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Clinical Significance

前述のように、GAGは体全体に存在する多くの生理学的過程において必須の役割を担っています。 以下、各GAGの臨床的意義についてまとめる。

ヒアルロン酸

HAは、体内組織に広く存在し、水分子を引き寄せる能力で最もよく知られています。 HAの高極性構造により、その重量の10000倍もの水を結合することが可能である。 この特性により、滑膜関節の潤滑や創傷治癒のプロセスにおいて重要な役割を担っている。 HAはまた、組織の再生と皮膚の修復を促進するために臨床家によって外来的に使用され、この目的に対する安全性と有効性が実証されている。 HAは様々な化粧品に用いられ、皮膚の引き締めや弾力性を促進し、美容上の点数を向上させるという有望な効果を示している。 水結合能に加えて、HAはまた血管新生の促進と抑制に関与し、したがって発癌のプロセスに関与することが示されている。

ヘパラン硫酸/ヘパリン

ヘパラン硫酸はその多くの役割と癌治療に対する薬理学の標的としての可能性から最もよく研究されたGAGの一つである。 ヘパラン硫酸の注目すべき機能は、細胞外マトリックス（ECM）の構成と、受容体とリガンドの橋渡しとしての細胞増殖因子シグナル伝達の調節である。 細胞外マトリックスにおいて、ヘパラン硫酸はコラーゲン、ラミニン、フィブロネクチンなど多くの化合物と相互作用し、細胞と細胞、細胞と細胞外マトリックスの接着を促進する。 メラノーマなどの悪性腫瘍では、ヘパラン硫酸がヘパラン酵素の働きにより細胞外マトリックス中で分解され、悪性腫瘍細胞の遊走や転移が起こる。

また、ヘパラン硫酸は細胞の成長因子シグナル伝達にも重要な役割を担っている。 この役割の一例として、ヘパラン硫酸と線維芽細胞成長因子（FGF）および線維芽細胞成長因子受容体（FGFR）の相互作用が挙げられる。 ヘパラン硫酸はFGF-FGFR複合体の形成を促進し、その結果、細胞増殖をもたらすシグナル伝達カスケードが形成される。 ヘパラン硫酸の硫酸化の程度は、これらの複合体の形成に影響を与える。

ヘパリンは、GAGの生物学的役割として最も早く認識されたのは抗凝固剤としての役割であった。 この役割は、アンチトロンビンIII（ATIII）というタンパク質との相互作用によるものである。 ヘパリンとATIIIとの相互作用により、ATIIIのコンフォメーションが変化し、凝固因子のセリンプロテアーゼ阻害剤としての機能が強化される。 ヘパリンの異なる分子量は、臨床的に様々な抗凝固強度を示すことが研究されています。

コンドロイチン硫酸

コンドロイチン硫酸は、歴史的に疾患修飾性変形性関節症薬（DMOAD）として臨床使用されていることが知られています。 臨床試験では、変形性関節症におけるX線所見に基づく構造改善効果だけでなく、対症療法的な疼痛緩和の可能性が証明されています。 コンドロイチン硫酸がこのような臨床効果をもたらすメカニズムには、複数のものがあります。

変形性関節症の主な病態生理的原因の一つは、関節軟骨からコンドロイチン硫酸が失われ、炎症と軟骨および軟骨下骨の異化が起こることである。 コンドロイチン硫酸が関節軟骨と滑膜の両方でII型コラーゲンとPGの産生を促進することが、関節炎の構造修正に関与している。 コンドロイチン硫酸のこの同化作用は、滑膜組織のさらなる組織損傷とリモデリングを防ぐ。

ケラタン硫酸

角膜と神経系の両方で、その機能的役割についてよく研究されてきた。 角膜は体内で最も豊富なケラタン硫酸の供給源であり、次いで脳組織であることが知られている。 角膜におけるケラタン硫酸の役割には、光学的透明性に不可欠なコラーゲン線維の間隔の調節や、水分子との相互作用に基づく発育期の角膜水和の最適化などがある。 他のGAGと同様に、ケラタン硫酸の硫酸化の程度は、その機能状態を決定する。

ケラタン硫酸はまた、神経組織の発達に重要な制御的役割を果たすことが示されている。 脳内のケラタン硫酸の様々なサブグループは、ミクログリア細胞の成長を刺激し、傷害後の軸索の修復を促進する重要な役割を担っている。 アバカンは、脳組織で見られるケラタン硫酸の一種で、発達中の脳で神経成長の境界を示す神経結合をブロックする役割を担っている。

結論として、グリコサミノグリカン（GAG）は、体内で広く機能していることが分かった。 細胞の成長、増殖の調節、細胞接着の促進、抗凝固、創傷修復など、細胞のシグナル伝達プロセスにおいて重要な役割を担っている。