HEPARAN SULPATE: FUNCTION, SYNTHESIS, RELASYON SA MGA SAKIT - BIOLOGY - 2026

Ang heparan sulfate ay isang extracellular matrix proteoglycan. Bilang karagdagan, umiiral ito sa ibabaw ng cell ng iba't ibang mga cell, kabilang ang cutaneous fibroblast at ang pader ng aorta. Ang Heparan sulfate ay matatagpuan sa libreng porma o sa pamamagitan ng paglikha ng iba't ibang mga heparan sulfate proteoglycans (HSPG).

Kabilang sa mga HSPG na kilala ay ang mga bahagi ng mga lamad ng cell (syndecanes), ang mga na-angkla sa lamad ng cell (glypicans) at ang mga bumubuo ng extracellular matrix (perlecan, agrin at collagen XVIII).

Kemikal na istraktura ng heparan sulfate: Pinagmulan: Roland Mattern

Ang Heparan sulfate, tulad ng heparin, ay bahagi ng pamilya glycosaminoglycan. Sa katunayan, ang mga ito ay istruktura na magkatulad, ngunit ang mga maliit na pagkakaiba ay gumagawa ng mga ito ay may iba't ibang mga pag-andar.

Binubuo ito ng masaganang yunit ng D-glucuronic acid na may mga subunits ng N-acetylglucosamine nang paulit-ulit at halili. Naglalaman din ito ng mga residue ng D-glucosamine na maaaring sulfated o acetylated.

Heparan sulpate ay magagawang magbigkis partikular sa ilang mga protina, ang mga ito ay tinatawag na HSBP para sa acronym nito sa Ingles (Heparan Sulfate-Binding Proteins).

Ang HSBPs ay isang heterogenous set ng mga protina, bawat isa na may kaugnayan sa iba't ibang mga proseso ng physiological tulad ng: ang immune system, ang mga istruktura ng istruktura ng extracellular matrix, pagkabit ng cell, morphogenesis, lipid metabolismo o pag-aayos ng cell, bukod sa iba pa.

Sa kahulugan na ito, ang ilan sa mga istruktura na nagbubuklod sa heparan sulfate ay maaaring mabanggit: mga cytokine, chemokines, coagulation factor, paglaki ng mga kadahilanan, pandagdag sa mga protina, collagen fibers, vitronectin, fibronectin, transmembrane receptors (TLR4) o mga protina pagdikit ng cell, bukod sa iba pa.

Mga Tampok

Ang Heparan sulfate sa extracellular matrix ay may kakayahang makipag-ugnay sa iba't ibang mga molekula, tulad ng mga protina ng matris mismo at mga kadahilanan ng paglago.

Ang Heparan sulfate ay sinasabing kumikilos bilang 1) libre 2) o nakadikit sa HSBP sa extracellular matrix o sa ibabaw ng mga lamad ng cell, depende sa mga pangyayari at pangangailangan.

Kapag ito ay kumikilos nang malaya, ang mga fragment ay gumagamit ng isang natutunaw na form. Ang Heparan sulfate ay kapaki-pakinabang sa pamamaga o sa mga proseso ng pagkasira ng tisyu, upang mag-ambag ito sa pagkumpuni ng tisyu sa ilalim ng mga kondisyon ng physiological.

Sa antas ng dendritik cell, may kakayahang magbubuklod at pag-activate ng mga receptor ng TLR4. Ito ang nag-uudyok sa dendritic cell na maging mature at gumanap ang mga function nito bilang isang antigen-presenting cell.

Ang Cardiac fibroblast ay nagtataglay din ng mga receptor na ito at sa antas na ito ang kanilang pag-activate ay nagtataguyod ng pagtaas sa interleukin -1ß (IL1- ß) at ang pagpapahayag ng mga receptor ng ICAM-1 at VCAM-1. Ipinapakita nito na aktibong nakikilahok sa pag-aayos ng cardiac tissue.

Sa kabilang banda, pinoprotektahan ng heparan sulfate ang integridad ng vascular endothelium. Kabilang sa mga kilalang kilos sa antas na ito ay: kinokontrol nito ang dami ng mga lipid sa endothelium, nag-iimbak ng mga kadahilanan ng paglago at nakikilahok sa pagbubuklod ng enzyme superoxide dismutase sa endothelium (antioxidant action).

