《蛋白多糖作用》word版

1、.軟骨多糖的生物活性（食品研究與開發(fā)-2008年12期）多糖是機(jī)體內(nèi)多功能分子，它可以根據(jù)機(jī)體的需要維持、促進(jìn)或抑制細(xì)胞的生長；在正常發(fā)育和病理情況下，多糖可結(jié)合、儲(chǔ)存和向靶細(xì)胞釋放包括生長因子在內(nèi)的多種調(diào)節(jié)因子或其它功能因子，來達(dá)到調(diào)控細(xì)胞增殖或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的目的；影響細(xì)胞的黏附、調(diào)節(jié)細(xì)胞與細(xì)胞以及細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用；此外，蛋白多糖還具有調(diào)節(jié)血管形成、誘導(dǎo)細(xì)胞生長以及參與細(xì)胞分裂時(shí)的信號(hào)傳遞等作用。這些功能既取決于多糖本身特殊、多樣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也與多糖和其它生物大分子之間的相互作用密切相關(guān)。近年來關(guān)于多糖的活性和功能機(jī)理方面的研究非常多，人們已從不同的生物材料中得到多種具有抗腫瘤活性

2、的多糖，如軟骨多糖、透明質(zhì)酸等。這些多糖不僅具有抗衰老、降血脂、降血糖、抗過敏等活性，而且還具有免疫調(diào)節(jié)與抗腫瘤的生物功能。國外自20世紀(jì)70年代初開展了有關(guān)動(dòng)物軟骨多糖抗腫瘤作用的研究，認(rèn)為軟骨有效成分通過抑制血管生成而抑制腫瘤的增殖，或直接殺傷腫瘤細(xì)胞，來實(shí)現(xiàn)其抗腫瘤的作用。軟骨活性成分的抗腫瘤機(jī)制推測是由于其含有大量黏多糖、胺基糖及豐富的活性蛋白，并含有多種抗腫瘤有效成分(如血管生成抑制因子、抗入侵因子和腫瘤細(xì)胞抑制因子等)，可通過阻止腫瘤周圍毛細(xì)管網(wǎng)的形成抑制腫瘤的生長。軟骨制劑(shark cartilage preparati0n，SCPl含有的各種黏多糖(硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸)中

3、的胺基能激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，使T、B淋巴細(xì)胞、臣噬細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞抑制因子對腫瘤細(xì)胞的生成起直接或間接的殺傷抑制作用。SCP作用于腫瘤細(xì)胞，還可抑制細(xì)胞骨架的形成或使細(xì)胞骨架發(fā)生凝聚或固縮，破壞其結(jié)構(gòu)完整性，從而影響細(xì)胞的一系列功能。當(dāng)前，軟骨多糖類藥物的研究正從一般藥效學(xué)向作用機(jī)理深入；由細(xì)胞水平向分子水平、基因水平深入。本課題組多年以來從自由基和抗氧化系統(tǒng)、MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、細(xì)胞周期及凋亡過程相關(guān)蛋白表達(dá)和細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)遞過程及動(dòng)力學(xué)變化等方面研究其功能，證明其生物活性。蛋白多糖與涎腺腫瘤（現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志-2010年6期）蛋白多糖(proteoglycans，PG)是細(xì)胞外基質(zhì)(extr

4、aeellular matrix，ECM)的主要組成成份，它和彈性纖維、膠原纖維以及糖蛋白等一起構(gòu)成細(xì)胞外間質(zhì)。蛋白多糖參與機(jī)體各項(xiàng)生理功能和物質(zhì)代謝過程，對細(xì)胞的生長與增殖、細(xì)胞間的相互作用、細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)以及腫瘤細(xì)胞的粘附、轉(zhuǎn)移侵襲等生物特性有重要影響。特別是隨著對腫瘤中PG研究的不斷深人，PG在涎腺腫瘤中的作用也引起學(xué)者們的關(guān)注。在此對于涎腺腫瘤與PG的有關(guān)研究概況加以闡述。PG及其功能1PG組成和種類：蛋白多糖是一類大分子糖蛋白，由葡胺多糖(glocosaminoglycans，GAGs)鏈以共價(jià)鍵形式與核心蛋白(core protein)結(jié)合，形成多聚陰離子線性結(jié)構(gòu)。核心蛋白因表達(dá)細(xì)

