HEPARAN SULFATE: CHỨC NĂNG, TỔNG HỢP, MỐI LIÊN HỆ VỚI BỆNH TẬT - SINH HỌC - 2026

Các sulfate heparan là một ngoại bào ma trận proteoglycan. Ngoài ra, nó tồn tại trên bề mặt tế bào của nhiều tế bào khác nhau, bao gồm cả nguyên bào sợi ở da và thành của động mạch chủ. Heparan sulfate có thể được tìm thấy ở dạng tự do hoặc bằng cách tạo ra nhiều loại proteoglycan heparan sulfate (HSPG).

Trong số các HSPG đã được biết đến là những HSPG là một phần của màng tế bào (syndecanes), những HSPG gắn liền với màng tế bào (glypicans) và những HSPG cấu thành nên chất nền ngoại bào (perlecan, agrin và collagen XVIII).

Cấu trúc hóa học của heparan sulfat: Nguồn: Roland Mattern

Heparan sulfat, giống như heparin, là một phần của họ glycosaminoglycan. Trên thực tế, chúng rất giống nhau về mặt cấu trúc, nhưng những khác biệt nhỏ khiến chúng có những chức năng khác nhau.

Nó bao gồm các đơn vị axit D-glucuronic dồi dào với các tiểu đơn vị N-acetylglucosamine lặp đi lặp lại và luân phiên. Nó cũng chứa dư lượng D-glucosamine có thể được sulfat hóa hoặc acetyl hóa.

Heparan sulfate có thể liên kết rất đặc biệt với một số protein, chúng được gọi là HSBP theo từ viết tắt của nó trong tiếng Anh (Heparan Sulfate-Binding Proteins).

HSBPs là một tập hợp các protein không đồng nhất, mỗi protein liên quan đến các quá trình sinh lý khác nhau như: hệ thống miễn dịch, các protein cấu trúc của chất nền ngoại bào, sự ghép nối tế bào, hình thành, chuyển hóa lipid hoặc sửa chữa tế bào, trong số những người khác.

Theo nghĩa này, một số cấu trúc liên kết với heparan sulfat có thể kể đến: cytokine, chemokine, yếu tố đông máu, yếu tố tăng trưởng, protein bổ thể, sợi collagen, vitronectin, fibronectin, thụ thể xuyên màng (TLR4) hoặc protein kết dính tế bào, trong số những người khác.

Đặc trưng

Heparan sulfat trong chất nền ngoại bào có khả năng tương tác với các phân tử khác nhau, chẳng hạn như protein của chính chất nền và các yếu tố tăng trưởng.

Heparan sulfat được cho là hoạt động như 1) tự do 2) hoặc gắn với HSBP trong chất nền ngoại bào hoặc trên bề mặt của màng tế bào, tùy thuộc vào hoàn cảnh và nhu cầu.

Khi nó hoạt động tự do, nó phân mảnh thông qua một dạng hòa tan. Heparan sulfate rất hữu ích trong quá trình viêm hoặc tổn thương mô, do đó nó góp phần sửa chữa mô trong điều kiện sinh lý.

Ở cấp độ tế bào đuôi gai, nó có khả năng liên kết và kích hoạt các thụ thể TLR4. Điều này kích hoạt tế bào đuôi gai trưởng thành và thực hiện các chức năng của nó như một tế bào trình diện kháng nguyên.

Nguyên bào sợi tim cũng sở hữu các thụ thể này và ở mức độ này sự hoạt hóa của chúng thúc đẩy sự gia tăng interleukin -1ß (IL1- ß) và sự biểu hiện của các thụ thể ICAM-1 và VCAM-1. Điều này cho thấy nó tham gia tích cực vào quá trình sửa chữa các mô tim.

Mặt khác, heparan sulfat bảo vệ tính toàn vẹn của nội mạc mạch máu. Trong số các hoạt động nổi bật nhất ở cấp độ này là: nó điều chỉnh lượng lipid trong nội mô, lưu trữ các yếu tố tăng trưởng và tham gia vào liên kết của enzyme superoxide dismutase trên nội mô (hoạt động chống oxy hóa).

