|
Prin asemanare cu rolul protector al partii glucidice din glicoproteine impotriva actiunii proteazelor, se poate afirma ca glicocalixul protejeaza structura membranei celulare impotriva agresiunilor fizico (bio) chimice. Lucrul acesta nu este departe de realitatea biologica. Modul in care el este structurat, confera membranei rezistenta mecanica, controland accesul catre structurile profunde ale sale, deci catre bistratul lipidic si catre componentele proteice ale acestuia. Rolul acesta este cu atat mai important cu cat accesibilitatea factorilor agresivi este mai mare. Aceasta este o motivatie pentru care celulele sanguine sau polii apicali ai celulelor epiteliale dispuse in monostrat au glicocalixul abundent. Mai mult in anumite situatii in care agresiunile pot fi mai accentuate, membranele sunt protejate de secretii glicoproteice abundente (de exemplu in mucoasele gastrice si intestinale). Dar glicocalixul nu este, nici pe departe, important numai pentru acest aspect. Prin componentele acide din structura lor (acizii sialici, acizii uronici, gruparile sulfat), lanturile oligo-/poli-zaharidice ale glicocalixului participa la sarcina negativa a suprafetei celulare. Incarcatura negativa a suprafetei celulare, o caracteristica general valabila tuturor celulelor, face ca interactiunea dintre acestea sa nu se poata realiza decat sub control celular, in zone (microdomenii) ale membranelor inalt specializate in realizarea acestei functii. In aceste zone se formeaza ceea ce numim jonctiuni celulere, structuri specializate ale membranelor cu organizari si functii diverse. Stabilirea jonctiunilor celulare are la baza fenomene de recunoastere celulara in care sunt implicate si componente glucidice ale membranelor. Participarea structurilor glucidice (de regula prin glucidul terminal) in fenomenele de recunoastere celulara reprezinta o explicatie pentru care glucoza nu se gaseste in pozitie terminala ; glucoza este glucidul aflat liber in umorile organismelor si ar competitiona structurile glucidice ale glicocalixului in interactiunile pe care ar trebui sa le stabileasca in diferitele procese de recunoastere. Asadar componentele structurale ale glicocalixului (componentele glucidice ale membranelor) sunt implicate in fenomene de recunoastere celulara, cu rol in organizarea de tesuturi si organe, atat prin interactiuni ale celulelor intre ele, cat si prin aderarea acestora la substrate extracelulare (la componente ale matricei extracelulare). Se formeaza astfel structuri cu caracter permanent, sau cu existenta de lunga durata. In ciuda caracterului lor permanent sau de lunga durata, aceste structuri nu trebuie intelese ca rigide. Ele sunt intr-o permanenta dinamica, raspunzand nevoilor celulei in ceea ce priveste amploarea lor, sau capacitatea de a se forma si desface in diferite zone ale membranelor celulare. Caracterul permanent sau de lunga durata al existentei lor trebuie astfel inteles in sensul ca intodeauna celulele prezinta asemenea structuri necesare organizarii tesuturilor. Fenomenele de recunoastere celulara sunt implicate si in procese biologice in care interactiunile dintre celulele participante sunt temporare si tranzitorii.