5、胞不同，具有不同的結(jié)構(gòu)和功能，至今已明確有超過2O種的核心蛋白存在。GAGs側(cè)鏈主要包括：硫酸乙酰肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質(zhì)素、硫酸肝素、肝素及透明質(zhì)酸等。除透明質(zhì)酸外，其余PG都經(jīng)歷硫酸化過程。GAG側(cè)鏈?zhǔn)怯?0400次重復(fù)的葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、艾讓糖醛酸和已糖醛酸等硫酸化多糖二糖單位構(gòu)成，同一核心蛋白上可以結(jié)合不同的GAGs，不同的核心蛋白和不同的GAGs組合構(gòu)成種類多樣的PG，并賦予其各自不同的功能。2PG合成與分泌：PG在細(xì)胞內(nèi)生物合成主要過程為：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)合成核心蛋白；核心蛋白與GAGs鏈四糖蛋白連接區(qū)(GlcA1313Ga11313Ga11314Xylfll一0

6、一Ser)的連接與合成；單糖逐個(gè)連接合成GAGs側(cè)鏈；GAGs側(cè)鏈的去乙?；土蛩峄刃揎?，此過程在高爾基體內(nèi)。GAGs側(cè)鏈為25125個(gè)D一葡糖醛酸和N一乙酰一D一葡糖胺二糖的重復(fù)。PG合成后，由分泌囊泡分泌至細(xì)胞膜和細(xì)胞外間質(zhì)中。在細(xì)胞膜上結(jié)合的PG停留較短時(shí)間后，沉積至細(xì)胞外間質(zhì)中，因此在哺乳動(dòng)物中PG主要表達(dá)在細(xì)胞膜和細(xì)胞外基質(zhì)中。3PG的功能：作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成份，PG的主要功能和其結(jié)構(gòu)有關(guān)。首先PG的明顯硫酸化，使其具有強(qiáng)烈的親水性且自然排斥陰離子，可以濾過適宜的小分子化合物，發(fā)揮屏障保護(hù)作用。其次，GAGs側(cè)鏈上含有多種重要生長因子和細(xì)胞間質(zhì)蛋白的連接位點(diǎn)，可以結(jié)合不同生長因

7、子和功能蛋白，故不同的PG亞型可有不同的功能表達(dá)，PG的生物功能主要由GAGs側(cè)鏈的長度、結(jié)構(gòu)和種類決定。PG在影響實(shí)質(zhì)細(xì)胞的增殖、分化、形態(tài)構(gòu)成、遷移及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面具有重要作用。蛋白多糖不僅與膠原纖維等成分協(xié)同作用，為細(xì)胞外基質(zhì)的構(gòu)成提供指導(dǎo)。PG也可以指導(dǎo)多種分子在細(xì)胞內(nèi)外的定位，同時(shí)是許多重要蛋白質(zhì)的受體，在組織創(chuàng)傷修復(fù)、脂類代謝、免疫反應(yīng)、腫瘤浸潤等方面表現(xiàn)出積極的生物學(xué)活性。PG參與細(xì)胞的粘附，可以活化的粘附細(xì)胞，而且為細(xì)胞一細(xì)胞間及細(xì)胞與基質(zhì)之間相互粘附提供條件。尤其是位于細(xì)胞膜上的PG(主要是HSPG類)在細(xì)胞的識(shí)別活化、粘附及信號(hào)傳導(dǎo)中起關(guān)鍵的調(diào)控作用。PG最突出的功能是同一