Tất cả các chức năng này ngăn chặn sự thoát mạch của protein vào không gian ngoại mạch.

Tổng hợp

Heparan sulfat được tổng hợp bởi hầu hết các tế bào, đặc biệt là nguyên bào sợi.

Tuy nhiên, người ta tin rằng các tế bào nội mô của thành mạch đóng vai trò cơ bản trong việc điều hòa các quá trình đông máu và tạo huyết khối.

Người ta đã thấy rằng nhiều hành động của nó có liên quan đến việc ức chế kết tập tiểu cầu và hoạt hóa và làm tan cục máu đông bằng cách kích hoạt plasminogen.

Do đó, người ta tin rằng những tế bào này tổng hợp ít nhất 5 loại heparan sulfat và một số chúng liên kết với một số yếu tố đông máu nhất định. Trong số các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp heparan sulfat là glycosyltransferase, sulfotransferase và epimerase.

Heparan sulfat và ung thư

Cả heparan sulfate và heparan sulfate proteoglycan (HSPG) đều tham gia vào các cơ chế khác nhau thúc đẩy một số bệnh lý gây ung thư.

Ngoài ra, người ta đã thấy rằng có sự biểu hiện quá mức của HSPG trong các tế bào ung thư vú, tuyến tụy hoặc ung thư ruột kết, trong số những người khác.

Trong số các yếu tố liên quan là, rối loạn sinh tổng hợp heparan sulfat và HSGP, thay đổi cấu trúc của cả hai phân tử, can thiệp vào quá trình điều hòa quá trình apoptosis, kích thích sự trốn tránh của hệ thống miễn dịch, tăng tổng hợp các heparanase.

Rối loạn sinh tổng hợp và thay đổi cấu trúc

Người ta tin rằng rối loạn sinh tổng hợp heparan sulfat hoặc thay đổi cấu trúc trong HSPG có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và tiến triển của một số loại ung thư và khối u rắn.

Một trong những cơ chế của cảm ứng gây ung thư là sự kích thích quá mức của các thụ thể yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi bởi HSPG đã sửa đổi; do đó làm tăng khả năng phân bào và tổng hợp DNA của tế bào ung thư (tạo mạch khối u).

Tương tự như vậy, nó hoạt động trên sự kích thích các thụ thể yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu, gây ra hậu quả tương tự.

Quy định của quá trình apoptosis

Heparan sulfat và HSPGs cũng được phát hiện đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình chết rụng của tế bào, cũng như sự lão hóa của tế bào (lão hóa).

Lẩn tránh hệ thống miễn dịch

Một cơ chế khác có liên quan là khả năng ngăn chặn phản ứng của tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiến triển của khối u do sự trốn tránh của hệ thống miễn dịch.

Hơn nữa, các proteoglycan heparan sulfat có thể đóng vai trò là dấu hiệu sinh học về sự hiện diện của ung thư và do đó có thể được sử dụng làm mục tiêu cho liệu pháp miễn dịch với các kháng thể cụ thể hoặc các loại thuốc khác.

Chúng cũng ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch bẩm sinh, vì người ta đã biết rằng tế bào NK được kích hoạt chống lại tế bào ung thư khi chúng liên kết với HSGP, thông qua việc nhận biết phối tử bởi thụ thể độc tế bào tự nhiên (NCR).

Tuy nhiên, các tế bào ung thư thúc đẩy sự gia tăng các enzym heparanase, dẫn đến giảm tương tác của các thụ thể của tế bào tiêu diệt NK với HSGP (NCR-HSPG).

Tăng biệt hóa tế bào

Cuối cùng, cấu trúc của heparan sulfat và HSPG biến đổi có liên quan đến trạng thái biệt hóa tế bào. Các tế bào biểu hiện quá mức các phân tử heparan sulfat đã biến đổi được biết là làm giảm khả năng biệt hóa và tăng khả năng tăng sinh.

