Что такое гликозаминогликаны (ГАГ)?

Определение и химические свойства

Гликозаминогликаны, сокращённо ГАГ, — длинные неразветвлённые сахарные цепи из повторяющихся пар сахарных звеньев. Каждая пара содержит аминосахар (глюкозамин или галактозамин) и, в большинстве случаев, звено уроновой кислоты. Раньше эти молекулы называли мукополисахаридами; в современной научной литературе используется название «гликозаминогликан».

В цепях расположено множество сульфатных и карбоксильных групп. Они придают молекуле сильный отрицательный заряд, который определяет химические свойства ГАГ: притягивает молекулы воды и положительно заряженные ионы, создавая насыщенную водой гелеобразную среду. Из-за того же заряда цепи отталкиваются друг от друга, вытягиваются и занимают большой объём.

В большинстве тканей ГАГ находятся не отдельно, а связываются с белковой основой, образуя более крупные структуры — протеогликаны. Протеогликаны относятся к основным компонентам внеклеточного матрикса — вещества, заполняющего пространство между клетками и придающего ткани форму.

Основные типы

Гиалуроновая кислота (гиалуронан) — единственный представитель семейства, не содержащий сульфатных групп; она существует в виде одной очень длинной цепи без связи с белковой основой. Она в большом количестве присутствует в суставной жидкости, коже и стекловидном теле глаза и известна способностью удерживать воду, масса которой многократно превышает её собственную.

Хондроитинсульфат — наиболее распространённый гликозаминогликан хряща; он также присутствует в костях и стенках сосудов. Дерматансульфат сосредоточен в коже, сухожилиях и клапанах сердца, а кератансульфат — в роговице, хряще и межпозвонковых дисках.

Гепарансульфат встречается на поверхности почти каждой клетки и в базальных мембранах, поддерживающих ткани; его особенность — участие в межклеточной коммуникации путём связывания факторов роста. Гепарин, находящийся в гранулах тучных клеток, обладает наибольшей плотностью отрицательного заряда среди представителей семейства.

Где они находятся

В хряще протеогликаны удерживают воду подобно губке. При нагрузке на сустав часть воды выдавливается, а после снятия нагрузки возвращается; способность хряща выдерживать давление во многом зависит от этого движения воды. Гиалуроновая кислота в суставной жидкости связана с лёгкостью скольжения суставных поверхностей и смягчением ударов.

В коже ГАГ определяют содержание воды и наполненность дермы. В роговице упорядоченное расположение кератансульфата способствует прозрачности ткани. На внутренней поверхности мочевого пузыря имеется тонкий скользкий слой ГАГ, покрывающий клетки уротелия; он образует границу между веществами мочи и стенкой пузыря и подробно обсуждается в статье о пентозанполисульфате.

Какие функции выполняют

Первая функция — удерживать воду и противостоять давлению. Насыщенная водой сеть протеогликанов работает как подушка, защищающая ткань от смятия при сдавлении; по этому принципу действуют хрящ, межпозвонковые диски и подкожный слой.

Вторая функция — обеспечивать смазывание. ГАГ в суставной жидкости и на поверхности тканей уменьшают трение. Третья — покровная или барьерная функция: как на внутренней поверхности мочевого пузыря, они создают защитную границу между слоем клеток и внешней средой.

Четвёртая функция — межклеточная коммуникация. В частности, гепарансульфат связывает факторы роста и некоторые белки и высвобождает их в нужный момент, регулируя деление и миграцию клеток, а также восстановление тканей. Повышение содержания гиалуроновой кислоты на ранних этапах заживления раны — известный пример этой регулирующей роли.

Связь со здоровьем

Содержание ГАГ в тканях меняется в течение жизни. С возрастом количество гиалуроновой кислоты в коже уменьшается, а структура протеогликанов хряща изменяется. Эти изменения хрящевого матрикса относятся к основным темам исследований остеоартрита, самого распространённого заболевания суставов; однако измерение ГАГ не является повседневным клиническим диагностическим методом.

Целостность защитного слоя на внутренней поверхности мочевого пузыря изучается при жалобах на болезненность мочевого пузыря. К наследственным заболеваниям относятся мукополисахаридозы: при этих редких состояниях один из ферментов расщепления ГАГ работает недостаточно эффективно, и цепи накапливаются внутри клеток. Диагностику и наблюдение проводят врачи, имеющие опыт в этой области.

Гиалуроновую кислоту и хондроитинсульфат широко используют в пищевых добавках и косметике с целью поддержания здоровья кожи и суставов; их исследования продолжаются. По вопросам здоровья обращайтесь к врачу или фармацевту.

Страница предназначена для общей информации; по вопросам диагностики и лечения обращайтесь к врачу, по вопросам лекарств — к фармацевту.

Часто задаваемые вопросы

Как расшифровывается ГАГ?

ГАГ — сокращение слова «гликозаминогликан». Ранее эти молекулы называли мукополисахаридами. Это длинные сахарные цепи из повторяющихся пар сахарных звеньев с высокой плотностью отрицательного заряда.

Гиалуроновая кислота — гликозаминогликан?

Да. Гиалуроновая кислота — единственный представитель семейства без сульфатных групп; она существует в виде отдельной цепи без связи с белковой основой. Её много в суставной жидкости, коже и стекловидном теле глаза.

Что такое хондроитинсульфат?

Это наиболее распространённый гликозаминогликан хряща, также присутствующий в костях и стенках сосудов. Его широко используют в пищевых добавках и косметике с целью поддержания здоровья суставов; исследования продолжаются. По вопросам здоровья обращайтесь к врачу или фармацевту.

Что происходит при приёме гликозаминогликанов внутрь?

В пищеварительной системе эти длинные сахарные цепи преимущественно расщепляются на более мелкие фрагменты. Какая доля принятого количества всасывается и каким образом достигает тканей, остаётся открытым исследовательским вопросом; делать однозначный вывод было бы неправильно.

Что такое слой ГАГ мочевого пузыря?

Это тонкое скользкое покрытие на клетках уротелия, выстилающих внутреннюю поверхность мочевого пузыря. Оно образует границу между веществами мочи и стенкой пузыря. Подробно этот вопрос рассмотрен в статье о пентозанполисульфате.

Что такое мукополисахаридоз?

Это группа редких наследственных заболеваний, при которых один из ферментов расщепления гликозаминогликанов работает недостаточно эффективно, поэтому цепи накапливаются внутри клеток. Диагностику, наблюдение и план лечения определяют врачи с опытом в этой области.

Источники

Основные источники и дополнительная литература по теме. Названия публикаций сохранены на языке оригинала.

1. Essentials of Glycobiology, 4th edition (2022) — Proteoglycans and Sulfated Glycosaminoglycans

Aymed İlaç Sanayi производит зарегистрированные лекарственные препараты для урологии и нефрологии. Эта страница не содержит рекомендаций по диагностике или лечению и предназначена для общей информации о здоровье.