Полисахариды соединительных тканей

К гетерополисахаридам, имеющим важное значение для формирования и нормального функционирования соединительной ткани, можно отнести гиалуроновую кислоту (полимерная цепь с чередующимися остатками D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-О-глюкозамина).

Еще одну группу структурных и защитных полисахаридов составляют гликозам иногяиканы, или кислые мукополисахариды. Обычно они присоединяются к белкам, образуя протеогликаны, т. е. состоящие из полисахаридов и белков соединения, в которых на долю полисахарида приходится основная часть молекулы — обычно более 95%. В отличие от протеогликанов в гликопротеинах, также состоящих из полисахаридов и белков, ббльшую часть молекулы составляет белок.

Гликозаминогликаны образуются из повторяющихся дисахаридных остатков, каждый из которых представляет собой производное аминогексозы — обычно D-глюкозамина или D-галактозамина. По меньшей мере один из сахаров в повторяющемся дисахаридном остатке гликозаминогликана содержит кислотную карбоксильную или сульфатную группу, несущую при pH 7 отрицательный заряд.

Примером кислой гексозы может служить D-глюкуронат, образующийся из D-глюкозы путем ее окисления по шестому атому углерода. Карбоксильная группа в положении 6 диссоциирует при pH, близких к 7:

Гликозаминогликаны относятся к гетерополисахаридам, так как они состоят из чередующихся остатков моносахаридов двух разных типов (табл. 8.15, рис. 8.16).

Таблица 8.15

Моносахаридные компоненты полисахаридов соединительной ткани.

В названии «мукополисахариды» приставка муко указывает на то, что эти полисахариды были получены впервые из муцина — смазывающего протеогликана, содержащегося в слизистых выделениях. Впоследствии термин «кислые мукополисахариды» стал использоваться применительно к кислым полисахаридам различных тканей позвоночных.

Протеогликаны присутствуют в гелеобразном основном веществе («межклеточном цементе»), заполняющем в большинстве тканей пространство между клетками. Кроме того, они содержатся в хрящах, сухожилиях и коже, а также в синовиальной жидкости, выполняющей функцию смазки в суставах.

Мукополисахариды делят на нейтральные, которые состоят из N-ацетил-D-глюкозам и на и маннозы, и кислые — содержащие большое количество уроновых кислот и сульфатов. В слизи всегда содержится много мукополисахаридов. Они образуются в результате многократного повторения структурных единиц из дисахаридов, полученных соединением гексозных аминосахаров с уроновыми кислотами.

Рис. 8.16. Моносахаридные компоненты полисахаридов соединительной ткани.

Гиалуроновая кислота — это гликозаминогликан межклеточного основного вещества тканей животных, она обнаружена в подкожном слое и стекловидном теле. Состоит из повторяющихся единиц дисахарида, в котором D-глюкуроновая кислота образует с N-ацетил-О-глюкозамином гликозидные связи:

Гиапуроновая кислота образует очень вязкие, гелеобразные растворы. Она часто встречается в сочетании с другими гликозаминогликанами. В качестве лекарственного препарата гиалуроновая кислота используется при лечении артритов — заболеваний суставов.

Секретируемый некоторыми патогенными бактериями фермент гиалуронидаза способен гидролизовать гликозидные связи гиалуроновой кислоты и тем самым облегчать проникновение бактерий в ткани.

Фермент гиалуронидаза позвоночных в процессе оплодотворения гидролизует гликозаминогликаны внешней оболочки яйцеклетки, делая ее проницаемой для сперматозоида.

В протеогликанах хрящей молекулы гликозаминогликанов ковалентно связаны с белком.

Типичный протеогликан хрящевой ткани содержит около 150 полисахаридных цепей с молекулярной массой 20 000 каждая; они (в виде боковых цепей) ковалентно присоединены к «сердцевинным» полипептидам. Такие протеогликаны представляют собой сильно гидратированные структуры.

Мукополисахарид хондроитин — основной полисахарид протсогликанов хряща. По составу почти идентичен гиалуроновой кислоте, но вместо остатков М-ацетил-О-глюкозамина он содержит М-ацетил-Э-галактозамин. В его состав входят сернокислые эфирные группы — хондроитинсульфаты А, В и С. Хондроитинсульфаты, А и С содержат D-глюкуроновую кислоту, а хондроитинсульфат В (дерматансульфат) — L-идуроновую кислоту.

Дерматансульфат кожи также содержит чередующиеся остатки двух разных сахаров (табл. 8.15).

Еще один важный гликозаминогликан — гепарин:

Гепарин образуется лишь в клетках, присутствующих в выстилающем слое стенок артерий. В его состав входят повторяющиеся единицы из остатков шести сахаров, каждая из которых представляет собой последовательность чередующихся остатков сульфопроизводных М-ацетил-Э-глюкозамина и D-идуроната. Он содержит большое количество сульфатов.

Гепарин — мощный ингибитор свертывания крови; он предотвращает образование тромбов в циркулирующей крови. Выделенный из легочной ткани гепарин используется в медицине для предотвращения свертывания донорской крови, а также для предупреждения свертывания крови в сосудах при различных патологических состояниях, например после приступов стенокардии и тяжелых травм.

Большинство углеводов содержит сиаловые кислоты, сульфаты, уроновые кислоты. благодаря чему клеточная поверхность в нейтральной среде имеет отрицательный электрический заряд. При возникновении межклеточных связей, повидимому, важную роль играют ионы Са² которые могут связывать две отрицательно заряженные группы на поверхности соседних клеток. Поэтому при разделении клеток их обрабатывают реагентом ЭДТА, связывающим Са²*. Однако только действием ионов Са²⁺ невозможно объяснить, с чем связана тканевая специфичность клеток при образовании контактов.

В нормальных клетках печени поверхностный слой содержит гепарансульфат как основной компонент. При злокачественной опухоли в печени повышается содержание хондроинтинсульфата, а содержание гепарансульфата падает. Сцепление клеток при этом уменьшается, что, возможно, связано с различным распределением в нормальных и раковых клетках мукополисахаридов, которые являются центрами инициации слипания клеток под действием фактора конканавалина А.

В табл. 8.16 отображены общие биологические функции углеводов.

Биологические функции углеводов

Таблица 8.16