|
|  |
|
(ii) Fertilizarea este procesul prin care spermatozoidul fuzioneaza cu ovocitul. Pentru realizarea acestui proces, spermatozoizii trebuie sa ajunga in tractul reproducator feminin, unde sufera un fenomen de capacitare ce dureaza 5-6 ore la om. Capacitarea consta in modificari ale compozitiei lipidice si gkicoproteice a suprafetei capului spermatozoidului, ca si in cresterea metabolismului si motilitatii acestuia. Mecanismele acestor transformari structurale si functionale nu sunt cunoscute inca in detaliu. Ele sunt declansate de patrunderea anionului bicarbonat prin membrana spermatozoidului si activarea unei adenilat ciclaze. Spermatozoidul astfel capacitat poate traversa stratul celulelor foliculare ce inconjoara ovocitul, pentru a ajunge la zona pelucida un invelis glicoproteic al ovocitului, format din trei glicoproteine denumite ZP 1, ZP 2 si ZP 3. Ajuns aici, el se leaga de structuri O-glicozidice ale ZP 3, printr-o componenta a membranei zonei acrozomale, care prezinta, dupa toate probabilitatile, activitate lectinica. Zona pelucida actioneaza ca o bariera ce confera specificitate de specie fertilizarii, astfel incat aceasta nu se poate realiza intre elemente ale unor specii diferite. Eliminarea zonei pelucida a ovocitului permite fertilizarea elementelor apartinand unor specii diferite, insa zigotii hibrizi astfel obtinuti nu sunt viabili, nu se dezvolta. Interactiunea descrisa mai sus intre spermatozoid si ZP 3, declanseaza ceea ce se numeste acrozomala. Aceasta consta in eliberarea prin exocitoza a continutului vacuolei acrozomale, ca urmare a unui complex proces de semnalizare indus de legarea spermatozoidului la zona pelucida si care are ca efect cresterea concentratiei Ca 2+ in citosolul spermatozoidului. Enzimele eliberate ca urmare a reactiei acrozomale (proteaze si hialuronidaze) degradeaza local zona pelucida permitand spermatozoidului sa o penetreze ca sa ajunga la membrana ovocitului de care se leaga si cu care fuzioneaza. Fuziunea are la baza activitatea unei proteine de fuziune din membrana spermatozoidului expusa ca urmare a modificarilor induse de reactia acrozomala. Fertilizarea se sfarseste cu ceea ce se numeste reactia corticala a ovocitului, care impiedica polispermia, adica fuziunea mai multorspermatozoizi cu ovocitul. Aceasta confera protectia secundara (de lunga durata) impotriva polispermiei. O blocara primara (de scurta durata) a polispermiei are loc pe baza depolarizarii rapide a membranei ovocitului in momentul fuziunii cu spermatozoidul. Reactia corticala consta in activarea, in momentul fuziunii ovocit-spermatozoid, a unei cai de semnalizare prin fosfoinozitide (fosfatidilinozitoli) care are ca efect cresterea concentratiei Ca2+ in citosolul ovocitului si exocitarea continutului enzimatic al granulelor corticale ale acestuia. Enzimele eliberate prin reactia corticala modifica biochimic structura zonei pelucida, prin clivarea ZP 2 si degradarea componentei glucidice a ZP 3. Aceste modificari asigura rezistenta zonei pelucida la legarea altor spermatozoizi. Asadar doua dintre evenimentele esentiale ale procesului de fertilizare (reactie acrozomala a spermatozoidului si reactia corticala a ovocitului) implica participarea directa a unor structuri glucidice.
|
|
|
Exemplificam prin :
- (i) ceea ce se intampla la extravazarea leucocitelor in zonele de inflamare tisulara si
- (ii) prin implicarea structurilor glucidice in procesul de fertilizare.
