Clinical Significance
Come precedentemente menzionato, i GAG giocano un ruolo essenziale in molti processi fisiologici presenti in tutto il corpo. Il significato clinico di ogni classe di GAG sarà riassunto di seguito. Si noti che le informazioni fornite sono concise e non intendono rappresentare tutti i processi fisiologici che coinvolgono i GAG.
Acido ialuronico
L’HA è onnipresente nei tessuti del corpo ed è meglio conosciuto per la sua capacità di attrarre le molecole di acqua. La struttura altamente polare dell’HA lo rende capace di legare 10000 volte il suo peso in acqua. Grazie a questa caratteristica, gioca un ruolo chiave nella lubrificazione delle articolazioni sinoviali e nei processi di guarigione delle ferite. L’HA è anche usato esogenamente dai medici per promuovere la rigenerazione dei tessuti e la riparazione della pelle e ha dimostrato sicurezza ed efficacia a questo scopo. L’HA è usato in una varietà di prodotti cosmetici e mostra un’efficacia promettente nel promuovere la tenuta e l’elasticità della pelle e nel migliorare i punteggi estetici. Oltre alle sue capacità di legare l’acqua, HA ha anche dimostrato di essere coinvolto nella promozione e nell’inibizione dell’angiogenesi e quindi nel processo di carcinogenesi.
Solfato di eparano/Eparina
Il solfato di eparano è uno dei GAG più studiati a causa dei suoi numerosi ruoli e del suo potenziale utilizzo come bersaglio farmacologico per il trattamento del cancro. Le funzioni degne di nota dell’eparan solfato includono l’organizzazione della matrice extracellulare (ECM) e la modulazione della segnalazione dei fattori di crescita cellulare agendo come un ponte tra i recettori e i ligandi. Nella matrice extracellulare, il solfato di eparano interagisce con molti composti tra cui collagene, laminina e fibronectina per promuovere l’adesione da cellula a cellula e da cellula a matrice extracellulare. Nell’ambito delle neoplasie come il melanoma, la degradazione dell’eparan solfato nella matrice extracellulare per azione dell’enzima eparanasi porta alla migrazione delle cellule maligne e alle metastasi. Questo meccanismo rende l’eparanasi e il solfato di eparano dei validi obiettivi farmacologici per la prevenzione delle metastasi del cancro.
Il solfato di eparano gioca anche un ruolo chiave nella segnalazione dei fattori di crescita cellulare. Un esempio di questo ruolo comporta l’interazione dell’eparan solfato con il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF) e il recettore del fattore di crescita dei fibroblasti (FGFR). L’eparan solfato facilita la formazione di complessi FGF-FGFR, con conseguente cascata di segnalazione che porta alla proliferazione cellulare. Il grado di solfatazione dell’eparan solfato influenza la formazione di questi complessi. Per esempio, la proliferazione delle cellule di melanoma viene stimolata dall’azione del solfato di eparano altamente solfato su FGF.
L’eparina rappresenta il primo ruolo biologico riconosciuto dei GAGs per il suo uso come anticoagulante. Il meccanismo di questo ruolo coinvolge la sua interazione con la proteina antitrombina III (ATIII). L’interazione dell’eparina con l’ATIII causa un cambiamento conformazionale nell’ATIII che aumenta la sua capacità di funzionare come inibitore della serina proteasi dei fattori della coagulazione. Pesi molecolari diversi di eparina sono stati studiati per esibire varie intensità cliniche di anticoagulazione.
Solfato di condroitina
Il solfato di condroitina è storicamente noto per il suo uso clinico come farmaco che modifica l’osteoartrite (DMOAD). Gli studi clinici hanno documentato il suo potenziale per il sollievo dal dolore sintomatico così come l’effetto di modifica della struttura nell’osteoartrite (OA) basato sui risultati radiografici delle articolazioni. Ci sono molteplici meccanismi attraverso i quali il solfato di condroitina è responsabile di questi effetti clinici. Le proprietà antidolorifiche del solfato di condroitina nell’OA sono legate alle sue proprietà antinfiammatorie che causano l’attenuazione del percorso del fattore nuclearekappa-B (NF-kappa-B) che è iperattivo nell’OA.
Una delle principali cause fisiopatologiche dell’OA riguarda la perdita di condroitina solfato dalla cartilagine articolare nelle articolazioni, che porta all’infiammazione e al catabolismo della cartilagine e dell’osso subcondrale. Il ruolo strutturalmente modificante della condroitina solfato nell’OA è dovuto al suo ruolo nello stimolare la produzione di collagene di tipo II e di PG sia nella cartilagine articolare che nella membrana sinoviale. Questo effetto anabolico del solfato di condroitina previene ulteriori danni ai tessuti e il rimodellamento dei tessuti sinoviali.
Solfato di cheratano
Il solfato di cheratano è stato ben studiato per il suo ruolo funzionale sia nella cornea che nel sistema nervoso. La cornea comprende la più ricca fonte conosciuta di solfato di cheratano nel corpo, seguita dal tessuto cerebrale. Il ruolo del solfato di cheratano nella cornea comprende la regolazione della spaziatura delle fibrille di collagene che è essenziale per la chiarezza ottica, così come l’ottimizzazione dell’idratazione corneale durante lo sviluppo basata sulla sua interazione con le molecole d’acqua. Come per altri GAG, il grado di solfatazione del cheratano solfato determina il suo stato funzionale. Modelli anormali di solfatazione del solfato di cheratano dovuti a specifiche mutazioni genetiche provocano una maggiore opacità della cornea e conseguenti disturbi visivi.
Il solfato di cheratano ha anche dimostrato di svolgere un importante ruolo di regolazione nello sviluppo del tessuto neurale. Vari sottogruppi di solfato di cheratano nel cervello hanno ruoli chiave per stimolare la crescita delle cellule microgliali e la promozione della riparazione assonale dopo una lesione. Abakan è un esempio di un tipo di solfato di cheratano visto nel tessuto cerebrale che serve a bloccare l’attaccamento neurale, che segna i confini della crescita neurale nel cervello in via di sviluppo.
In conclusione, i glicosaminoglicani (GAG), hanno funzioni diffuse nel corpo. Svolgono un ruolo cruciale nel processo di segnalazione cellulare, compresa la regolazione della crescita cellulare, la proliferazione, la promozione dell’adesione cellulare, l’anticoagulazione e la riparazione delle ferite.