Ang lahat ng mga pag-andar na ito ay pinipigilan ang labis na paglaki ng protina sa espasyo ng maluwang.

Sintesis

Ang Heparan sulfate ay synthesized ng karamihan sa mga cell, lalo na ang fibroblast.

Gayunpaman, pinaniniwalaan na ang mga endothelial cells ng vascular wall ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa regulasyon ng coagulation at thrombotic na mga proseso.

Nakita na marami sa mga pagkilos nito ay may kinalaman sa pagsugpo ng pagsasama-sama ng platelet at pag-aktibo at pagpapawalang-bisa ng clot sa pamamagitan ng pag-activate ng plasminogen.

Samakatuwid, pinaniniwalaan na ang mga selula na ito ay synthesize ng hindi bababa sa 5 mga uri ng heparan sulfate at ang ilan sa mga ito ay nagbubuklod sa ilang mga kadahilanan ng clotting. Kabilang sa mga enzymes na kasangkot sa synthesis ng heparan sulfate ay glycosyltransferases, sulfotransferases, at epimerase.

Heparan sulpate at cancer

Parehong heparan sulpate at heparan sulfate proteoglycans (HSPG) ay kasangkot sa iba't ibang mga mekanismo na nagtataguyod ng ilang mga oncogenikong pathologies.

Bilang karagdagan, nakita na mayroong sobrang overpression ng HSPG sa mga cell ng suso, pancreas o colon cancer, bukod sa iba pa.

Kabilang sa mga kadahilanan na kasangkot ay, ang mga karamdaman sa biosynthesis ng heparan sulfate at HSGP, mga pagbabago sa istruktura ng parehong mga molekula, panghihimasok sa regulasyon ng apoptosis, pagpapasigla ng pag-iwas ng immune system, nadagdagan synthesis ng heparanases.

Mga karamdaman sa biosynthesis at pagbabago sa istruktura

Ito ay pinaniniwalaan na ang isang karamdaman sa heparan sulfate biosynthesis o mga pagbabago sa istruktura sa HSPG ay maaaring maimpluwensyahan ang pag-unlad at pag-unlad ng ilang mga uri ng neoplasms at solidong mga bukol.

Ang isa sa mga mekanismo ng oncogenic induction ay ang overstimulation ng fibroblast na paglaki ng kadahilanan ng paglago ng binagong HSPG; sa gayon ang pagtaas ng kapasidad ng mitotic at synthesis ng DNA ng mga selula ng kanser (tumor angiogenesis).

Gayundin, kumikilos ito sa pagpapasigla ng mga receptor factor ng paglago ng platelet, na may katulad na mga kahihinatnan.

Ang regulasyon ng apoptosis

Ang Heparan sulfate at HSPG ay natagpuan din na may mahalagang papel sa regulasyon ng cell apoptosis, pati na rin ang cell senescence (pagtanda).

Pag-iwas sa immune system

Ang isa pang mekanismo na kasangkot ay ang kakayahang sugpuin ang tugon ng cellular, na pabor sa pag-unlad ng tumor dahil sa pag-iwas sa immune system.

Bukod dito, ang heparan sulfate proteoglycans ay maaaring magsilbing biomarkers ng pagkakaroon ng cancer at sa baybayin ay maaaring magamit bilang target para sa immunotherapy na may mga tiyak na antibodies o iba pang mga gamot.

Naaimpluwensyahan din nila ang likas na kaligtasan sa sakit, dahil kilala na ang mga cell ng NK ay isinaaktibo laban sa mga selula ng cancer kapag nagbubuklod sila sa mga HSGP, sa pamamagitan ng pagkilala ng ligand ng natural na cytotoxic receptor (NCR).

Gayunpaman, ang mga cell ng kanser ay nagtataguyod ng isang pagtaas sa mga heparanase enzymes, na nagreresulta sa nabawasan na pakikipag-ugnayan ng mga receptor ng cell ng NK killer na may HSGP (NCR-HSPG).

Tumaas na pagkita ng cell

Sa wakas, ang mga istruktura ng heparan sulfate at binagong HSPG ay nauugnay sa estado ng cellular pagkita ng kaibhan. Ang mga cell na overexpress na binago ang heparan sulfate molekula ay kilala upang bawasan ang kakayahang magkaiba at madagdagan ang kakayahang umunlad.

