Klinikai jelentősége
Mint már említettük, a GAG-ok számos, a szervezetben jelen lévő élettani folyamatban játszanak alapvető szerepet. Az alábbiakban összefoglaljuk az egyes GAG-osztályok klinikai jelentőségét. Megjegyezzük, hogy a közölt információk tömörek, és nem képviselik a GAG-okat érintő összes fiziológiai folyamatot.
Hyaluronsav
A HA mindenütt jelen van a test szöveteiben, és leginkább arról ismert, hogy képes vonzani a vízmolekulákat. A HA erősen poláris szerkezete miatt saját súlyának 10000-szeresét képes megkötni vízben. E tulajdonságának köszönhetően kulcsszerepet játszik a szinoviális ízületek kenésében és a sebgyógyulási folyamatokban. A HA-t a klinikusok exogén módon is használják a szövetek regenerálódásának és a bőr helyreállításának elősegítésére, és bizonyítottan biztonságos és hatásos erre a célra. A HA-t számos kozmetikai termékben használják, és ígéretes hatékonyságot mutat a bőr feszességének és rugalmasságának elősegítésében, valamint az esztétikai pontszámok javításában. Vízmegkötő képessége mellett a HA-ról azt is kimutatták, hogy részt vesz az angiogenezis elősegítésében és gátlásában, és ezért részt vesz a karcinogenezis folyamatában.
Heparán-szulfát/Heparin
A heparán-szulfát az egyik legjobban tanulmányozott GAG, számos szerepe és a rákkezelés farmakológiai célpontjaként való lehetséges felhasználása miatt. A heparán-szulfát említésre méltó funkciói közé tartozik az extracelluláris mátrix (ECM) szerveződése és a sejtes növekedési faktorok jelátvitelének modulálása azáltal, hogy hídként működik a receptorok és a ligandumok között. Az extracelluláris mátrixban a heparán-szulfát számos vegyülettel, köztük kollagénnel, lamininnel és fibronectinnel lép kölcsönhatásba, hogy elősegítse a sejtek közötti és a sejtek és az extracelluláris mátrix közötti adhéziót. Rosszindulatú daganatok, például melanoma esetén a heparán-szulfát lebomlása az extracelluláris mátrixban a heparanáz enzim hatására a rosszindulatú sejtek vándorlásához és áttétképződéshez vezet. Ez a mechanizmus a heparanázt és a heparán-szulfátot életképes farmakológiai célpontokká teszi a rákos áttétek megelőzésében.
A heparán-szulfát a sejtek növekedési faktorainak jelátvitelében is kulcsszerepet játszik. E szerep egyik példája a heparán-szulfátnak a fibroblaszt növekedési faktorral (FGF) és a fibroblaszt növekedési faktor receptorral (FGFR) való kölcsönhatása. A heparán-szulfát elősegíti az FGF-FGFR-komplexek kialakulását, ami olyan jelátviteli kaszkádot eredményez, amely sejtproliferációhoz vezet. A heparán-szulfát szulfatáltsági foka befolyásolja e komplexek kialakulását. Például a melanomasejtek proliferációját az erősen szulfatált heparán-szulfát FGF-re gyakorolt hatása serkenti.
A heparin képviseli a GAG-ok legkorábban felismert biológiai szerepét az antikoagulánsként való alkalmazása miatt. E szerep mechanizmusa az antitrombin III (ATIII) fehérjével való kölcsönhatásban rejlik. A heparin és az ATIII kölcsönhatása olyan konformációs változást okoz az ATIII-ban, amely fokozza az alvadási faktorok szerinproteáz-inhibitoraként való működésének képességét. A heparin különböző molekulatömegeit vizsgálták, hogy különböző klinikai véralvadásgátló intenzitást mutassanak .
Kondroitin-szulfát
A kondroitin-szulfát történelmileg ismert a betegséget módosító csontritkulás elleni gyógyszerként (DMOAD) történő klinikai alkalmazásáról. Klinikai vizsgálatok dokumentálták a tüneti fájdalomcsillapításban, valamint az osteoarthritis (OA) szerkezetmódosító hatását a radiográfiás ízületi leletek alapján. A kondroitin-szulfát többféle mechanizmus révén felelős ezekért a klinikai hatásokért. A kondroitin-szulfát fájdalomcsillapító tulajdonságai az OA-ban a gyulladáscsökkentő tulajdonságaihoz kapcsolódnak, amelyek az OA-ban túlműködő nukleáris faktor-kappa-B (NF-kappa-B) útvonal csillapítását okozzák.
Az OA egyik vezető patofiziológiai oka a kondroitin-szulfát elvesztése az ízületi porcból az ízületekben, ami gyulladáshoz és a porc és a subchondralis csont katabolizmusához vezet. A kondroitin-szulfát szerkezetmódosító szerepe az OA-ban annak köszönhető, hogy mind az ízületi porcban, mind az ízületi hártyában serkenti a II-es típusú kollagén és a PG termelését. A kondroitin-szulfátnak ez az anabolikus hatása megakadályozza a további szövetkárosodást és az ízületi szövetek átalakulását.
Keratán-szulfát
A keratán-szulfátot mind a szaruhártyában, mind az idegrendszerben betöltött funkcionális szerepe miatt jól tanulmányozták. A szaruhártya a szervezetben a keratán-szulfát leggazdagabb ismert forrása, amelyet az agyszövet követ. A keratán-szulfát szaruhártyában betöltött szerepe magában foglalja az optikai tisztasághoz elengedhetetlen kollagénfibrillák távolságának szabályozását, valamint a szaruhártya hidratáltságának optimalizálását a fejlődés során a vízmolekulákkal való kölcsönhatása alapján. Más GAG-okhoz hasonlóan a keratán-szulfát szulfatáltsági foka határozza meg funkcionális státuszát. A keratán-szulfát abnormális szulfációs mintázata specifikus genetikai mutációk következtében a szaruhártya fokozott homályosságát és ebből eredő látászavarokat eredményez.
A keratán-szulfátról kimutatták, hogy fontos szabályozó szerepet játszik az idegszövet fejlődésében is. Az agyban a keratán-szulfát különböző alcsoportjai kulcsszerepet játszanak a mikrogliasejtek növekedésének serkentésében és a sérülést követő axonális javulás elősegítésében. Az abakan egy példa az agyszövetben látható keratán-szulfát egyik típusára, amely az idegi kötődés blokkolására szolgál, ami az idegi növekedés határait jelöli a fejlődő agyban.
Végeredményben a glikozaminoglikánok (GAG-ok), széleskörű funkciókkal rendelkeznek a szervezetben. Alapvető szerepet játszanak a sejtek jelátviteli folyamatában, beleértve a sejtnövekedés, a proliferáció szabályozását, a sejtadhézió elősegítését, az antikoagulációt és a sebgyógyulást.