8、些生長調(diào)節(jié)物質(zhì)及蛋白酶類結(jié)合并呈現(xiàn)出對實(shí)質(zhì)細(xì)胞生長、粘附、遷移的調(diào)控作用。研究認(rèn)為這些生長因子有十余種，包括酸性或堿性成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)、轉(zhuǎn)化生長因子(IGFB)、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)、表皮樣細(xì)胞生長因子、角化細(xì)胞生長因子(KGF)、肝素結(jié)合表皮生長因子(EGF)及肝細(xì)胞生長因子(HGF)等；并且這些作用的執(zhí)行涉及多種酶的參與及相關(guān)因子的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，其確切機(jī)理仍有待研究。二、涎腺腫瘤中的PG含腫瘤性肌上皮細(xì)胞(neoplastic myoepithelialcells，NMCs)的涎腺腫瘤結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物特性多樣，其發(fā)生機(jī)制尚不明確，但腫瘤突出的表現(xiàn)為上皮細(xì)胞的間質(zhì)化，即出現(xiàn)

9、了間質(zhì)樣物質(zhì)的大量分泌。研究表明：大部分惡性上皮腫瘤胞外基質(zhì)合成能力顯著下降，但肌上皮性腫瘤卻為一特例：腫瘤中細(xì)胞外基質(zhì)大量堆積，其中以PG最為明顯。PG是ECM的主要成分，對涎腺腫瘤的增殖、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移等特性具有不容忽視的影響。硫酸軟骨素蛋白多糖與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和再生（生理科學(xué)進(jìn)展2oo7年第38卷第2期）近年來，有關(guān)CSPGs在CNS發(fā)育和病理過程中的功能研究，已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)研究中比較熱門的領(lǐng)域，取得了較大進(jìn)展。在機(jī)體發(fā)育過程中，它們對神經(jīng)元的遷移和軸突生長發(fā)揮屏障作用，在成年CNS中，它們對神經(jīng)的可塑性和軸突再生發(fā)揮抑制或穩(wěn)定作用。而在CNS損傷后的修復(fù)過程中，某些損傷位點(diǎn)周圍的CSPG

10、s表達(dá)上調(diào)，一方面限制了損傷范圍的擴(kuò)大和神經(jīng)纖維的異常投射，但同時(shí)也成為軸突再生失敗的重要原因。然而目前對CSPGs的研究還不透徹，仍有許多問題需要回答，比如在完整的和受損的CNS中CSPGs的表達(dá)分別是受何種機(jī)制調(diào)控的，CSPGs發(fā)揮效應(yīng)的受體及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是什么，等等。但是值得肯定的是，用酶降解CSPGs中的GAG或直接干擾它們的合成，或者阻斷其相應(yīng)的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，再結(jié)合其他一些增強(qiáng)CNS神經(jīng)再生的治療措施，對于CNS損傷后的治療可能具有良好的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，用酶降解CSPGs的糖氨多糖鏈或阻斷其合成可以有效地削弱CSPGs對受損神經(jīng)的抑制作用，促進(jìn)軸突再生。蛋白多糖與骨性關(guān)節(jié)炎的

11、研究（中醫(yī)正骨2OO5年4月第17卷第4期）骨性關(guān)節(jié)炎(OA)以其高發(fā)病率及由此產(chǎn)生的病廢。生活質(zhì)量下降等問題已引起人們的廣泛關(guān)注，但至今其發(fā)病機(jī)制并不完全清楚。OA的原發(fā)病變在關(guān)節(jié)軟骨，以往人們對軟骨細(xì)胞和基質(zhì)膠原成分研究較多，而對基質(zhì)中另一主要成分蛋白多糖(PG)未引起足夠重視。近來分子生物學(xué)的研究進(jìn)展向人們揭示：PG在細(xì)胞間信息傳遞，維持細(xì)胞表型。與其他基質(zhì)間相互作用及保持組織整體功能方面發(fā)揮著極其重要的生物功能。1 蛋白多糖的生物化學(xué)組成蛋白多糖(PG)是一類非常復(fù)雜的大分子糖復(fù)合物。主要由糖胺聚糖(Q )鏈共價(jià)連接于核心蛋白所組成。分子量11220Kd。在軟骨中蛋白聚糖以巨大分子聚集

