Обмена протеогликанов при патологии

Протеогликаны – высокомолекулярные углеводно-белковые соединения. Они образуют основную субстанцию

межклеточного матрикса соединительной ткани. На долю протеогликанов приходится до 30% от сухой массы

соединительной ткани. Полисахаридная группа протеогликанов сначала получила название мукополисахаридов.

В дальнейшем эти соединения стали называть гликозаминогликанами. Это название и принято в настоящее

время. Гликозаминогликаны (мукополисахариды) Гликозаминогликаны соединительной ткани – это линейные

неразветвленные полимеры, построенные из повторяющихся дисахаридных единиц. В организме

гликозаминогликаны не встречаются в свободном состоянии, т.е. в виде ≪чистых≫ углеводов. Они всегда

связаны с большим или меньшим количеством белка. В их состав обязательно входят остатки мономера либо

глюкозамина, либо галактозамина. Второй главный мономер дисахаридных единиц также представлен двумя

разновидностями: D-глюкуроновой и L-идуроновой кислотами. В настоящее время четко расшифрована

структура шести основных классов гликозаминогликанов. Гиалуроновая кислота впервые была обнаружена в

стекловидном теле глаза. Из всех гликозаминогликанов гиалуроновая кислота имеет большую мол. массу

(100000–10000000). Доля связанного с гиалуроновой кислотой белка в молекуле (частице) протеогликана

составляет не более 1–2% от его общей массы. Считают, что основная функция гиалуроновой кислоты в

соединительной ткани – связывание воды. В результате такого связывания межклеточное вещество приобретает

характер желеобразного матрикса, способного ≪поддерживать≫ клетки. Важна также роль гиалуроновой

кислоты в регуляции проницаемости тканей. Приводим структуру повторяющейся дисахаридной единицы в

молекуле гиалуроновой кислоты. Дерматансульфат особенно характерен для дермы (кожи). Он резистентен к

действию гиалуронидаз (тестикулярной и бактериальной). В этом одно из отличий дерматансульфата 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. 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), различаются 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. Он может входить в состав протеогликанов; с гликозаминогликанами его объединяет и химическая.

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. Известно, что синтез глюкозамина и глюкуроновой кислоты, входящих в состав

гиалуроновой кислоты, происходит из D-глюкозы. Непосредственные предшественники гиалуро-

новой кислоты – нуклеотидные (уридиндифосфонуклеотидные) производные N-ацетилглюкозамина и

глюкуроновой кислоты. Предшественником углеводных остатков сульфатированных гликозаминогликанов, как

и у гиалуроновой кислоты, является молекула D-глюкозы. Далее происходит эпимеризация глюкозамина в

галактозамин, а глюкуроновой кислоты при синтезе дерматансульфата – в идуроновую кислоту. Нуклеотидные

производные этих соединений утилизируются при биосинтезе сульфатированных гликозаминогликанов, при

этом сульфат включается в биосинтез гликозаминогликанов в виде 3'-фосфоаденозин-5'- фосфосульфата

(ФАФС). В процессе биосинтеза гликозаминогликанов принимает участие большое количество различных

ферментов, в том числе трансфераз. Образование и катаболизм протеогликанов В соединительной ткани все

гликозаминогликаны находятся в соединении с белками. Термин ≪протеогликан≫ используют для обозначения

веществ, в которых полипептидная и полисахаридная части молекулы соединены прочной ковалентной связью.

Примером протеогликана может служить гиалуропротеин, выделенный из синовиальной жидкости и

содержащий всего 2,2–2,3% белка. У разных протеогликанов белковые компоненты различны; они не имеют

ничего общего с фибриллярными белками соединительной ткани – коллагеном и эластином. Считают, что в

большинстве случаев остаток серина служит той точкой полипептидной цепи молекулы протеогликанов, к

которой присоединяется гликозаминогликан. В соединительной ткани протеогликаны образуют ряд

≪монтажей≫ последовательно возрастающей сложности, своего рода ≪иерархии≫ макро- молекулярных

агрегатов. Функции протеогликанов в соединительной ткани во многом определяются свойствами входящих в

их состав гликозаминогликанов. Так, ионообменная активность гликозаминогликанов как полианионов

обусловливает активную роль протеогликанов в распределении ряда катионов в соединительной ткани.