Ang pagkasira ng heparan sulfate

Ang pagtaas ng synthesis ng ilang mga enzyme, tulad ng heparanases, metalloproteinases, pati na rin ang pagkilos ng reaktibo na species ng oxygen at leukocytes, na kumikilos sa pamamagitan ng pagpapabagal sa parehong heparan sulfate at HSPG.

Ang nadagdagang heparanas ay sumisira sa integridad ng endothelium at pinatataas ang posibilidad ng metastasis ng kanser.

Ang receptor ng virus

Ito ay pinaniniwalaan na ang heparan sulfate peptidoglycan ay maaaring kasangkot sa pagbubuklod ng HPV virus sa cell surface. Gayunpaman, marami pa ring mga kontrobersya tungkol dito.

Sa kaso ng herpesvirus, mas malinaw ang larawan. Ang Herpesvirus ay may mga protina sa ibabaw na tinatawag na VP7 at VP8 na nagbubuklod sa mga nalalabi na heparan sulfate sa ibabaw ng cell. Kasunod nito, nangyayari ang pagsasanib.

Sa kabilang banda, sa impeksyong dengue, ang pagbubuklod ng virus sa cell ay pinapaboran ng mga negatibong singil na nagtataglay ng heparan sulfate, na nakakaakit ng virus.

Ginagamit ito bilang isang coreceptor, pinadali ang diskarte ng virus sa ibabaw ng cell, upang mamaya magbigkis sa isang receptor na nagpapahintulot sa virus na pumasok sa cell (endocytosis).

Ang isang katulad na mekanismo ay nangyayari sa kaso ng respiratory syncytial virus, dahil ang protina sa ibabaw ng protina ng G ay nagbubuklod sa heparan sulfate, at pagkatapos ay nagbubuklod sa chemokine receptor (CX3CR1). Ito ay kung paano pinamamahalaan ng virus na pumasok sa host cell.

Heparan sulfate at ang kaugnayan nito sa sakit na Alzheimer at Parkinson

Sa pag-aaral ng mga sakit na ito, natagpuan ng mga mananaliksik na mayroong isang intracellular degradation o pagbabago ng mga fibrils ng Tau protein, kapag nagbubuklod sila sa heparan sulfate peptidoglycans.

Ang mekanismo ay lilitaw na katulad ng pagkabulok na ginawa ng mga prion. Nagdudulot ito ng mga sakit na neurodegenerative na tinatawag na tauopathies at synucleopathies, tulad ng Alzheimer's, disease's Pick, Parkinson's o Huntington's disease, bukod sa iba pa.

Mga Sanggunian

1. Heparan sulpate. Wikipedia, Ang Malayang Encyclopedia. 8 Abril 2019, 14:35 UTC. 5 Ago 2019, 03:27 wikipedia.org.
2. Nagarajan A, Malvi P, Wajapeyee N. Heparan Sulfate at Heparan Sulfate Proteoglycans sa Cancer Initiation at Progress. Front Endocrinol (Lausanne). 2018; 9: 483. Magagamit mula sa: ncbi.nlm
3. Kovensky, J. Heparan sulfates: pag-aaral sa istruktura at pagbabago ng kemikal. 1992. Inilahad ang tesis upang makuha ang antas ng Doctor of Chemical Sciences mula sa Unibersidad ng Buenos Aires. Magagamit sa: digital library.
4. García F. Mga Batayan ng immunobiology. 1997. Unang edisyon. National Autonomous University of Mexico. Magagamit sa: books.google.co.ve
5. "Tauopathy." Wikipedia, Ang Malayang Encyclopedia. 7 Nov 2018, 09:37 UTC. 9 Ago 2019, 14:45 en.wikipedia.org.
6. Velandia M, Castellanos J. Dengue virus: istraktura at viral cycle. Impeksyon 2011; 15 (1): 33-43. Magagamit sa: scielo.org
7. García A, Tirado R, Ambrosio J. Ang pathogenesis ng virus ng respiratory syncytial ng tao ay isang panganib na kadahilanan para sa pagbuo ng hika ng pagkabata? Journal ng Faculty of Medicine ng UNAM. 2018; 61 (3): 17-30. Magagamit sa: medigraphic.com