovat v jedné ze dvou forem:

Slimes

Glykokalyx je považován za slizovou vrstvu, když se glykoproteinové molekuly volně sdružují s buněčnou stěnou.

Bakterie, které jsou potaženy tímto typem glykokaly, jsou však chráněny proti dehydrataci a ztrátě živin.

Kapsle

Glykokaly je považován za kapsli, když jsou polysacharidy pevněji připojeny k buněčné stěně.

Tobolky mají lepivou konzistenci, která kromě ochrany také usnadňuje adhezi na pevné povrchy v prostředí.

Bakterie, které obsahují kapsle, se považují za zapouzdřené a obecně mají vyšší patogenitu (schopnost způsobovat onemocnění), protože kapsle chrání bakterie, a to i před fagocytárními bílými krvinkami imunitního systému.

Glucocalyx u lidí

U lidí je glucocalyx velmi důležitý pro cévní funkce a pro trávicí systém.

Glucocalyx ve vaskulárním endotelu

Krevní cévy jsou ve skutečnosti malé zkumavky vyrobené z buněk. Buňky uvnitř zkumavky se nazývají endoteliální buňky a musí vydržet tlak krve, který na ně neustále protéká.

Aby se tomu zabránilo, produkují cévní endoteliální buňky slizovitou vrstvu. Tento glykokalyx také obsahuje enzymy a proteiny, které pomáhají buňkám zapojeným do srážení krve, aby v případě potřeby ulpěly na krevních cévách.

Hlavní funkcí glukokalyxu ve vaskulárním systému je udržování endoteliální homeostázy.

Změna struktury glykokalyxu ve vaskulárním endotelu by mohla způsobit tvorbu krevní sraženiny v krevní cévě, bránit průtoku krve oběhovým systémem a mít tak škodlivé účinky na zdraví.

Glukokaly v zažívacím traktu

Druhý nejlépe popsaný příklad glukokalyxu u lidí se nachází v zažívacím systému. Tenké střevo je zodpovědné za vstřebávání všech živin, které pocházejí z jídla, které jíme.

Buňky v tenkém střevě zodpovědné za vstřebávání živin mají mnoho malých záhybů zvaných microvilli.

Každá z buněk, které tvoří mikrovilli, je pokryta glykokalyxem, který je tvořen mukopolysacharidy (dlouhé řetězce komplexních cukrů) a glykoproteiny.

Poskytuje tedy další povrch pro absorpci a také zahrnuje enzymy vylučované těmito buňkami, které jsou nezbytné pro konečné kroky trávení potravy.

Pokaždé, když jíme, existuje riziko požití škodlivého materiálu, který může procházet střevní výstelkou.

Proto musí kromě funkce trávení a absorpce živin plnit funkci glukokalyxu střevního epitelu také funkce ochranné bariéry pro filtrování škodlivých produktů.

Další funkce glykalyly

Glycocalyx také plní další funkce v obraně proti infekcím a rakovině, buněčné adhezi, regulaci zánětu, oplodnění a embryonálnímu vývoji.

Reference:

1. Costerton, JW, a Irvin, RT (1981). Bakteriální glykalyx v přírodě a nemoci. Roční přehled mikrobiologie, 35, 299–324.
2. Egberts, HJA, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, Mouwen, JMVM, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van a Mouwen, JMVM (1984). Biologické a patobiologické aspekty glykokalyxu epitelu tenkého střeva. Přezkoumání. Veterinární čtvrtletí, 6 (4), 186–199.
3. Johansson, M., Sjövall, H., & Hansson, G. (2013). Gastrointestinální systém hlenu ve zdraví a nemoci. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10 (6), 352–361.
4. Kapellos, GE a Alexiou, TS (2013). Modelování hybnosti a hromadného transportu v buněčných biologických médiích: od molekulárního k tkáňovému měřítku. V SM Becker & AV Kuznetsov (Eds.), Transport in Biological Media (str. 561). Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, DW a Vink, H. (2007). Endoteliální glykalyly: složení, funkce a vizualizace. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345–359.
6. Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Regulace buněčné adheze pomocí glykolyxu. V principech buněčného inženýrství. Academic Press.
7. Tarbell, JM, & Cancel, LM (2016). Glykokaly a její význam v humánní medicíně (přehled). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, JM, & Damiano, ER (2007). Struktura a funkce vrstvy endotelu glykalyly. Roční přehled biomedicínského inženýrství, 9, 121–167.
9. Wilkie, M. (2014). Glycocalyx: Fuzzy Coat nyní reguluje buněčnou signalizaci. Peritoneal Dialysis International, 34 (6), 574–575.