12、體存在。許多巨大的單體可能非共價(jià)地連或聚集在一根中央絲上。該中央絲由透明質(zhì)酸的重復(fù)二糖單位構(gòu)成，其總分子量可達(dá)到幾千萬道爾頓單位?，F(xiàn)有研究表明核心蛋白的分子量與構(gòu)型具有多樣性。這些多肽的氨基酸組成在不同的物種與組織中差別很大，但通常都不含半胱氨酸，而富含谷氨酸、絲氨酸及蘇氨酸。氨基酸序列分析顯示有不同功能區(qū)的存在。過去GAG常被稱為酸性黏多糖。GAG的基本構(gòu)成區(qū)段與重復(fù)單位由數(shù)目不等的相同的或類似的二糖單位構(gòu)成。Camey等已發(fā)現(xiàn)了許多氨基葡聚糖類物質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)。包括透明質(zhì)酸(HA)、4-或6-硫酸軟骨素(CS)、肝素(Hep)、硫酸乙酰肝素(Hs)、硫酸皮膚素(Ds)及硫酸角質(zhì)素(KS)。2

13、 蛋白多糖的生化特性蛋白多糖可根據(jù)在離心時(shí)的浮力密度差異進(jìn)行分類。低密度蛋白多糖群體一般為低分子量的分子群，主要由攜帶著1條或2條GAG鏈的核心蛋白組成。核心蛋白上也可能存在N-和或O-連接的寡糖。這種蛋白多糖是軟骨中的主要類型，也是細(xì)胞外的各組成部分(例如膠原、纖維結(jié)合素)的主要生物粘合劑。高密度的蛋白多糖的分子量比低密度型的分子量大的多，并且可分為非聚集型與聚集型兩類。在軟骨中，最主要的高密度蛋白多糖是聚集型，它由許多蛋白多糖亞單位組成，這些蛋白多糖亞單位與透明質(zhì)酸連接。形成非常大的分子結(jié)構(gòu)。3 OA時(shí)關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)中蛋白多糖的變化在OA的病理過程中，有許多基質(zhì)參與PG的破壞過程。首先是機(jī)械

14、因素，過度的應(yīng)力集中，使軟骨細(xì)胞的表型改變，導(dǎo)致PG代謝的異常增加，早期合成多于分解。隨著細(xì)胞功能的喪失，PG的分解多于合成，最終PG大量丟失。其次許多酶類參與PG的降解過程，主要包括金屬蛋白酶家族和軟骨蛋白多糖酶。酶作用的結(jié)果是直接導(dǎo)致PG的降解。同時(shí)也激活一些細(xì)胞活性因子，這些小分子蛋白通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)，直接或間接的促進(jìn)PG的降解。此外基質(zhì)中膠原和PG結(jié)構(gòu)的破壞也可引起免疫反應(yīng)。反過來更加劇PG的破壞，以上共同作用的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致OA時(shí)PG從基質(zhì)中迅速丟失。有研究顯示。OA不同時(shí)期的GAG含量均明顯低于正常組，盡管形態(tài)學(xué)部分發(fā)現(xiàn)4周時(shí)軟骨完整性尚好。也見到明顯合成代謝增加的表現(xiàn)。但此時(shí)軟骨基質(zhì)

15、中因膠原損害，組織水合增加。相對GAG的含量已明顯減少。說明PG的分解代謝更強(qiáng)。PG的丟失在中晚期表現(xiàn)的更為明顯。關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)中GAG主要包括CS、KS、HA，一定的CS、KS含量比。一定的HA的量和其他功能基因。對保證整個(gè)分子發(fā)揮其生理功能非常重要。內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變將直接影響到其功能。也就是說在GAG的轉(zhuǎn)化過程中。新生的GAG不僅要有量，也要有質(zhì)。如上所述。在綜合因素作用的結(jié)果下。OA時(shí)基質(zhì)中的PG總量丟失其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。新合成的PG是不成熟的。類似于胎兒時(shí)期特征。在增齡過程中也有類似的改變，但與OA的病理狀態(tài)下的改變并不相同。國外文獻(xiàn)對OA和增齡時(shí)GAG各組分的變化已有研究，但并不系統(tǒng)