(i) Extravazarea celulelor sanguine are loc printr-un proces al carui efect este trecerea lor prin celulele endoteliale din fluxul sanguin in tesuturi, fenomen denumit diapedeza. Diapedeza se produce sub actiunea unei varietati de stimuli, care depind de si diferentiaza procesele bilogice ce duc la extravazarea diferitelor tipuri de celule sanguine. Recrutarea leucocitelor aflate marginal in fluxul sanguin din vasele de sange ale zonelor inflamatorii, implica structurile glucidice ale glicocalixul acestora. Procesele inflamatorii duc la eliberarea de stimuli care actioneaza asupra unor receptori din membranele celulelor endoteliale, conducand la expunerea pe suprafata luminala a acestora (in ariile infalamate) a unor glicoproteine cu activitate lectinica, denumite P-selectine. P-selectinele (care fac parte din familia selelctinelor) nu se afla permanent in suprafata endoteliului, ele fiind stocate in membrana unor structuri veziculare din interiorul celulelor endoteliale si expuse tranzitoriu numai ca rezultat al stimulilor eliberati in procesele inflamatorii. P-selectinele au parteneri de actiune expusi permanent pe suprafata limfocitelor si anume structuri glucidice din glicocalixul acestora, numite antigene sialilale Lewis-x. Interactiunile dintre P-selectine si leucocite sunt de joasa afinitate ,. Facandu-se si desfacandu-se asigurand dinamica unui proces de rostogolire a leucocitelor pe suprafata endoteliului, incetinandu-le deplasarea. Simultan cu expunerea P-selectinelor la suprafata endoteliului, celulele endoteliale activate de stimuli eliberati in procesele inflamatorii exociteaza factorul de activare plachetara (PAF), un compus de natura fosfolipidica. Cele ce urmeaza descriu fenomenele ce se petrec in cazul particular al extravazarii limfocitelor T. Prin legarea de receptorii de pe suprafata limfocitelor, PAF activeaza prin mecanisme de semnalizare dependente de RhoGTP-aze (vezi la semnalizarea celulara) integrina L2. Integrinele sunt compusi proteici cu rol in adeziunea celulara, au afinitate ridicata si sunt structurati ca heterodimeri . Au specificitate pentru proteine ale matricei extracelulare, sau pentru proteine transmembranare expuse pe suprafata unor celule partenere. Integrina L2 activata se leaga la moleculele de adeziune celulara (CAM) din superfamilia imunoglobulinelor ICAM-1 si ICAM-2, expuse constitutiv la suprafata celulelor endoteliale. Interactiunile integrina L2 / ICAM duc la atasarea ferma a limfocitelor la endoteliu, la oprirea lor din miscarea in care fluxul sanguin le antreneaza, la etalarea si migrarea lor pe suprafata celulelor endoteliale pana in zonele jonctionale dintre acestea. Ajunse aici limfocitele se insinueaza printre doua celule endoteliale parasind lumenul vasului si trecand in tesut pentru a-si face treaba in zona tisulara inflamata. Fenomene similare se petrec si la extravazarea monocitelor. In acest caz integrina implicata este M2. |
| |
Pe fenomene de recunoastere celulara, care implica structurile glucidice ale glicocalixului, se bazeaza si si compatibilitatile de grup sanguin ale sistemului ABO. Purtatoarele antigenelor de grup sanguin sunt glicolipidele aflate in membranele celulelor sanguine. Lanturile glucidice responsabile au urmatoarele structuri :
- Grupa O : Fuc 1->2 Gal 1 ->4 Glc NAc->....
- Grupa A : Fuc 1->2 Gal 1-> 4 Glc NAc->....
- Grupa B : Fuc 12 Gal 1 4 Glc NAc . 1 3 Gal
- Grupa AB poarta in amestec ambele antigene ale grupelor A si B.
Bineinteles ca apartenenta la una dintre grupe este dependenta de tipul de glicoziltransferaze disponibile, ca urmare a exprimarii genelor corespunzatoare . Structurile glucidice sunt necesare, dar nu neaparat suficiente functionarii receptorilor din membranele celulare. Cea mai mare parte a receptorilor suprafetelor celulare, evidentiati pana in prezent, sunt glicoproteinele. Pentru unii dintre ei eliminarea componentei glucidice nu afecteaza esential capacitatea de legare a liganzilor, pentru altii da. Pentru cei care isi pierd afinitatea fata de liganzi, nu se poate, in momentul de fata, afirma cu certitudine ca structura glucidica este implicata in structurarea locului de legare. Mai degraba se speculeaza ca ar fi vorba de modificari conformationale induse de pierderea componentei glucidice, modificari ce ar avea ca efect distrugerea geometriei sitului de legare. In concluzie se poate spune despre componenta glucidica a membranelor celulare ca nuanteaza, uneori intr-o maniera de mare subtilitate, functionarea acestei structuri celulare. |
|
|
