Klinisk betydelse
Som tidigare nämnts spelar GAGs en viktig roll i många fysiologiska processer i hela kroppen. Den kliniska betydelsen av varje klass av GAG kommer att sammanfattas nedan. Observera att den information som ges är kortfattad och inte är avsedd att representera alla fysiologiska processer som involverar GAGs.
Hyaluronsyra
HA är allestädes närvarande i kroppens vävnader och är mest känd för sin förmåga att attrahera vattenmolekyler. HA:s mycket polära struktur gör att den kan binda 10000 gånger sin egen vikt i vatten. På grund av denna egenskap spelar den en nyckelroll vid smörjning av synovialleder och sårläkningsprocesser. HA används också exogent av kliniker för att främja vävnadsregeneration och hudreparation och har visat sig vara säkert och effektivt för detta ändamål. HA används i en rad olika kosmetiska produkter och visar lovande effektivitet när det gäller att främja hudens stramhet, elasticitet och förbättra estetiska resultat. Förutom sin vattenbindande förmåga har HA också visat sig vara involverad i främjande och hämning av angiogenes och därmed involverad i processen för karcinogenes.
Heparansulfat/Heparin
Heparansulfat är en av de mest välstuderade GAG:erna på grund av dess många roller och potentiella användning som farmakologiskt mål för cancerbehandling. Noterbara funktioner hos heparansulfat inkluderar organisering av extracellulär matris (ECM) och modulering av cellulär tillväxtfaktorsignalering genom att fungera som en bro mellan receptorer och ligander. I den extracellulära matrisen interagerar heparansulfat med många föreningar, inklusive kollagen, laminin och fibronectin, för att främja vidhäftning från cell till cell och från cell till extracellulär matris. Vid maligniteter som melanom leder nedbrytning av heparansulfat i den extracellulära matrisen med hjälp av enzymet heparanas till att maligna celler migrerar och bildar metastaser. Denna mekanism gör heparanas och heparansulfat till livskraftiga farmakologiska mål för att förhindra metastasering av cancer.
Heparansulfat spelar också en nyckelroll i cellulär signalering av tillväxtfaktorer. Ett exempel på denna roll är heparansulfatets interaktion med fibroblasttillväxtfaktor (FGF) och fibroblasttillväxtfaktorreceptorn (FGFR). Heparansulfat underlättar bildandet av FGF-FGFR-komplex, vilket resulterar i en signalkaskad som leder till cellulär proliferation. Graden av sulfatering av heparansulfat påverkar bildandet av dessa komplex. Till exempel blir melanomcellernas proliferation stimulerad av verkan av högt sulfaterat heparansulfat på FGF.
Heparin representerar den tidigast erkända biologiska rollen för GAGs för dess användning som antikoagulant. Mekanismen för denna roll involverar dess interaktion med proteinet antitrombin III (ATIII). Heparins interaktion med ATIII orsakar en konformationsförändring i ATIII som ökar dess förmåga att fungera som en serinproteashämmare av koagulationsfaktorer. Olika molekylvikter av heparin har studerats för att uppvisa olika klinisk antikoagulationsintensitet .
Kondroitinsulfat
Kondroitinsulfat är historiskt känt för sin kliniska användning som ett sjukdomsmodifierande läkemedel mot artros (DMOAD). Kliniska prövningar har dokumenterat dess potential för symtomatisk smärtlindring samt den strukturmodifierande effekten vid osteoartrit (OA) baserat på radiografiska ledfynd. Det finns flera mekanismer genom vilka kondroitinsulfat är ansvarigt för dessa kliniska effekter. De smärtlindrande egenskaperna hos kondroitinsulfat vid OA relaterar till dess antiinflammatoriska egenskaper som orsakar dämpning av kärnfaktor-kappa-B (NF-kappa-B)-vägen som är överaktiv vid OA.
En av de främsta patofysiologiska orsakerna till OA relaterar till förlusten av kondroitinsulfat från ledbrosket i lederna, vilket leder till inflammation och katabolism av brosk och subkondralt ben. Den strukturmodifierande rollen av kondroitinsulfat vid OA beror på dess roll i att stimulera kollagen typ II och PG-produktion i både ledbrosk och synovialmembran. Denna anabola effekt av kondroitinsulfat förhindrar ytterligare vävnadsskador och remodellering av synovialvävnad.
Keratansulfat
Keratansulfat har studerats väl för sin funktionella roll i både hornhinnan och nervsystemet. Hornhinnan utgör den rikaste kända källan till keratansulfat i kroppen, följt av hjärnvävnad. Keratansulfatets roll i hornhinnan omfattar reglering av kollagenfibrillernas avstånd som är viktigt för den optiska klarheten, samt optimering av hornhinnans hydrering under utvecklingen baserat på dess interaktion med vattenmolekyler. Liksom för andra GAGs avgör graden av sulfatering av keratansulfat dess funktionella status. Onormala sulfateringsmönster hos keratansulfat på grund av specifika genetiska mutationer resulterar i ökad opacitet hos hornhinnan och därav följande synstörningar.
Keratansulfat har också visat sig spela en viktig reglerande roll i utvecklingen av neurala vävnader. Olika undergrupper av keratansulfat i hjärnan har nyckelroller för att stimulera tillväxten av mikrogliaceller och främja axonreparation efter skada. Abakan är ett exempel på en typ av keratansulfat som ses i hjärnvävnad och som tjänar till att blockera neurala fästen, vilket markerar gränserna för neuronal tillväxt i den växande hjärnan.
Slutsatsen är att glykosaminoglykaner (GAGs), har utbredda funktioner i kroppen. De spelar en avgörande roll i cellsignalprocessen, inklusive reglering av celltillväxt, proliferation, främjande av celladhesion, antikoagulation och sårreparation.