16、和全面。甚至有矛盾的結(jié)論。有研究發(fā)現(xiàn)隨增齡和OA發(fā)展，HA的變化表現(xiàn)出相反的結(jié)果。隨增齡HA增多，隨OA發(fā)展HA減少。其可能原因是。隨增齡出現(xiàn)的是一些糖連縮短的HA分子。雖然其分子總數(shù)增多。但形成PG聚集體的能量下降。而OA時(shí)更多是病理性破壞所致。這二者的結(jié)果都是PG聚集體的破體。PG的解聚。最初的裂解是在核心蛋白連接區(qū)和主要的CS、KS連接區(qū)。這是限制PG在細(xì)胞外基質(zhì)中生存的關(guān)鍵一步。因?yàn)樗指盍薖G的可聚部分和提供主要生理功能的GAG連接區(qū)，失去大分子的屏障和保護(hù)作用，單體在諸多酶的作用下，破壞和丟失將明顯加速。GAG因含有大量陰離子基團(tuán)而具有高度水合排斥其他大分子及屏障作用，其陰離子主要

17、是SO42-。GAG對水和Ca2、Mg2 、K 、Na 等陽離子具有較大的親和力，對保持結(jié)締組織的水分及調(diào)節(jié)陽離子在組織的分布有重要意義。是基質(zhì)腫脹壓的物質(zhì)基礎(chǔ)。有研究發(fā)現(xiàn)，在OA中GAG的硫酸化程度減低，并隨病變進(jìn)展而加重。而在增齡中。這種變化趨勢并不明顯。GAG的硫酸化水平還與基質(zhì)中另一主要成分膠原纖維的形成密切相關(guān)，低硫酸化的cS促進(jìn)膠原的形成。PG與膠原比例失調(diào)，也是OA發(fā)生的機(jī)制之一。另外在OA發(fā)病中。軟骨細(xì)胞表型改變。出現(xiàn)非型膠原的纖維。推測這種病理改變可能與此機(jī)制有關(guān)?？傊?，OA時(shí)，關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)中PG表現(xiàn)出量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的明顯改變。.7 蛋白多糖和關(guān)節(jié)軟骨在細(xì)胞因子方面的研究蛋白多

18、糖可使生長因子與蛋白水解酶隔離而調(diào)節(jié)其活性。堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)和轉(zhuǎn)化生長因子不僅與信使受體有很高的結(jié)合力，也與細(xì)胞表面的PG有較低的結(jié)合，這有助于生長因子與其受體高度結(jié)合。有研究表明，轉(zhuǎn)化生長因子在一定條件下對軟骨細(xì)胞的蛋白多糖核心蛋白基因表達(dá)有正向調(diào)控作用。8 結(jié)論蛋白多糖在許多因素的參與中逐步出現(xiàn)由量變到質(zhì)變的病理生理現(xiàn)象，而這些變化往往構(gòu)成了機(jī)體組織的結(jié)構(gòu)與功能改變的基礎(chǔ)。PG是保持關(guān)節(jié)軟骨富有彈性和抗壓性的重要軟骨基質(zhì)，它的喪失可導(dǎo)致軟骨的變性以致破壞。雌激素對骨關(guān)節(jié)炎模型軟骨基質(zhì)蛋白多糖變化的影響（西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版) 2004年1 2月第25卷第6期）外源性雌激素通過抑制糖蛋白降解對0A提供保護(hù)作用。近年來分子生物學(xué)研究的進(jìn)展向人們揭示，PG在細(xì)胞間信息的傳遞、維持細(xì)胞表型、與其他基質(zhì)之間相互作用及保持組織整體功能方面發(fā)揮著極其重要的生物學(xué)功能。PG由核心蛋白和GAG側(cè)鏈共價(jià)連接而成，PG 單體再與HA非公價(jià)連接形成聚集體。GAG 占PG相對分子質(zhì)量的9O%以上，是PG的決定性功能基團(tuán)。研究認(rèn)為，GAG更適合作為PG轉(zhuǎn)化的參考數(shù)值，軟骨組織中GAG 含量可以間接的反映PG的含量。OA的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜。關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)合成減少和分解增加是造成OA軟骨變性的重要原因之一，