GLUKOKALY: VLASTNOSTI A FUNKCIE - BIOLÓGIE

Glykokalyx je sacharid - obohatená vrstva pokrývajúca vonkajšej rôznych typov buniek, zvlášť baktérií a ľudských bunkách. Tento ochranný povlak plní niekoľko veľmi dôležitých funkcií pre bunku.

V podstate je glykalyx tvorený reťazcami polysacharidov (cukrov) pripojených k rôznym molekulám proteínov a lipidov, čím vytvárajú asociácie nazývané glykoproteíny a glykolipidy. Výsledkom je lepkavá vláknitá sieť so schopnosťou hydratácie.

V eukaryotických bunkách môže byť zloženie glykalyxu faktorom, ktorý sa používa na rozpoznanie bunky.

Naproti tomu v bakteriálnych bunkách poskytuje glykokalyx ochrannú vrstvu proti hostiteľským faktorom, v skutočnosti je držba glykalyly spojená so schopnosťou baktérií vytvoriť infekciu.

U ľudí sa glykalyx nachádza na membránach vaskulárnych endotelových buniek a epitelových bunkách tráviaceho traktu.

Bakteriálny glykokalyx môže obklopovať jednotlivé bunky alebo kolónie, čím vytvára takzvané bakteriálne biofilmy.

Glukokaly v baktériách

Štrukturálne charakteristiky a chemické zloženie bakteriálneho glykokalyxu sa líšia podľa druhu, ale vo všeobecnosti sa tento dodatočný povlak môže vyskytovať v jednej z dvoch foriem:

slimes

Glykokalyx sa považuje za slizovú vrstvu, keď sa molekuly glykoproteínu voľne spájajú s bunkovou stenou.

Baktérie potiahnuté týmto typom glykalyly sú však chránené proti dehydratácii a strate živín.

kapsule

Glykokaly je považovaný za kapsulu, keď sú polysacharidy pevnejšie pripojené k bunkovej stene.

Kapsuly majú lepivú konzistenciu, ktorá okrem ochrany tiež uľahčuje adhéziu na pevné povrchy v prostredí.

Baktérie, ktoré obsahujú kapsuly, sa považujú za zapuzdrené a vo všeobecnosti majú vyššiu patogenitu (schopnosť spôsobiť ochorenie), pretože kapsuly chránia baktérie, a to aj pred fagocytárnymi bielymi krvami imunitného systému.

Glukokaly u ľudí

U ľudí je glucocalyx veľmi dôležitý pre vaskulárne funkcie a pre tráviaci systém.

Glukokaly vo vaskulárnom endoteli

Krvné cievy sú vlastne malé skúmavky vyrobené z buniek. Bunky vo vnútri skúmavky sa nazývajú endotelové bunky a musia odolať tlaku krvi, ktorý cez ne neustále preteká.

Aby sa tomu zabránilo, vaskulárne endoteliálne bunky produkujú slizovitú vrstvu. Tento glykokalyx tiež obsahuje enzýmy a proteíny, ktoré pomáhajú bunkám podieľajúcim sa na zrážaní krvi priľnúť v prípade potreby na krvných cievach.

Hlavnou funkciou glukokalyxu vo vaskulárnom systéme je udržiavanie endoteliálnej homeostázy.

Zmena glykalyxovej štruktúry vo vaskulárnom endoteli by mohla spôsobiť tvorbu krvných zrazenín v krvných cievach, znemožniť tok krvi obehovým systémom a mať tak škodlivé účinky na zdravie.

Glukokaly v zažívacom trakte

Druhý najlepšie opísaný príklad glukokalyxu u ľudí sa nachádza v zažívacom systéme. Tenké črevo je zodpovedné za absorpciu všetkých živín, ktoré pochádzajú z potravy, ktorú jeme.

Bunky v tenkom čreve zodpovedné za vstrebávanie živín majú veľa malých záhybov nazývaných mikrovily.

Každá z buniek, ktoré tvoria mikrovily, je pokrytá glykokalyxom, ktorý je tvorený mukopolysacharidmi (dlhé reťazce komplexných cukrov) a glykoproteínmi.

Poskytuje teda ďalší povrch pre absorpciu a tiež zahrnuje enzýmy vylučované týmito bunkami, ktoré sú nevyhnutné pre konečné kroky trávenia potravy.

Zakaždým, keď jeme, existuje riziko požitia škodlivého materiálu, ktorý môže prechádzať cez črevnú výstelku.

Preto okrem funkcie trávenia a absorpcie živín musí aj glukokalyx črevného epitelu plniť funkciu ochrannej bariéry na filtrovanie škodlivých produktov.

Ďalšie funkcie glykalyly

Glykokaly tiež plní ďalšie funkcie v obrane proti infekciám a rakovine, priľnavosti buniek, regulácii zápalu, oplodneniu a embryonálnemu vývoju.

Referencie:

Costerton, JW, a Irvin, RT (1981). Bakteriálny glykalyx v prírode a chorobe. Ročný prehľad mikrobiológie, 35, 299 - 324.
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 čreva. Recenzia. Veterinárna štvrť, 6 (4), 186–1999.
Johansson, M., Sjövall, H. a Hansson, G. (2013). Gastrointestinálny hlienový systém v zdraví a chorobe. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10 (6), 352–361.
Kapellos, GE a Alexiou, TS (2013). Modelovanie hybnosti a hromadnej dopravy v bunkových biologických médiách: od molekulárnej k tkanivovej škále. V publikácii SM Becker & AV Kuznetsov (Eds.), Transport in Biological Media (s. 561). Academic Press (Elsevier).
Reitsma, S., Slaaf, DW a Vink, H. (2007). Endoteliálny glykalyly: zloženie, funkcie a vizualizácia. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345 - 359.
Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Regulácia bunkovej adhézie pomocou glykalyxu. Princípy bunkového inžinierstva. Academic Press.
Tarbell, JM, & Cancel, LM (2016). Glykokaly a jeho význam v humánnej medicíne (prehľad). Journal of Internal Medicine, 280, 97 - 113.
Weinbaum, S., Tarbell, JM, & Damiano, ER (2007). Štruktúra a funkcia endotelovej vrstvy glykalyly. Ročný prehľad biomedicínskeho inžinierstva, 9, 121–167.
Wilkie, M. (2014). Glykocalyx: Fuzzy Coat teraz reguluje bunkovú signalizáciu. Peritoneal Dialysis International, 34 (6), 574 - 575.

GLUKOKALY: VLASTNOSTI A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026