Ганглиозиды: общие сведения
Ганглиозиды (gangliosides) [греч. ganglion — узел и eidos — вид] — природные гликолипиды (см. Гликолипиды), содержащие остатки нейраминовой кислоты, сфингозин, галактозу, глюкозу и различные гексозамины; в значительном количестве присутствуют в мозге. Г. осуществляют в организме ряд важнейших функций: являются специфическими клеточными рецепторами ряда токсинов, бактерий и вирусов, участвуют в межклеточных взаимодействиях, переносе ионов через биологические мембраны, определяют антигенные свойства клеточной поверхности, рассматриваются как медиаторы иммунного ответа. Впервые Г. выделил Е. Кленк в 1935 г. (он первоначально назвал их «субстанция Х»); термин «Г.» введен Е. Кленком в 1942 г.
Самые сложные из гликолипидов - ганглиозиды содержат один или более остатков сиаловой кислоты ( NANA ), которые придают молекулам этих гликолипидов отрицательный заряд ( рис. 6-12 ). Особенно много ганглиозидов содержится в плазматической мембране нейронов , где они составляют около 6% общей массы липидов. В настоящее время идентифицировано более 3О различных ганглиозидов ( рис. 6-13 ).
Ганглиозиды синтезируются из церамида путем последовательного присоединения активированных сахаров, поставляемых, например, UDPGlc и UDPGal , и одной из сиаловых кислот , как правило N-ацетилнейраминовой кислоты ( рис. Биосинтез сфинголипидов: метаболическая карта ). Таким образом может образоваться большое число ганглиозидов с возрастающими молекулярными массами. Большинство ферментов, катализирующих перенос остатков сахаров от нуклеотидсахаров ( гликозилтрансферазы ), находятся в аппарате Гольджи .
Ганглиозиды, структурные компоненты рецепторов, относятся к группе гликосфинголипидов , содержащих малоактивную гидрофобную ( церамид и жирные кислоты ) и метаболически высокоактивную гидрофильную ( олигосахаридную ) части. Олигосахаридный компонент ганглиозидов обеспечивает их большое разнообразие [ Туманова С.Ю. 1985 , Miceli G. 1977 ].
Более 90% всех ганглиозидов мозга представлены пятью типами: GM1 , GD1aльфа , GD1бета , GT1aльфа и GT1бета . Наиболее высокое содержание ганглиозидов определено в коре большого мозга , мозжечке , хвостатом ядре ; в других тканях организма их содержание минимально [ Глебов Р.П., Крыжановский Г.Н. 1978 , Dal Toso R., Skaper S.D. 1988 , Ledeen R.W. 1983 , Rappoport M.M. 1980 , Svennerholm L. 1984 ].
Ганглиозиды являются маркерными липидами мембран нейронов и глиальных клеток , особенно в синаптических участках, одним из основных компонентов нейрональных рецепторов [ Miceli G. 1977 , Toffano G., Savoini G.E. 1983 ]. Они влияют на конформацию как липидной, так и белковой фаз мембраны, вызывая увеличение жесткости поверхностного слоя, уменьшение числа полярных и увеличение гидрофобных групп, а также снижение способности окружающих молекул к переориентации [ Мирзоян С.А., Секоян Э.С. 1984 , Туманова С.Ю., Прохорова М.И. 1982 ].
Динамические процессы, развивающиеся на поверхности мембран, их скорость и интенсивность влияют на проведение нервных импульсов , образование синаптических контактов , сортировку, передачу и хранение информации , а также на формирование памяти [ Туманова С.Ю. 1985 , Туманова С.Ю., Прохорова М.И. 1982 ].
Ганглиозиды обладают способностью к сильному взаимодействию с ионами кальция, позволяют поддерживать постоянную концентрацию свободного кальция у пресинаптической мембраны, обеспечивая функциональную активность нервной клетки даже при многократной и продолжительной стимуляции и участвуя в процессах ионного транспорта [ Крепе Е.М. 1981 , Leskawa K.C., Rosenberg A. 1980 , McDaniel R. 1985 , Veh R., Avrova F. 1983 ]. Отмечены активирующее действие ганглиозидов на функционирование натрий- калиевой и магниевой ATPазы , нормализующее влияние на деятельность плазменных и митохондриальных ферментов [ Mahadic S.P., Hawver D.B. 1989 , Partington C.R. 1979 ].
Поверхностным маркером олигодендроглии и миелина является ганглиозид GM4 , а ганглиозид GD1бета , и ганглиозид GT1бета - специфическими антигенами плазматических мембран нейронов [ Ando S., Chang N.C. 1978 , Urban P.P., Harth S. 1980 ].
Установлено, что ганглиозиды способны связывать серотонин и оказывают влияние на дофаминергическую трансмиссию [ Gielen W.Z. 1968 , Toffano G. 1984 ].
Специфический антиген на поверхности холинергических нервных окончаний также имеет ганглиозидную природу. Возможно ганглиозиды принимают участие в узнавании поверхности нейронов, специфических по типу вырабатываемого медиатора [ Аврова Н.Ф. 1984 ].
Являясь частью рецепторных комплексов, ганглиозиды участвуют в иммунном ответе как антигены иммунокомпетентных клеток и клеток-мишеней, т.е. являются специфическими маркерами указанных клеток [ Cahan L.D. 1982 , Tai T. 1983 ]. Они могут осуществлять передачу информации между разными типами иммунокомпетентных клеток , служить модуляторами иммунного ответа [ Синицина Е.В., Лименовская А.Ф. 1985 , Jensen M.L., Henriksen U. 1986 ]. Установлено, что ганглиозид GQ1бета оказывает сильное трофическое действие, аналогичное действию фактора роста нервов [ Isuji S., Arita M. 1983 ].
Рецепторная функция ганглиозидов подтверждается также взаимодействием их с гормонами, в частности гонадотропином и тиреостимулирующим гормоном [ Lee A.S. 1976 ].
Обоснованно также предположение, что ганглиозиды находятся в тесном взаимодействии с нейропептидами . Вероятно, оказывая воздействие на нейропептиды как с возбуждающими ( субстанция Р , вазоактивный интестинальный пептид , ангиотензин ), так и тормозными ( B-эндорфин , люлиберин , соматостатин ) эффектами, ганглиозиды в какой-то степени участвуют в реализации конечного функционального эффекта нейропептидов [ Polak J.M., Bloom S.R. 1979 ].
Суммируя данные о полифункциональном назначении ганглиозидов, можно сделать заключение, что они являются опознающими молекулами мембран, вносят вклад в модификацию мембранной поверхности, образуют анионный слой с выраженным сродством к катионам. Основными молекулярными функциями ганглиозидов являются клеточное узнавание и межклеточные взаимодействия; рецепция нейрональных мембран (взаимодействие с нейромедиаторами, гормонами, антителами, токсинами, катионами); регуляция ионного микроокружения и мембранного электрогенеза. Таким образом, ганглиозиды имеют отношение ко всем основным функциям нейрона : проведению нервного импульса, медиации, синаптогенезу [ Karpiak S.E., Li Y.S. 1986 , Karpiak S.E., Hanadik S.P. 1990 , Rotondo G., Meniero G. 1990 ]. Важно отметить, что экзогенные ганглиозиды, особенно GM1 при введении в организм могут включаться в структуру нейрональных мембран и вызывать динамические перестройки в эндогенных ганглиозидах [ Carolei A., Fieschi C. 1991 ].
Смотрите также:
