Significado clínico
Como se mencionó anteriormente, los GAGs juegan un papel esencial en muchos procesos fisiológicos presentes en todo el cuerpo. La importancia clínica de cada clase de GAG se resumirá a continuación. Obsérvese que la información proporcionada es concisa y no pretende representar todos los procesos fisiológicos en los que intervienen los glicosaminoglicanos.
Ácido hialurónico
El AH es omnipresente en los tejidos corporales y es más conocido por su capacidad de atraer moléculas de agua. La estructura altamente polar del AH lo hace capaz de unirse a 10000 veces su propio peso en agua. Debido a esta característica, desempeña un papel clave en la lubricación de las articulaciones sinoviales y en los procesos de curación de heridas. Los médicos también utilizan el AH de forma exógena para promover la regeneración de los tejidos y la reparación de la piel y han demostrado su seguridad y eficacia para este fin. El AH se utiliza en una variedad de productos cosméticos y muestra una eficacia prometedora en la promoción de la tensión de la piel, la elasticidad y la mejora de las puntuaciones estéticas. Además de sus capacidades de unión al agua, el AH también ha demostrado estar implicado en la promoción e inhibición de la angiogénesis y, por tanto, en el proceso de carcinogénesis.
Sulfato de heparán/heparina
El sulfato de heparán es uno de los glicosaminoglicanos más estudiados debido a sus numerosas funciones y a su potencial uso como diana farmacológica para el tratamiento del cáncer. Las funciones más destacadas del heparán sulfato incluyen la organización de la matriz extracelular (ECM) y la modulación de la señalización del factor de crecimiento celular al actuar como puente entre los receptores y los ligandos. En la matriz extracelular, el heparán sulfato interactúa con muchos compuestos, como el colágeno, la laminina y la fibronectina, para promover la adhesión de célula a célula y de célula a matriz extracelular. En el entorno de una neoplasia, como el melanoma, la degradación del heparán sulfato en la matriz extracelular por la acción de la enzima heparanasa conduce a la migración de las células malignas y a la metástasis. Este mecanismo hace que la heparanasa y el heparán sulfato sean objetivos farmacológicos viables para prevenir la metástasis del cáncer.
El heparán sulfato también desempeña un papel clave en la señalización del factor de crecimiento celular. Un ejemplo de este papel es la interacción del heparán sulfato con el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos (FGFR). El heparán sulfato facilita la formación de complejos FGF-FGFR, dando lugar a una cascada de señalización que conduce a la proliferación celular. El grado de sulfatación del heparán sulfato influye en la formación de estos complejos. Por ejemplo, la proliferación de las células de melanoma se estimula por la acción del heparán sulfato altamente sulfatado sobre el FGF.
La heparina representa el primer papel biológico reconocido de los GAGs por su uso como anticoagulante. El mecanismo de este papel implica su interacción con la proteína antitrombina III (ATIII). La interacción de la heparina con la ATIII provoca un cambio conformacional en la ATIII que mejora su capacidad de funcionar como inhibidor de la serina proteasa de los factores de coagulación. Se han estudiado diferentes pesos moleculares de la heparina para que muestren una intensidad anticoagulante clínica.
Sulfato de condroitina
El sulfato de condroitina es históricamente conocido por su uso clínico como medicamento modificador de la enfermedad de la artrosis (DMOAD). Los ensayos clínicos han documentado su potencial para el alivio sintomático del dolor, así como el efecto modificador de la estructura en la osteoartritis (OA) basado en los hallazgos radiográficos de la articulación. Existen múltiples mecanismos por los que el condroitín sulfato es responsable de estos efectos clínicos. Las propiedades analgésicas del condroitín sulfato en la OA están relacionadas con sus propiedades antiinflamatorias que causan la atenuación de la vía del factor nuclear-kappa-B (NF-kappa-B), que es hiperactiva en la OA.
Una de las principales causas fisiopatológicas de la OA está relacionada con la pérdida de condroitín sulfato del cartílago articular en las articulaciones, lo que conduce a la inflamación y al catabolismo del cartílago y del hueso subcondral. El papel modificador de la estructura del condroitín sulfato en la OA se debe a su función de estimular la producción de colágeno tipo II y de PG tanto en el cartílago articular como en la membrana sinovial. Este efecto anabólico del condroitín sulfato previene un mayor daño tisular y la remodelación de los tejidos sinoviales.
Sulfato de queratán
El queratán sulfato ha sido bien estudiado por su papel funcional tanto en la córnea como en el sistema nervioso. La córnea constituye la fuente más rica conocida de queratán sulfato en el organismo, seguida del tejido cerebral. El papel del queratán sulfato en la córnea incluye la regulación del espaciado de las fibrillas de colágeno, que es esencial para la claridad óptica, así como la optimización de la hidratación de la córnea durante el desarrollo basada en su interacción con las moléculas de agua. Al igual que ocurre con otros glicosaminoglicanos, el grado de sulfatación del queratán sulfato determina su estado funcional. Los patrones anormales de sulfatación del queratán sulfato debidos a mutaciones genéticas específicas dan lugar a un aumento de la opacidad de la córnea y a las consiguientes alteraciones visuales.
También se ha demostrado que el queratán sulfato desempeña un importante papel regulador en el desarrollo del tejido neural. Varios subgrupos de queratán sulfato en el cerebro tienen funciones clave para estimular el crecimiento de las células microgliales y la promoción de la reparación axonal tras una lesión. El abakan es un ejemplo de un tipo de queratán sulfato observado en el tejido cerebral que sirve para bloquear la adhesión neuronal, que marca los límites del crecimiento neuronal en el cerebro en desarrollo.
En conclusión, los glicosaminoglicanos (GAGs), tienen amplias funciones dentro del cuerpo. Desempeñan un papel crucial en el proceso de señalización celular, incluyendo la regulación del crecimiento celular, la proliferación, la promoción de la adhesión celular, la anticoagulación y la reparación de heridas.