Sự thoái hóa của heparan sulfat

Tăng tổng hợp các enzym nhất định, chẳng hạn như heparanase, metalloproteinase, cũng như hoạt động của các loài oxy phản ứng và bạch cầu, hoạt động bằng cách phân giải cả heparan sulfate và HSPG.

Heparanas gia tăng phá hủy tính toàn vẹn của nội mạc và làm tăng khả năng di căn ung thư.

Thụ thể vi rút

Người ta tin rằng heparan sulfat peptidoglycan có thể tham gia vào quá trình liên kết của virus HPV với bề mặt tế bào. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi về nó.

Trong trường hợp herpesvirus, bức tranh rõ ràng hơn nhiều. Herpesvirus có các protein bề mặt gọi là VP7 và VP8 liên kết với các gốc heparan sulfat trên bề mặt tế bào. Sau đó, phản ứng tổng hợp xảy ra.

Mặt khác, trong nhiễm trùng sốt xuất huyết, sự gắn kết của vi rút với tế bào được ưu tiên bởi các điện tích âm mà heparan sulfat sở hữu, thu hút vi rút.

Chất này được sử dụng như một cơ quan thụ cảm cốt lõi, tạo điều kiện thuận lợi cho vi-rút tiếp cận bề mặt tế bào, để sau đó liên kết với một thụ thể cho phép vi-rút xâm nhập vào tế bào (endocytosis).

Một cơ chế tương tự cũng xảy ra trong trường hợp vi rút hợp bào hô hấp, vì protein G bề mặt của vi rút liên kết với heparan sulfat, và sau đó liên kết với thụ thể chemokine (CX3CR1). Đây là cách vi rút quản lý để xâm nhập vào tế bào chủ.

Heparan sulfat và mối quan hệ của nó với bệnh Alzheimer và Parkinson

Trong quá trình nghiên cứu những căn bệnh này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng có sự suy thoái hoặc thay đổi nội bào của các sợi protein Tau, khi chúng liên kết với peptidoglycans heparan sulfat.

Cơ chế dường như tương tự như sự suy thoái do prion tạo ra. Điều này gây ra các rối loạn thoái hóa thần kinh được gọi là bệnh lý tauopathies và bệnh nhân tổng hợp, chẳng hạn như bệnh Alzheimer, bệnh Pick, bệnh Parkinson hoặc bệnh Huntington, trong số những bệnh khác.

Người giới thiệu

1. Heparan sulfat. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí. Ngày 8 tháng 4 năm 2019, 14:35 UTC. Ngày 5 tháng 8 năm 2019, 03:27 wikipedia.org.
2. Nagarajan A, Malvi P, Wajapeyee N. Heparan Sulfate và Heparan Sulfate Proteoglycans trong Khởi đầu và Tiến triển Ung thư. Front Endocrinol (Lausanne). 2018; 9: 483. Có sẵn từ: ncbi.nlm
3. Kovensky, J. Heparan sulfates: nghiên cứu cấu trúc và biến đổi hóa học. 1992. Luận án được trình bày để lấy bằng Tiến sĩ Khoa học Hóa học tại Đại học Buenos Aires. Có tại: thư viện số.
4. García F. Các nguyên tắc cơ bản của sinh học miễn dịch. 1997. Lần xuất bản đầu tiên. Đại học Tự trị Quốc gia Mexico. Có tại: books.google.co.ve
5. "Bệnh viêm âm đạo." Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí. Ngày 7 tháng 11 năm 2018, 09:37 giờ UTC. Ngày 9 tháng 8 năm 2019, 14:45 en.wikipedia.org.
6. Velandia M, Castellanos J. Virus Dengue: cấu trúc và chu trình virus. Lây nhiễm. 2011; 15 (1): 33-43. Có tại: scielo.org
7. García A, Tirado R, Ambrosio J. Cơ chế bệnh sinh của virus hợp bào hô hấp ở người có phải là yếu tố nguy cơ phát triển bệnh hen suyễn ở trẻ em không? Tạp chí Khoa Y của UNAM. 2018; 61 (3): 17-30. Có tại: medigraphic.com