GLUCOCALIX: KENMERKEN EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2025

De glycocalyx is een met koolhydraten verrijkte laag die de buitenkant van verschillende soorten cellen bedekt, met name bacteriën en menselijke cellen. Deze beschermende coating vervult een aantal zeer belangrijke functies voor de cel.

In feite bestaat de glycocalyx uit ketens van polysacchariden (suikers) die aan verschillende eiwit- en lipidemoleculen zijn gehecht, waardoor associaties worden gevormd die respectievelijk glycoproteïnen en glycolipiden worden genoemd. Het resultaat is een kleverig, vezelig web dat kan hydrateren.

Bij eukaryote cellen kan de samenstelling van de glycocalyx een factor zijn bij de herkenning van de cel.

Van zijn kant, in bacteriële cellen, vormt de glycocalyx een beschermende laag tegen gastheerfactoren, in feite wordt het bezit van een glycocalyx geassocieerd met het vermogen van bacteriën om een ​​infectie te vestigen.

Bij mensen wordt glycocalyx aangetroffen op de membranen van vasculaire endotheelcellen en epitheelcellen van het spijsverteringskanaal.

De bacteriële glycocalyx kan van zijn kant individuele cellen of kolonies omringen en zo de zogenaamde bacteriële biofilms vormen.

Glucocalyx in bacteriën

De structurele kenmerken en chemische samenstelling van de bacteriële glycocalyx verschillen per soort, maar over het algemeen kan deze extra coating in twee vormen voorkomen:

Slimes

Een glycocalyx wordt als een slijmlaag beschouwd wanneer glycoproteïnemoleculen losjes associëren met de celwand.

Bacteriën die met dit type glycocalyx zijn bedekt, worden echter beschermd tegen uitdroging en verlies van voedingsstoffen.

Capsules

De glycocalyx wordt als een capsule beschouwd wanneer de polysacchariden steviger aan de celwand zijn bevestigd.

De capsules hebben een plakkerige consistentie die, naast bescherming, ook hechting aan vaste oppervlakken in de omgeving vergemakkelijkt.

Bacteriën met capsules worden als ingekapseld beschouwd en hebben over het algemeen een hogere pathogeniteit (vermogen om ziekten te veroorzaken), omdat capsules bacteriën beschermen, ook tegen de fagocytische witte bloedcellen van het immuunsysteem.

Glucocalyx bij mensen

Bij mensen is glucocalyx erg belangrijk voor de vasculaire functie en voor het spijsverteringsstelsel.

Glucocalyx in het vasculaire endotheel

Bloedvaten zijn eigenlijk kleine buisjes gemaakt van cellen. De cellen in de buis worden endotheelcellen genoemd en ze moeten bestand zijn tegen de druk van het bloed dat er constant overheen stroomt.

Om dit te weerstaan, produceren de vasculaire endotheelcellen een slijmlaag. Deze glycocalyx heeft ook enzymen en eiwitten die cellen die betrokken zijn bij de bloedstolling helpen om zich indien nodig aan bloedvaten te hechten.

De belangrijkste functie van de glucocalyx in het vasculaire systeem is het handhaven van endotheliale homeostase.

De verandering van de structuur van de glycocalyx in het vasculaire endotheel kan de vorming van een bloedstolsel in een bloedvat veroorzaken, waardoor de bloedstroom door de bloedsomloop wordt belemmerd en dus schadelijke effecten op de gezondheid hebben.

Glucocalyx in het spijsverteringskanaal

Het op een na best beschreven voorbeeld van glucocalyx bij mensen is te vinden in het spijsverteringsstelsel. De dunne darm is verantwoordelijk voor het opnemen van alle voedingsstoffen die afkomstig zijn van het voedsel dat we eten.

De cellen in de dunne darm die verantwoordelijk zijn voor het opnemen van voedingsstoffen hebben veel kleine plooien die microvilli worden genoemd.

Elk van de cellen waaruit de microvilli bestaat, is bedekt met glycocalyx, dat bestaat uit mucopolysacchariden (lange ketens van complexe suikers) en glycoproteïnen.

Het biedt dus een extra oppervlak voor absorptie en bevat ook enzymen die door deze cellen worden uitgescheiden en die essentieel zijn voor de laatste stappen van de vertering van voedsel.

Elke keer dat we eten, bestaat het risico dat we schadelijk materiaal binnenkrijgen dat de darmwand kan passeren.

Daarom moet de glucocalyx van het darmepitheel, naast de functie van vertering en opname van voedingsstoffen, ook de functie vervullen van een beschermende barrière om schadelijke producten te filteren.

Andere functies van de glycocalyx

Glycocalyx vervult ook andere functies ter verdediging tegen infecties en kanker, celadhesie, regulatie van ontsteking, bevruchting en embryonale ontwikkeling.

Referenties:

1. Costerton, JW en Irvin, RT (1981). De bacteriële glycocalyx in aard en ziekte. Annual Review of Microbiology, 35, 299-324.
2. Egberts, HJA, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, Mouwen, JMVM, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, & Mouwen, JMVM (1984). Biologische en pathobiologische aspecten van de glycocalyx van het epitheel van de dunne darm. Een recensie. Veterinary Quarterly, 6 (4), 186–199.
3. Johansson, M., Sjövall, H., & Hansson, G. (2013). Het gastro-intestinale slijmsysteem bij gezondheid en ziekte. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10 (6), 352-361.
4. Kapellos, GE en Alexiou, TS (2013). Modellering van momentum en massatransport in cellulaire biologische media: van de moleculaire tot de weefselschaal. In SM Becker & AV Kuznetsov (Eds.), Transport in Biological Media (p.561). Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, DW, & Vink, H. (2007). De endotheliale glycocalyx: samenstelling, functies en visualisatie. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345-359.
6. Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Glycocalyx-regulatie van celadhesie. In Principles of Cellular Engineering. Academische pers.
7. Tarbell, JM en Annuleren, LM (2016). De glycocalyx en de betekenis ervan in de menselijke geneeskunde (recensie). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, JM en Damiano, ER (2007). De structuur en functie van de endotheliale glycocalyxlaag. Annual Review of Biomedical Engineering, 9, 121–167.
9. Wilkie, M. (2014). Glycocalyx: de vage vacht reguleert nu celsignalering. Peritoneale Dialyse International, 34 (6), 574-575.