成分揭秘之細胞基質糖胺聚糖
作者：濯清源
日期：2024-01-29 19:09:45
早在上世紀90年代，歐萊雅集團就開始了對皮膚相關的糖生物學研究，在不斷探索皮膚衰老過程相關機制的過程中，歐萊雅研究人員發現了皮膚抗衰的關鍵靶點—糖胺聚糖（GAGs），正是源于此才誕生了近幾年大火的玻色因。今天就帶大家來了解下細胞基質糖胺聚糖?。?！
糖胺聚糖的簡介
糖胺聚糖，又稱粘多糖，也是氨基多糖或酸性多糖，主要存在于高等動物結締組織中，植物中也有發現。
雜多糖，是兩種或兩種以上不同單糖分子組成的多糖。自然界存在的雜多糖通常只含有兩種不同的單糖，并且大都與脂類或蛋白質結合，構成結構十分復雜的糖脂和糖蛋白。糖胺聚糖屬于雜多糖，一般化學分子結構為不分支的長鏈聚合物，由含己糖醛酸（角質素除外）和己糖胺成分的重復復合單位構成。
在體內糖胺聚糖以蛋白聚糖的形式存在，但透明質酸是例外，與其他糖胺聚糖有很大的不同，它不被硫酸化，不與蛋白質共價結合，而是以游離形式或非共價復合體形式存在，它結構雖較簡單但相對分子質量很大，它是唯一不限于動物組織并也產生于細菌中的糖胺聚糖。
糖胺聚糖的生物合成與功能
糖胺聚糖的合成路徑
糖胺聚糖是由氨基糖和醛酸組成的線性多糖,其合成路徑包括多個步驟。首先,葡萄糖經過一系列反應形成氨基糖，然后與醛酸脫水縮合形成單體。多個單體分子通過糖苷鍵連接形成線性多糖。
糖胺聚糖的生物功能
糖胺聚糖具有多種生物功能,包括調節細胞生長和分化維持血管壁完整性、抑制血小板聚集、參與免疫應答等。此外,糖胺聚糖還具有結合和轉運氨基酸、維他命和激素等生物活性物質的作用。
糖胺聚糖可分為5個主要類別
1.透明質酸（HA)
是一種由雙糖（D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺）基本結構組成的糖胺聚糖，為細胞外基質的主要成分之一。玻尿酸廣泛存在于結締組織、上皮組織和神經組織中。
2.硫酸軟骨素(CS)
硫酸軟骨素(CS)是共價連接在蛋白質上形成蛋白聚糖的一類糖胺聚糖。硫酸軟骨素廣泛分布于動物組織的細胞外基質和細胞表面，糖鏈由交替的葡萄糖醛酸和N-乙酰半乳糖胺(又稱N-乙酰氨基半乳糖)二糖單位組成，通過一個似糖鏈接區連接到核心蛋白的絲氨酸殘基上。
3.硫酸角質素(KS)
又稱硫酸角質，與蛋白質形成結合體存在于哺乳類的角膜、椎間板、軟骨和動脈中，也就是以蛋白多糖（proteoglgcan）形式存在的一種粘多糖。在多數情況下和硫酸軟骨素共存，也有時兩者只有一個蛋白質部分。硫酸角質素是以D-半乳糖和N-乙酰葡糖胺-6-硫酸形成的雙糖作為主要重復單位，一部分半乳糖在6位上被硫酸化或分枝成別的糖鏈。有的硫酸角質素也含有少量巖藻糖，硅鋁酸，這種細微的不均一的結構，是組織上的特異性。從與蛋白質結合的形式上來看，在角膜的硫酸角質素是N-乙酰葡糖胺和天門冬氨酸以N-糖苷鍵相結合，而軟骨等骨骼系統的硫酸角質素是N-乙酰葡糖胺和絲氨酸、蛋氨酸以 O－糖苷鍵相結合而彼此不同。不論哪一種情況，在結合區附近，均尚有數分子甘露糖存在。
4.硫酸皮膚素(DS)
由D-葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖以α-1,4-糖苷鍵連接而成的重復二糖單位組成的多糖，并在N-乙酰氨基半乳糖的C-4位或C-6位羥基上發生硫酸酯化。由于含有硫酸基團，整個cs分子呈現很強的負電性，易與蛋白質共價結合組成蛋白聚糖，同時也是其發揮生物學作用的重要基礎。
5.硫酸乙酰肝素和肝素(HP)
由D－葡萄糖醛酸和N－硫酸－D－葡萄糖胺組成，存在于肝、心臟、淋巴組織和血液中，是動物體內一種天然抗凝血物質。臨床上主要用于血栓栓塞性疾病、心肌梗死、心血管手術、心臟導管檢查、體外循環、血液透析等。
糖胺聚糖的抗老功能
1 糖胺聚糖與細胞凋亡
研究表明,糖胺聚糖可通過調節細胞信號轉導通路抑制細胞凋亡。在細胞凋亡過程中,線粒體膜電位下降,細胞色素C釋放,而糖胺聚糖可抑制這些現象的發生。此外,糖胺聚糖還能增強抗凋亡基因Bcl-2的表達,從而抑制細胞凋亡。
2 糖胺聚糖與端粒長度
端粒是染色體末端的結構,其長度反映了細胞的衰老程度。研究發現,糖胺聚糖能夠延長端粒長度,從而延長細胞壽命。這一作用機制可能與糖胺聚糖調節細胞代謝、減少氧化應激等有關。
3 糖胺聚糖與調節免疫反應
免疫系統在衰老過程中起著重要作用。研究表明，糖胺聚糖具有免疫調節作用,可增強免疫細胞的活性，提高機體的免疫力，對延緩衰老具有積極意義。
4 糖胺聚糖與抗氧化應激
糖胺聚糖具有抗氧化作用，能夠清除體內的自由基,減少氧化應激對細胞的損傷。這有助于延長細胞壽命,進而延緩整個機體的衰老過程。
5 糖胺聚糖與皮膚衰老
研究表明,皮膚中糖胺聚糖的含量與皮膚年齡呈負相關。補充外源性糖胺聚糖可改善皮膚質地,提高皮膚含水量,延緩皮膚衰老。
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